10 دقیقه
بیش از یک قرن است که دانشمندان با یک ناحیهٔ پایدار از آبهای غیرمعمولاً سرد در جنوب گرینلند روبرو شده‌اند که در برابر گرمایش کلی اقیانوس اطلس برجسته میشود. پژوهشی جدید از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید این آنومالی را به تضعیف بلندمدت یک سامانهٔ مهم گردش اقیانوسی نسبت می‌دهد؛ پدیده‌ای که پیامدهای گسترده‌ای برای آبوهوا، زیستبومهای دریایی و پیشبینیهای اقلیمی دارد. تحلیل دادههای تاریخی دما و شوری نشان می‌دهد این نقطهٔ سرد میتواند نشانهٔ بازآرایی بزرگمقیاس در الگوهای گردش اقیانوسی باشد که در چارچوب تغییرات اقلیم و ذوب یخ‌های قطبی اهمیت پیدا میکند.
Unraveling the South Greenland cold spot
تصور کنید اقیانوس همچون یک نوار نقالهٔ عظیم سیاره‌ای عمل میکند. گردش meridional اطلس یا AMOC آب گرم و شور را در نزدیکی سطح به سمت شمال منتقل میکند و آب سردتر و چگال‌تر را در عمق به سمت جنوب بازمی‌گرداند. هنگامی که این نوار نقاله کند میشود، مقدار کمتری گرما و نمک به شمال زیرقطبی اقیانوس اطلس می‌رسد؛ در نتیجه شرایط سطحیِ خنک‌تر و کم‌شورتر در حوالی جنوب گرینلند پدیدار میشود. این سازوکار فیزیکی، ارتباط مستقیمی با دینامیک آب‌وهوایی و تغییرات دمای سطح دریا (SST) و شوری آب دارد که برای شناسایی روندهای بلندمدت AMOC حیاتی است.
این تودهٔ سرد که گاهی «آنومالی جنوب گرینلند» نامیده میشود، در رکوردی صدساله از افزایش دمای سطح دریا یک مورد استثنایی به‌شمار می‌آید. به‌جای اینکه تنها با تغییرات محلی یا نوسانات کوتاه‌مدت توضیح داده شود، به نظر می‌رسد این ویژگی با تغییرات بزرگمقیاس در گردش اقیانوسی مرتبط است. پژوهشگران UCR، وی لیو و دانشجوی دکترا کای‌یوآن لی، دادههای یک قرن دما و شوری را تحلیل کردند و بازسازی خود را در برابر نزدیک به صد مدل اقلیمی آزمودند تا مشخص کنند چه عواملی میتواند چنین نشانه‌ای پایدار ایجاد کند. این مطالعه نه‌تنها به دنبال توضیح تاریخی این نقطهٔ سرد است، بلکه هدف آن ارزیابی قابلیت مدلها در بازتولید واکنشهای سیستم اقیانوس به نیروهای طبیعی و انسانی است.
Reconstructing a century of ocean change: data and models
مشاهدات مستقیم و پیوستهٔ AMOC تنها برای تقریباً دو دههٔ اخیر در دسترس است، بنابراین لیو و لی به شاخص‌های غیرمستقیم اما قوی روی آوردند: سوابق بلندمدت دمای سطح دریا و شوری. شوری بهویژه اطلاعات باارزشی فراهم می‌آورد زیرا AMOC آبِ شور را به سمت شمال می‌برد. کاهش پایدار در شوری همراه با خنکشدن سطحی نشاندهندۀ کاهش جریان شمال‌بَر آبهای گرم و شور است و میتواند به‌عنوان یک نشانگر قوی از تضعیف جریان عمدهٔ اقیانوس اطلس عمل کند.
روش آن‌ها ترکیبی از سوابق مشاهده‌ای — شامل دادههای ابزاری کشتیها و شناورها که در طول قرن بیستم گردآوری شده‌اند — و مقایسههای دقیق مدلها بود. آن‌ها بازسازی‌های مبتنی بر دادههای تاریخی را با خروجی‌های نزدیک به صد شبیه‌سازی مدل اقلیمی مقایسه کردند و الگوی روشنی پدیدار شد: تنها مدل‌هایی که تضعیف AMOC را پیاده‌سازی کرده بودند توانستند خنکشدن و شیرین‌تر شدن مشاهده‌شده در منطقهٔ جنوب گرینلند را بازتولید کنند. شبیه‌سازی‌هایی که AMOC قوی را حفظ کرده بودند نتوانستند شکل و پایداری این امضای واقعی جهان را تکرار کنند.
در تحلیل داده‌ها از روش‌های آمار-اقلیمی پیچیده، فیلترهای زمانی و روش‌های همبستگی فضایی استفاده شد تا بتوان سیگنال بلندمدت را از نویزِ طبیعی جدا ساخت. آن‌ها همچنین ورود‌های شوری ناشی از ذوب یخ‌های گرینلند و تغییرات بارش را در نظر گرفتند، زیرا منابع آب شیرین سطحی می‌توانند اثر قابل‌توجهی بر چگالی و در نتیجه رویه‌های کنترلی AMOC داشته باشند. اعتبارسنجی بر اساس چندین مجموعهٔ دادهٔ مستقل و دستکاری سناریوهای مدل‌سازی، به تقویت استنتاج‌های مطالعه کمک کرد و تصویر قابل‌اطمینان‌تری از روندهای قرن گذشته ارائه داد.
روند دمای سطح دریا در اقیانوس اطلس بین سال‌های 1900 تا 2005 (سایه‌رنگ‌ها بر حسب درجهٔ سانتی‌گراد) برای میانگین شش مجموعهٔ دادهٔ مشاهداتی.
Why a weakening AMOC matters for weather, ecosystems, and forecasts
AMOC یکی از تنظیم‌کننده‌های اصلی اقلیم در سراسر اطلس شمالی است و کندشدن آن پیامدهای چندگانه‌ای دارد. نخست، الگوهای آب‌وهوایی منطقهای می‌توانند تغییر کنند: یک بخش خنک‌تر از اطلس شمالی میتواند مسیر جت استریم را تغییر دهد و الگوهای بارش را بر اروپا و شرق آمریکای شمالی دگرگون سازد. این جابه‌جایی میتواند به تکرارِ طوفان‌های پایدارتر در برخی نواحی، خشکی طولانی‌تر در نواحی دیگر و تغییرات ظریف در دماهای فصلی منجر شود. چنین تغییراتی ریسکهای زیرساختی، کشاورزی و مدیریت منابع آبی را افزایش می‌دهد.
دوم، اکوسیستم‌های دریایی حساس به تغییرات دما و شوری هستند. گسترهٔ پراکنش گونهها، توزیع مواد مغذی و زمانبندی رخدادهای زیستی مانند انفجار جمعیت پلانکتون‌ها میتواند با جابه‌جایی توده‌های آبی تغییر کند. ماهیگیری‌ها، جوامع ساحلی و زنجیره‌های غذایی دریایی که به شرایط پایدار اقیانوس وابسته‌اند ممکن است با چالش‌های جدیدی روبرو شوند؛ از جمله جابجایی مکان‌های صید تجاری، کاهش بهره‌دهی برخی ذخایر ماهی و تغییرات در تولید اولیهٔ اکوسیستم که تأثیرات اقتصادی و زیستمحیطی دارد.
سوم، نتایج این مطالعه به حل یک مناقشهٔ فنی اما مهم در حوزهٔ مدل‌سازی کمک میکند. برخی از مدلهای جدیدتر اقلیمی نشان داده بودند که کاهش آلودگی‌های آئروسول ممکن است AMOC را تقویت کند و مسیر متفاوتی برای آتلانتیک شمالی پیشنهاد دهند. اما این مدلها نتوانستند خنکشدن مشاهده‌شده در جنوب گرینلند را بازتولید کنند. مقایسهٔ لیو و لی حاکی از آن است که بسیاری از مدلها نسبت به تغییرات آئروسول بیش از حد حساس هستند و تضعیف بلندمدت AMOC تبیینی بهتر برای رکورد تاریخی ارائه می‌دهد؛ این موضوع باعث افزایش اعتماد در پیش‌بینی‌هایی میشود که باید تغییرات گردش اقیانوسی را در نظر بگیرند.
What the study reveals about past and future change
با نشان‌دادن پیوندهای سازگار میان تغییرات دما و شوری در مقیاس قرن و کاهش AMOC، این مطالعه نشان می‌دهد که این گردش احتمالاً بیش از صد سال است که رو به زوال گذاشته است. این روند بلندمدت اهمیت دارد زیرا نشان می‌دهد سامانه در پاسخ به نیروی پایدار—از جمله گرمایش ناشی از گازهای گلخانه‌ای و ورودی آبهای شیرین از ذوب یخ—عمل میکند و نه صرفاً نوسانات کوتاه‌مدت. چنین تضعیفی میتواند پیامدهای بلندمدتی برای پویایی جریان‌های اقیانوسی، توزیع گرما و رژیم‌های آب‌وهوایی منطقهای داشته باشد.
مهم این است که تکنیک بازسازی به‌کاررفته توسط پژوهشگران نشان می‌دهد چگونه مشاهدات غیرمستقیم می‌توانند جاهای خالی را در دوره‌هایی که اندازه‌گیری‌های مستقیم محدود است پر کنند. از آنجا که مشاهدات مستقیم از قدرت AMOC تنها برای چند دهه در دسترس است، رکوردهای دما و شوری ابزاری کلیدی برای استنتاج رفتار بلندمدت و اعتبارسنجی پیشبینیهای مدلها فراهم می‌آورند. این روش‌ها همچنین امکان آزمون فرضیه‌هایی دربارهٔ نقش نیروهای طبیعی و انسانی در تغییرات اقیانوسی را می‌دهند و چارچوبی برای بررسی اثرات سناریوهای مختلف انتشار گازهای گلخانه‌ای و ذوب یخ‌ها فراهم میکنند.
Expert Insight
دکتر هانا رِیس، اقیانوس‌شناس اقلیمی در یک مؤسسهٔ پژوهشی برجسته، اظهار داشت: «این مطالعه نمونهٔ قدرتمندی است از چگونگی ترکیب سوابق تاریخی اقیانوس با مقایسهٔ چندمدلی برای آشکارسازی تغییرات سیستمی که در غیر این صورت نامرئی می‌ماند. نقطهٔ سرد جنوب گرینلند صرفاً یک کنجکاوی نیست — بلکه اثر انگشت بازآرایی گسترده‌تر گردش اقیانوسی است که پیامدهای عملی برای آبوهوا و حیات دریایی دارد.»
او افزود: «استفادهٔ همزمان از شوری و دما رویکردی قدرتمند است، چون این دو متغیر به‌طور متفاوت به ورودی‌های گرما و آب شیرین واکنش نشان می‌دهند. این سیگنال دوگانه به ما اعتماد می‌دهد که کندی AMOC واقعی و پایدار است.» چنین دیدگاه‌های کارشناسی نشان می‌دهد شواهد جمع‌آوری‌شده از چندین منبع و روش، سطح اطمینان به نتایج را افزایش می‌دهد و نشانه‌ها را از دیدگاه‌های فیزیکی و بیولوژیکی تقویت میکند.
Implications for monitoring and future research
ردیابی AMOC همچنان در اولویت بالایی قرار دارد. استمرار استقرار لنگرها، فروترها (floats) و ماهوارهها، همراه با کار آرشیوی دقیق بر روی سوابق کشتی‌های تاریخی، دید ما را نسبت به چگونگی واکنش گردش به گرمایش، ذوب یخ و تغییرات بارش تیزتر خواهد کرد. پوشش مشاهده‌ای بهتر همچنین به تنظیم مدلهای اقلیمی کمک میکند تا آن‌ها بتوانند واکنشهای منطقهای مرتبط با AMOC را قابل‌اطمینان‌تر ضبط کنند؛ این امر برای پیش‌بینی ریسکهای آب‌وهوایی و طراحی سیاست‌های سازگاری حیاتی است.
یافته‌ها نکتهٔ گسترده‌تری را برای سیاست‌گذاران و برنامه‌ریزان برجسته می‌سازند: گردش اقیانوس ثابت نیست. تضعیف در مقیاس صدسالۀ AMOC ریسکهای اقلیمی منطقهای و شرایط دریایی را تغییر می‌دهد. درک این تغییرات به جوامع کمک میکند تا بهتر بدانند چگونه باید برای تأثیرات بالقوه در کشاورزی، زیرساخت‌ها، صنایع شیلات و منابع آب برنامه‌ریزی کنند. سیاست‌های اتخاذی در حوزهٔ کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، مدیریت ذوب یخچال‌ها و سازگاری ساحلی باید این تغییرات گردش اقیانوسی را به‌عنوان عامل تعیین‌کننده در نظر بگیرند.
با پیشرفت پژوهشگران در بهبود روش‌ها و گسترش شبکههای مشاهده‌ای، نقطهٔ سرد جنوب گرینلند همچنان یک نوع چراغ راهنما باقی خواهد ماند — یک نشانهٔ جغرافیایی که به دانشمندان کمک میکند تغییرات بلندمدت اقیانوس را بخوانند و پیشبینیهای بهتری از آنچه احتمالاً رخ خواهد داد به‌دست آورند. هم‌افزایی میان مشاهدات تاریخی، پایش مدرن و مدل‌سازی پیشرفته برای تقویت دانش ما دربارۀ نقش AMOC در اقلیم جهانی ضروری است و میتواند راهنمای تصمیم‌گیری‌های علمی و مدیریت منابع در دهه‌های پیش رو باشد.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر