Regional increases in tornadic activity through midcentury due to global warming

لطالما عُرفت الولايات المتحدة بأنها مكان يمكن أن يتحول فيه الغلاف الجوي إلى حالة من العنف بسرعة مذهلة. ففي الربيع وأوائل الصيف، يصطدم الهواء الدافئ والرطب القادم من خليج المكسيك بالهواء الأبرد والأكثر جفافاً القادم من الشمال، مما يخلق مزيجاً متقلباً يمكنه توليد عواصف رعدية قوية. وفي بعض الأحيان، تنتج هذه العواصف أعاصير قمعية، وأكثرها تدميراً هي تلك المصنفة بدرجة EF1 أو أعلى، مما يعني أن رياحها قوية بما يكفي لإحداث أضرار جسيمة. وعلى مدى عقود، راقب العلماء سجلات هذه الأحداث، ولاحظوا نمطاً محيراً: فبينما انخفض إجمالي عدد الأيام التي شهدت إعصاراً واحداً على الأقل بالفعل، زاد عدد الأيام التي شهدت العديد من الأعاص "القمعية" في وقت واحد. يشير هذا إلى أنه عندما تكون الظروف مهيأة، يصبح الغلاف الجوي أكثر عرضة لإنتاج مجموعات من العواصف بدلاً من مجرد عواصف منعزلة. ويبقى السؤال الكبير: مع ارتفاع حرارة الكوكب، هل سيستمر هذا الاتجاه؟ هل سنرى موجات من الأعاص الأعنف والأكثر كثافة في العقود القادمة، أم أن الأنماط ستتحول بطرق غير متوقعة؟

وللإجابة على ذلك، لجأ فريق من الباحثين إلى أداة قوية: مجموعة من المحاكاة الحاسوبية عالية الدقة. وبدلاً من الاعتماد على مجرد تخمينات بسيطة أو نماذج مناخية واسعة النطاق تكون خشنة جداً بحيث لا تستطيع رؤية العواصف الفردية، استخدموا طريقة تسمح للحاسوب بـ "رؤية" العواصف الرعدية وهي تتشكل وتدور بشكل صريح. لقد أخذوا بيانات من ثمانية نماذج مناخية عالمية مختلفة، والتي تمثل أفضل فهم حالي لكيفية عمل الغلاف الجوي للأرض، ومرروها عبر عدسة أكثر دقة. هذه العملية، المعروفة باسم "التدرج الديناميكي للأسفل" (dynamical downscaling)، خلقت صورة مفصلة لحالة الطقس فوق الولايات المتحدة بدقة تبلغ ثلاثة كيلومترات. نظر الفريق في فترتين زمنيت በመتفاوتتين مدة كل منهما عشرين عاماً: الماضي القريب، من عام 1995 إلى 2014، وسيناريو مستقبلي من عام 2040 إلى 2059، بافتراض استمرار ارتفاع انبعاثات الغازات الدفيئة بمعدل مرتفع. ومن خلال مقارنة هاتين الحقبتين، تمكنوا من عزل كيفية تأثير المناخ الدافئ على وتيرة ومواقع العواصف الشبيهة بالأعاص القمعية.

ترسم النتائج صورة واضية لمشهد متغير. ففي عمليات المحاكاة، يشهد المستقبل في الولايات المتحدة زيادة متميزة في عدد "وكلاء الأعاص" (tornado proxies) – وهي عواصف يكتشفها الحاسوب وتستوفي المعايير اللازمة لإنتاج الأعاص القمعية – عبر مساحة واسعة من البلاد. وتمتد هذه المنطقة من خليج المكسيك شمالاً عبر الغرب الأوسط وصولاً إلى الشمال الشرقي. وهذه الزيادة ليست موحدة؛ فهي تظهر بوضوح أكبر في فصل الربيع، وهو الموسم الذي يبلغ فيه نشاط الأعاص ذروته بالفعل. وفي المنطقة الممتدة من ساحل الخليج صعوداً عبر الغرب الأوسط، تظهر عمليات المحاكاة زيادة تصل إلى 16.4 من وكلاء الأعاص لكل درجة مربعة من الخريطة، وهي زيادة تقارب 29 بالمائة مقارنة بالمتوسط التاريخي. وفي مناطق أبعد شمالاً، في الشمال الشرقي، تشير عمليات المحاكاة إلى قفزة تزيد عن 53 بالمائة. وعلى العكس من ذلك، تظهر عمليات المحاكاة انخفاضاً في النشاط في غرب تكساس، حيث ينخفض عدد الوكلاء بنحو 8 بالمائة. وهذا يؤكد وجود تحول جغرافي حيث تتحرك المنطقة الأكثر نشاطاً للأعاص القمعية نحو الشمال والشرق.

كما يتغير توقيت هذه الأحداث أيضاً. تشير عمليات المحاكاة إلى أن ذروة موسم الأعاص القمعية تصل في وقت مبكر. ففي الفترة التاريخية، كان اليوم الأكثر ازدحاماً في السنة لنشاط الأعاص القمعية يحدث في حوالي 10 مايو. أما في السيناريو المستقبلي، فتنتقل هذه الذروة لتصبح في 29 أبريل. كما يبدأ الموسم بأكمله في وقت أبكر أيضاً، حيث يظهر أول نشاط ملحوظ قبل أسبوع تقريباً في شهر مارس. وبينما قد لا يتغير إجمالي عدد أيام الأعاص بشكل جذري في كل عام، إلا أن عمليات المحاكاة تكشف عن مستقبل أكثر تقلبًا. فالتقلبات السنوية في النشاط ستكون أكبر، مما يعني أن بعض السنوات قد تكون هادئة للغاية بينما تكون سنوات أخرى نشطة للغاية. ويمتد هذا التقلب إلى "موجات الأعاص" (outbreaks)، وهي الأيام التي تشهد عدداً كبيراً من هذه الأحداث. وتظهر عمليات المحاكاة أنه بينما قد يتباطأ معدل الزيادة في الموجات قليلاً مقارنة بالماضي، فإن إجمالي عدد أيام الموجات في المستقبل لا يزال أعلى بكثير مما كان عليه في الفترة التاريخية.

ما الذي يدفع هذه التغييرات؟ تتبع الباحثون السبب وعادوا به إلى الطاقة المتاحة في الغلاف الجوي، وتحديداً مقياس يسمى "الطاقة الحملية المتاحة" (CAPE). تأتي هذه الطاقة من الهواء الدافئ والرطب بالقرب من الأرض، وهي الوقود الذي يغذي العواصف الرعدية. وفي عمليات المحاكاة المستقبلية، يصبح هذا الوقود أكثر وفرة، لا سيما في فصل الربيع وفي المناطق التي تزداد فيها الأعاص القمعية. ويرتبط هذا التعزيز في الطاقة بالتغيرات في أنماط الطقس واسعة النطاق، وتحديداً المسار الذي تسلكه العواصف عبر القارة. تشير عمليات المحاكاة إلى أن مسار العواصف يتغير وينتقل، مما يسحب المزيد من الرطوبة من خليج المكسيك بعيداً نحو الشمال وإلى الغرب الأوسط. هذا التدفق من الهواء الدافئ والرطب يخلق الظروف المثالية للعواصف الشديدة التي يمكن أن تولد أعاص قمعية.

كما درست الدراسة حجم وشكل موجات الأعاص القمعية المستقبلية. تشير عمليات المحاكاة إلى أنه عندما تحدث هذه الموجات، فإنها ستغطي مساحة جغرافية أكبر. ومن المتوقع أن ينمو متوسط المساحة التي تغطيها الموجة الواحدة، رغم أن كثافة الأعاص داخل تلك المساحة قد لا تزداد بالضرورة. وهذا يعني أن موجات الأعاص المستقبلية قد تكون أكثر انتشاراً، وتؤثر على منطقة أوسع، حتى لو لم يتغير عدد الأعاص الفردية في مكان واحد. وقد لاحظ الباحثون بعناية أن هذه توقعات مبنية على نماذج حاسوبية، وليست ملاحظات مباشرة للمستقبل. فالنماذج لا تميز بين الأعاص الضعيفة والقوية، لذا تنطبق النتائج على الحدوث العام للعواصف المنتجة للأعاص القمعية. ومع ذلك، فإن اتساق النتائج عبر ثمانية نماذج مناخية مختلفة يعطي النتائج ثقلاً، مما يشير إلى أن هذا التحول نحو الشمال وزيادة النشاط في الربيع هو إشارة قوية لما سيأتي.

بالنسبة للمجتمعات التي تعيش في مسار هذه التغييرات المتوقعة، فإن التداعيات كبيرة. توفر النتहरू مرجعاً ملموساً لمديري الطوارئ والمخططين المكلفين بحماية الأرواح والبنية التحتية. ومع توسع منطقة الخطر نحو الشمال، فقد تحتاج المناطق التي كانت أقل قلقاً من الأعاص تاريخياً إلى الاستعداد لواقع جديد. وتشير النتائج إلى أن نافذة الخطر تفتح في وقت أبكر من العام وتغطي مساحة أوسع، لا سيما في فصل الربيع. وبينما لا يستطيع العلم التنبؤ بالضبط متى أو أين سيضرب إعصار قمعي معين، فإن عمليات المحاكاة هذه توفر خريطة واضحة للمكان الذي من المرجح أن يتركز فيه الخطر في العقود القادمة. الرسالة هي رسالة تكيف: الغلاف الجوي يتغير، والأماكن التي يجب أن نكون فيها في غاية اليقظة تتحول معه.