Climate responses to Antarctic meltwater depend on the timing of meltwater release

ليست الصفائح الجليدية في القارة القطبية الجنوبية مجرد مناظر طبيعية متجمدة؛ بل هي خزانات هائلة من المياه العذبة المحبوسة في شكل صلب. ومع ارتفاع حرارة الكوكب، يبدأ هذا الجليد في الذوبان، مما يصب المياه العذبة في المحيط الجنوبي المحيط بها. وقد علم العلماء منذ فترة طويلة أن إضافة المياه العذبة إلى المحيط المالح تغير كيفية حركة المياه وكيفية توزيع الحرارة حول العالم. فعندما تستقر المياه العذبة فوق المحيط، فإنها تعمل كغطاء، مما يمنع اختلاط المياه الدافئة العميقة بالمياه السطحية الباردة. ويمكن لهذا أن يبرد هواء السطح ويغير التيارات المحيطية القوية التي تنظم مناخ الأرض. ولهذا السبب، قضى الباحثون عقودًا في محاولة التنبؤ بدقة بمدى تأثير ذوبان الجليد على طقسنا ومستويات سطح البحر في القرون القادمة.

تقدم دراسة جديدة بقيادة ديفيد تشاندلر وفريقه في المركز البحثي النرويجي منظورًا جديدًا لهذه المشكلة، متحدية السيناريوهات الدرامية التي غالبًا ما تظهر في الأبحاث السابقة. استخدم الفريق نموذجًا حاسوبيًا متطورًا لنظام مناخ الأرض لمحاكاة ما يحدث عندما تذوب الصفائح الجليدية في القارة القطبية الجنوبية بالمعدلات الأكثر احتمالًا في عالم دافئ. ووجدوا أنه إذا ذاب الجليد بمعدل ثابت ومحتمل، فإن الاستجابة المناخية العالمية تكون ضعيفة بشكل مثير للدهشة؛ إذ لا تبرد درجة حرارة سطح المحيط بشكل كبير، وتظل التيارات العالمية الكبرى دون تغيير إلى حد كبير. ومع ذلك، لا يزال هناك خطر خفي قائم: فالمياه الموجودة تحت السطح بعمق حول القارة القطرية الجنوبية تسخن، وهي عملية يمكن أن تؤدي في النهاية إلى زعزعة استقرار الصفائح الجليدية من الأسفل.

توصل الباحثون إلى هذه الاستنتاجات من خلال إجراء سلسلة من عمليات المحاكاة التفصيلية باستخدام النموذج النرويجي لنظام الأرض. وركزوا على سيناريو مستقبلي محدد تظل فيه انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مرتفعة، وهو مسار يُعرف باسم SSP5-8.5. وفي تجربتهم الأساسية، غذوا النموذج بتدفقات المياه العذبة المستمدة من التوقعات الأكثر احتمالًا لفقدان الجليد في القارة القطبية الجنوبية. وقد تمت معايرة هذه التوقعات بعناية مقابل البيانات التاريخية لضمان أنها تعكس الواقع وليس الاحتمالات القصوى غير المرجحة. كانت النتائج مذهلة؛ ففي عمليات المحاكاة هذه، كان للمياه العذبة الإضافية الناتجة عن ذوبان الجليد تأثير ضئيل جدًا على درجة حرارة سطح المحيط أو قوة التيارات المحيطية العالمية. وظلت درجات حرارة السطح في نصف الكرة الجنوبي وحتى في مناطق بعيدة مثل القطب الشمالي متطابقة تقريبًا مع تجربة التحكم التي لم يحدث فيها أي ذوبان إضافي.

يأتي هذا الاكتشاف في تباين حاد مع العديد من الدراسات السابقة التي تنبأت ببرودة عالمية شديدة واضاضطرابات كبرى في دوران المحيطات. ويوضح المؤلفون أن الفرق يكمن في توقيت الذوبان؛ ففي محاكاتهم الأكثر واقعية، يزداد معدل الذوبان من الصفيحة الجليدية ببطء بمرور الوقت. والأهم من ذلك، أن هذه الزيادة تحدث بعد أن يبدأ المحيط الجنوبي بالفعل في استقبال المزيد من المياه العذبة من مصدر مختلف: زيادة هطول الأمطار والثلوج. فمع ارتفاع حرارة المناخ، يحتفظ الغلاف الجوي بمزيد من الرطوبة، مما يؤدي إلى هطول أمطار أكثر كثافة فوق المحيط الجنوبي. وهذا الارتفاع الطبيعي في المياه العذبة القادمة من السماء يخلق "غطاءً" على المحيط موجودًا بالفعل قبل أن تبدأ الصفيحة الجليدية في ضخ مياه ذوبانها الخاصة. ولأن المحيط قد أصبح عذبًا بالفعل بفعل الأمطار، فإن المياه العذبة الإضافية من الذوبان لا تسبب تحولًا مفاجئًا ودراماتيكيًا في النظام؛ إذ يكون رد فعل المناخ خافتًا لأن النظام يتكيف بالفعل مع الظروف الجديدة.

ولاختبار مدى حساسية النتائج لهذا التوقيت، أجرى الباحثون تجربة ثانية. في هذه النسخة، قاموا بتقديم مدخلات مياه الذوبان بمقدار أربعين عامًا، مما جعل الجليد يذوب بشكل أسرع وأبكر مما تقترحه التوقعات الأكثر احتمالًا. يحاكي هذا السيناريو النتائج المتطرفة والأقل احتمالاً حيث تنهار الصفيحة الجليدية بسرعة. وفي هذه الحالة، تغيرت النتائج بشكل دراماتيكي؛ إذ وصلت تدفقات المياه العذبة المبكرة والسريعة قبل الزيادة الطبيعية في هطول الأمطار، وأنتج النموذج البرودة العالمية القوية وتغيرات الدوران التي شهدتها الدراسات السابقة. وقد أكد هذا أن تأثير ذوبان الجليد يعتمد كليًا على متى يحدث بالنسبة لتغير المناخ. فإذا ذاب الجليد ببطء وثبات، يمتص المحيط التغيير دون ضجيج عالمي كبير، أما إذا ذاب بسرعة وبكّر، فستكون العواقب وخيمة.

وعلى الرغم من غياب التغيرات السطحية الدراماتيكية في السيناريو الأكثر احتمالًا، حددت الدراسة تهديدًا حرجًا ومستمرًا يتربص تحت الأمواج. أظهرت عمليات المحاكاة أن المياه العميقة تحت السطح، بالقرب من سواحل القارة القطبية الجنوبية، بدأت في السخونة. وقد بدأ هذا التباين عن تجربة التحكم في قطاعات معينة مثل ودّي ويدل وأمري في ستينيات القرن الحادي والعشرين، لكن هذا التسخين تأخر حتى أواخر القرن الحادي والعشرين أو أوائل القرن الثاني والعشرين في معظم القطاعات، بما في ذلك بحر أموندسن. وهذه المياه العميقة مهمة لأنها تتدفق تحت الأرفف الجليدية العائمة التي تحجز الصفائح الجليدية الضخمة على اليابسة. ومع سخونة هذه المياه، تذيب الجليد من الأسفل، مما يؤدي إلى ترقق الأرفف الجليدية واحتمال انهيارها. ووجدت الدراسة أن هذا التسخين تحت السطحي هو نتيجة قوية، حيث ظهر حتى عندما ظل مناخ السطح هادئًا.

قيم الباحثون المخاطر التي يشكلها هذا التسخين على استقرار الصفيحة الجليدية. ونظروا في منطقتين رئيسيتين: بحر أموندسن في غرب القارة القطبية الجنوبية، وأحواض ويلكس-أورورا في شرق القارة القطبية الجنوبية. في بحر أموندسن، تشير عمليات المحاكاة إلى أن درجة حرارة الماء ستصل إلى نقطة يمكن أن تتخطى فيها الصفيحة الجليدية نقطة التحول، مما يؤدي إلى تراجع غير قابل للإصلاح، بحلول عشرينيات القرن الحادي والعشرين في السيناريو الأكثر احتمالًا مع إضافة مياه الذوبان (مقارنة بعشرينيات القرن الثاني والعشرين بدونها). إن مياه الذوبان المضافة من الصفيحة الجليدية نفسها تسرع هذه العملية، مما يقدم ذلك الحد الخطير بضعة عقود إلى الأمام. أما في أحواض ويلكس-أورورا، فإن الخطر أقل، لكن اتجاه التسخين لا يزال يدفع النظام نحو حالة عالية المخاطر بحلول عام 2300.

كما تناولت الدراسة حدود نهجهم. لم يكن النموذج الحاسوبي الذي استخدموه يحتوي على صفيحة جليدية تفاعلية بالكامل يمكنها الاستجابة للمياه الدافئة في الوقت الفعلي؛ بدلاً من ذلك، كانت الصفيحة الجليدية ثابتة، وتمت إضافة مياه الذوبان كقوة خارجية. ويجادل المؤلفون بأنه بينما يفتقر هذا إلى بعض حلقات التغذية الراجعة المعقدة، إلا أن النتائج لا تزال موثوقة لفهم الاتجاهات العالمية حتى عام 2100. وأشاروا إلى أن تسخين المياه العميقة مدفوع في المقام الأول بالتسخين العام للكوكب، مع عمل المياه العذبة المضافة كمضخم ثانوي. كما أشاروا إلى أن نموذجهم أضاف المياه العذبة عند سطح المحيط، بينما في الواقع، يحدث ذوبان الرفوف الجليدية في مكان أعمق. وهذا الاختلاف قد يعني أن عمليات المحاكاة الخاصة بهم تبالغ قليلاً في تقدير التسخين، لكن الاتجاه العام لتسخين المياه العميقة يظل تحذيرًا واضحًا.

في النهاية، تشير هذه الأبحاث إلى أن نظام المناخ العالمي أكثر مرونة تجاه الذوبان البطيء والثابت للجليد في القارة القطبية الجنوبية مما كان يُخشى منه سابقًا. إن حالات البرودة السطحية الشديدة وتعطل الدوران العالمي التي تنبأت بها بعض النماذج قد لا تحدث إلا إذا ذاب الجليد بمعدل من غير المرجح حدوثه. ومع ذلك، فإن القصة ليست قصة أمان؛ فالتسخين الهادئ والمستمر للمحيط العميق حول القارة القطبية الجنوبية يشكل تهديدًا مباشرًا للصفيحة الجليدية نفسها. هذا التسخين تحت السطحي يخلق حلقة تغذية راجعة حيث تذيب المياه الدافغة مزيدًا من الجليد، مما يطلق مزيدًا من المياه العذبة، والتي بدورها تحبس المزيد من الحرارة وتسخن المياه أكثر. وبينما قد لا يتغير الطقس العالمي بشكل كبير في المدى القصير، فإن استقرار الصفيحة الجليدية في القارة القطبية الجنوبية يتم تآكله من الأسفل، مما يمهد الطريق لارتفاع كبير في مستوى سطح البحر في القرون القادمة. وتخلص الدراسة إلى أنه بينما قد لا نحتاج إلى القلق بشأن تجمد عالمي مفاجئ، يجب أن نظل قلقين بشدة بشأن التسخين البطيء والمستمر للمحيط العميق الذي يهدد بفتح أقفال الصفائح الجليدية في المستقبل.