التصنيف: بيئة

ذوبان الأنهار الجليدية، ارتفاع مستوي سطح البحر، حرائق الغابات، ظواهر متطرفة أحدثها التغير المناخي بفعل غازات الاحتباس الحراري. قد يعتقد البعض أن التغيرات المناخية  قد تشتمل على ارتفاع درجات الحرارة فحسب. بل الحقيقية أنه توجد مجموعة من التأثيرات الأخري الآخذة في الظهور بفعل استمرار البشر في زيادة كميات غازات الدفيئة المسببة للاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. مما أدي إلى تغيير إيقاعات المناخ وبالتالى التأثير على نمط الحياة للكائنات الحية.[1].

ما المقصود بالإحتباس الحراري؟

يعرف الاحتباس الحراري بأنه ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض عن الحد الطبيعي، نتيجة احتجاز كميات كبيرة من حرارة الشمس التي يمكن أن تتسرب إلى الفضاء، بفعل غازات الدفيئة.[2]

وتغير المناخ هو المصطلح الذي يستخدمه العلماء لوصف التحولات المعقدة في مناخ الأرض، التي تؤثر على أنظمة المناخ والطقس. في عام 1896 ربط العالم السويدي سفانتي أرهينيوس ما بين ارتفاع درجات الحرارة والزيادة في كمية غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن حرق الوقود الأحفوري.[3]

غازات الاحتباس الحراري وتأثيرها على توازن طاقة الأرض والمناخ

تعمل الشمس كمصدر أساسي للطاقة لمناخ الأرض.  بعض طاقة الشمس الواردة إلينا تنعكس  مباشرة إلى الفضاء عن طريق الأسطح اللامعة كالجليد، والباقي يمتصه السطح. يُعاد انبعاث الكثير من هذه الطاقة الشمسية الممتصة على شكل حرارة. أي اضطراب في هذا التوازن للطاقة الواردة والصادرة سيؤثر على المناخ.

إذا مرت كل الطاقة الحرارية المنبعثة من السطح عبر الغلاف الجوي إلى الفضاء، فإن متوسط درجة حرارة سطح الأرض سيكون أبرد عشرات الدرجات مما هو عليه اليوم. تعمل غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، بما في ذلك بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز، على جعل السطح أكثر دفئًا من ذلك. لأنها تمتص وتبعث الطاقة الحرارية في جميع الاتجاهات مما يحافظ على درجة حرارة سطح الأرض وجعلها أكثر دفئًأ.[4]

التأثير الطبيعي للاحتباس الحراري هو ما يحافظ على مناخ الأرض  صالحًا للعيش. فبدونه سيكون سطح الأرض أبرد بحوالي 60 درجة فهرنهايت (33 درجة مئوية) في المتوسط.[5]  لكن زيادة غازات الدفيئة في الغلاف الجوي تجعله أكثر فاعلية في منع الحرارة من الهروب إلى الفضاء، وبالتالى ترتفع درجة حرارة الارض.

كما تعمل غازات الدفيئة المنبعثة من الأنشطة البشرية على تغيير توازن طاقة الأرض وبالتالي مناخها.[6]

الغازات المسببة للاحتباس الحراري

1– غازثاني أكسيد الكربون

وهو غاز من غازات الدفيئة مسؤول عن حوالي ثلاثة أرباع الانبعاثات. والتي يمكن أن تبقي في الغلاف الجوي لآلاف السنين. فوفقًا لمرصد ” ماونا لوا” للغلاف الجوي في هاواي، وصلت مستويات غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى حوالي 411 جزءًا في المليون وهو أعلى متوسط شهري تم تسجيله على الإطلاق وذلك في عام 2018.

تأتي غالبية انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون من حرق المواد العضوية كالفحم والنفط والغاز والخشب والنفايات الصلبة.  

2- الميثان

المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، ويمثل حوالي 16% من جميع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. وتوجد أغلبية الانبعاثات الخاصة به في مدافن النفايات، والغاز الطبيعي والصناعات البترولية، والزراعة.

3- أكسيد النيتروز

تمثل انبعاثاته حوالى 6% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية. ووفقًا للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ فإنه عمره في الغلاف الجوي قد يتجاوز قرنًا من الزمن وذلك مقارنة بغازات الدفيئة الأخري. كما أنه أقوي من غاز ثاني أكسيد الكربون بنحو 264مرة.

تعتبرالزراعة والثروة الحيوانية، بما في ذلك الأسمدة وحرق المخلفات الزراعية، إلى جانب حرق الوقود الأحفوري، من أكبر مصادر انبعاثات غاز أكسيد النيتروز.

4- الغازات الصناعية

كالغازات المفلورة مثل الهيدروفلوروكربون، والمركبات الكربونية الفلورية المشبعة، وسداسي فلوريد الكبريت، وثلاثي فلوريد النيتروجين، ومركبات الكلوروفلوروكربون، كل هذه الغازات لديها إمكانية احتجاز الحرارة داخل الغلاف الجوي بنسبة أكبر من غاز ثاني أكسيد الكربون، وتبقي في الغلاف الجوي من مئات إلى آلاف السنين. وتمثل هذه الغازات  حوالي 2 % من جميع الانبعاثات، وهي تستخدم كمبردات ومذيبات وفي التصنيع.[7]

5- الأوزون: يتكون غاز الأوزون من خلال تفاعل كيميائي بين انبعاثات أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة من السيارات ومحطات الطاقة والمصادر الصناعية والتجارية الأخرى في وجود ضوء الشمس.

بالإضافة إلى أنه يعمل على احتجاز الحرارة على سطح الأرض،  فإنه يعتبر من الملوثات التي يمكن أن تسبب مشاكل صحية في الجهاز التنفسي وتضر بالمحاصيل والنظم البيئية.

6- بخار الماء

هو غاز آخر من غازات الدفيئة ويلعب دورًا رئيسًا في التغيرات المناخية بسبب قدرته على احتجاز الحرارة. يحتوي الهواء الأكثر دفئًا على رطوبة أكثر من الهواء البارد. لذلك مع زيادة تركيزات غازات الدفيئة وارتفاع درجات الحرارة العالمية. تزداد أيضًا الكمية الإجمالية لبخار الماء في الغلاف الجوي، مما يزيد من حدة الاحترار.[8]

من أين تأتي غازات الاحتباس الحراري؟

وفقًا للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، فإن النشاط الاقتصادي واستخدام الطاقة، وأنماط استخدام الأراضي والتكنولوجيا كلها عوامل مؤثرة وتؤدي إلى زيادة كمية غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، وفيما يلي بعض مصادر انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

إنتاج الكهرباء

وهي المسؤولة عن ربع انبعاثات غازات الدفيئة الموجودة في الغلاف الجوي. يستخدم الغاز والفحم لإنتاج الكهرباء، ولذا يعمل على إطلاق كميات من غاز ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز، مما يسبب الاحتباس الحراري. فعلى سبيل المثال  بلغت نسبة الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الكهرباء في الولايات المتحدة الأمريكية حوالي 27,5% وذلك في عام 2017.

 الزراعة واستخدام الأراضي

تبلغ نسبة الانبعاثات الناتجة عن أنشطة الانتاج الزراعي حوالي 25%، ففي الولايات المتحدة الأمريكية شكلت الأنشطة الزراعية حوالي 8,4% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في عام 2017، وكانت الغالبية العظمي منها عبارة عن غاز الميثان وأكسيد النيتروز.

الصناعة والنقل

تساهم الصناعة بنحو خُمس الانبعاثات العالمية. كما أن حرق الوقود المشتق من البترول كالبنزين والديزل لتشغيل أنظمة النقل العام حول العالم يساهم بنحو 14% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.   

المباني

تساهم بنحو 6.4% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية. هذه الانبعاثات التي تتكون في الغالب من غازي ثاني أكسيد الكربون والميثان، تنبع بشكل أساسي من حرق الغاز الطبيعي، بالإضافة إلى أن المصادر الأخري كالصرف الصحي والنفايات تساهم في زيادة انبعاثات غازات الدفيئة.[9]

آثار غازات الاحتباس الحراري

لغازات الاحتباس الحراري آثار بيئية وصحية بعيدة المدى. فعلي المستوي البيئي تتسبب في حدوث العديد من الظواهر الجوية المتطرفة كالاحترار وحرائق الغابات.[10] وعلى المستوي الصحي تتسبب فى زيادة الأمراض الناجمة عن ارتفاع درجات الحرارة كأمراض القلب والجهاز التنفسي. ومع الزيادة المستمرة في درجات الحرارة ستتواجد المزيد من الأمراض و ستتضاعف أعداد الوفيات في كل من المناطق الحضرية والريفية.[11]

ما الذي يمكننا فعله للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري؟

يعد التحول إلى الطاقة المتجددة، والتخلص التدريجي من الفحم عناصر مهمة للحد من انبعاثات غازات الدفيئة. في نهاية المطاف، من الضروري وجود أهداف أقوى لخفض الانبعاثات للحفاظ على صحة الإنسان والبيئة على المدى الطويل.

ففي عام 2021، شهد مؤتمر الدول الأطراف المعني بتغير المناخ إطلاق معاهدة عالمية بين أكثر من 100 دولة الهدف منها هو خفض انبعاثات الميثان بنسبة 30% بحلول عام 2030.

من خلال اتخاذ خيارات ذات تأثيرات أقل ضررًا على البيئة، يمكن للجميع أن يكونوا جزءًا من الحل وأن يؤثروا في التغيير.[12]

المراجع

 (5),(1)nationalgeographic
(9), (2)nrdc
(10),(7),(3),nationalgeographic
 (6),(4)royalsociety
(8)epa
(11)climate
(12)news
image source: nrdc.

“التحدي البيئي الأكبر في عصرنا” هكذا وُصِف التصحر الذي يعد مشكلة عالمية. على الرغم من أن المصطلح قد يعيد إلى الأذهان الكثبان الرملية التي تجتاحها الرياح في الصحراء، إلا أن المشكلة  تتجاوز أولئك الذين يعيشون في صحاري العالم وحولها، مما يهدد الأمن الغذائي وسبل عيش أكثر من ملياري شخص حول العالم.

 سوء إدارة الأراضي والاستخدام غير المستدام للمياه العذبة والتغيرات المناخية كل هذه العوامل أدت إلى تفاقم الأوضاع في المناطق التي تعاني من ندرة المياه حول العالم.[1]

تعريف التصحر

وفقًا لاتفاقية الأمم المتحدة لعام 1994 يعرف التصحر بأنه” تدهور الأراضي في المناطق القاحلة وشبه القاحلة والجافة شبه الرطبة، الناتج عن عوامل مختلفة بما في ذلك التغيرات المناخية والأنشطة البشرية.

تُعرف المناطق القاحلة وشبه القاحلة والجافة شبه الرطبة  باسم “الأراضي الجافة”. هذه المناطق تتلقي القليل نسبيًا من الأمطار أو الثلوج كل عام.[2]

أين يحدث التصحر؟

ينتشر خطر التصحر على نطاق واسع ويمتد إلى أكثر من 100 دولة، ويصيب بعض أفقر السكان وأكثرهم ضعفاً. ووفقًا لأطلس التصحر العالمي التابع للمفوضية الأوروبية، فإن أكثر من 75% من مساحة الأرض متدهورة بالفعل، ويمكن أن يتدهور أكثر من 90 % بحلول عام 2050.

  وتشير إحدي الدراسات إلى أنه من المحتمل أن تشهد منطقة البحر المتوسط تحولًا جذريًا مع ارتفاع درجات الحرارة بمقدار درجتين مئويتين. ووجدت دراسة أخري أن ارتفاع درجات الحرارة قد يؤدي إلى جفاف ما يصل إلى 30% من سطح الأرض.[3]

الأسباب المباشرة للتصحر

يمكن تقسيم الأسباب المباشرة للتصحر إلى الأسباب المتعلقة  بكيفية إدارة الأرض، وتلك المتعلقة بالمناخ. تشمل الأولي العديد من العوامل كالرعي الجائر والإفراط في زراعة المحاصيل، وسبل الري غير المناسبة،  بينما تشمل الثانية التقلبات المناخية والاحترار العالمي الناتج عن انبعاثات الدفيئة التى يسببها الإنسان.[4]

1-الرعي الجائر

يحدث التصحر عادة في المراعي، وغالبًا ما تبدًا عملية تلف التربة وفقدانها بسبب نشاط حيوانات الرعي. فوجودها بداخل الأراضي المزروعة يمكن أن يعوق نمو النباتات بشكل كبير، مع انخفاض الأنسجة القادرة على التمثيل الغذائي. وفي كثير من الأحيان يمكن أن تؤدي الحركة المتكررة لقطعان الماشية إلى ضغط التربة مما يعوق حركة نموالنباتات.

2- سبل الري غير المناسبة

السبب الرئيسي لانخفاض الإنتاجية الزراعية هو تراكم الأملاح في التربة.فهناك فرق بين مياه الأمطار والمياه المستخدمة للري. المياه المستخدمة للري هي نتيجة الجريان السطحي من هطول الأمطار. يتسرب الجريان السطحي عبر التربة ويجمع الكثير من الأملاح التى يواجهها، أن لم يجد طريقه إلى الأنهار أو إلى طبقات المياه الجوفية.

عند استخدامه لري المحاصيل، تتبخر المياه وتترك ورائها الكثير من الأملاح التي تم جمعها. يمكن لهذه العملية أن تحول الأراضي المنتجة إلى مسطحات ملحية قاحلة.

توجد معظم الأراضي الزراعية المتدهورة بسبب الملوحة في آسيا وجنوب غرب أمريكا الشمالية، والتي تمثل حوالى 75 و 15% من الإجمالي العالمي، فعلى سبيل المثال فقد العراق أكثر من 70% من أراضيه بسبب الأملا التى جعلتها غير صالحة للزراعة.[5]

ويتسبب تآكل التربة بسبب المياه في خسائر عالمية تصل إلى نحو 42 مليون طن من النيتروجين و 26 مليون طن من الفوسفور كل عام.

3- التعرية

تعتبر التعرية التى تعني التكسير التدريجي للتربة والصخور وإزالتها إحدى العوامل الأساسية للتصحر، ويحدث هذا عادة عن طريق بعض الأنشطة الطبيعية كالرياح والأمطار والأمواج، وفي بعض الأحيان تتسبب الأنشطة البشرية في حدوث التعرية.[6]

التصحر والتغيرات المناخية

تحتوي تربة الأراضي الجافة على أكثر من ربع مخزون الكربون العضوي في العالم. قد يؤدي التصحر  إلى إطلاق كميات كبيرة من الكربون في الغلاف الجوي العالمي. وتشير التقديرات إلى أن الأراضى الجافة تطلق كميات من الكربون تقدر بنحو 300 مليون طن نتيجة للتصحر كل عام.

 قد يؤثر تغير المناخ سلبًا على التنوع البيولوجي ويزيد من حدة التصحر بسبب زيادة التبخر والنتح والانخفاض المحتمل في هطول الأمطار في الأراضي الجافة.[7]

يمكن أن تؤثر الظواهر الجوية المتطرفة  من الاحترار العالمي وغيره على أنماط هطول الأمطار في جميع أنحاء العالم، مما قد يؤدي إلى حدوث التصحر. فإنخفاض الأمطار أو كثافتها من الممكن أن يؤدي إلى جفاف التربة وبالتالى تصبح أكثر عرضة للتآكل [8].

وتقدر اتفاقية الأمم المتحدة لمكافحة التصحر أننا نفقد حوالي 12 مليون هكتار من الأراضي المنتجة كل عام وذلك بسبب التصحر والجفاف.[9]

تأثير التصحر على صحة الإنسان

للتصحر العديد من الآثار المحتملة على صحة الإنسان وتشمل:

1-مخاطر سوء التغذية الناتجة عن انخفاض إمدادات الغذاء والماء.

2- الأمراض التي تنقلها المياه والأغذية الناتجة عن سوء النظافة، ونقص موارد المياه النظيفة.

3- قد تتسبب هجرة السكان في انتشار الأمراض المعدية.

4- أمراض الجهاز التنفسي التي يسببها الغبار الجوي الناجم عن التعرية بفعل الرياح وملوثات الهواء الأخرى.[10].

وتعتبر زيادة العواصف الترابية المرتبطة بالتصحر سببًا لاعتلال الصحة  ويمكن أن تسبب العديد من الأمراض كالحمى والسعال والتهاب العيون، فعلى سبيل المثال تسبب الغبار المنبعث من منطقة شرق آسيا  في الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي في أماكن بعيدة مثل أمريكا الشمالية، وأثر على الشعاب المرجانية في منطقة البحر الكاريبي.[11]

كيف نكافح التصحر؟

في عام 1994، أنشأت الأمم المتحدة اتفاقية لمكافحة التصحروذلك بالتعاون مع 122 دولة، والتي تضمنت التعاون مع المزارعين لحماية أراضيهم الصالحة للزراعة، وإصلاح الأراضي المتدهورة، وإدارة إمدادات المياه بشكل أكثر فعالية.

كما أنشأت الأمم المتحدة لمكافحة التصحر مبادرة الجدار الأخضر العظيم، وهي مبادرة لاستصلاح حوالى 100 مليون هكتار من الأراضى المتدهورة، في قارة إفريقيا عبر 20 دولة بحلول عام 2030.[12]

تتضمن بعض التقنيات التي قد تساعد في التخفيف من عواقب التصحر في الأراضي الزراعية في الآتي:

1-مصائد الملح: والتي تمنع الأملاح من الوصول إلى سطح التربة وتساعد أيضًا على منع فقدان الماء.

2- تحسينات الري: تتضمن هذه التقنية تغيرات في تصميم أنظمة الري لمنع المياه من التجمع أو التبخر بسهولة من التربة.

3- تناوب المحاصيل:  والذي يتضمن تنوع زراعة المحاصيل على نفس قطعة الأرض على مدار المواسم الزراعية المختلفة، مما يساعد في الحفاظ علي إنتاجية التربة.

4- الرعي الدوراني: ويتضمن التنقل إلى مناطق الرعي المختلفة، حتي لا تتسبب الماشية في أضرار دائمة للنباتات والتربة.

5- مصدات الرياح: وهي عبارة عن مجموعة من الأشجار التي يتم زراعتها على طول الأراضى الزراعية، وتستخدم في المقام الأول لإبطاء تآكل التربة الناتج عن الرياح ولكن يمكن استخدامها لمنع زحف الكثبان الرملية.[13]

المراجع

(1)climate-diplomacy

(2)(4),,(6),(8)carbonbrief

(3),(12)nationalgeographic

(5),(13)britannica

(7)greenfacts

(9)unccd

(10)who

(11)greenfact

image source:premiumtimesng

يعتبر ذوبان الجليد الدائم أحد أخطر المشكلات العالمية التي تساعد على تغير المناخ. فالتربة الصقيعية تحتوي على ما يقرب من نصف الكربون العضوي المخزن في باطن الأض. طالما بقيت هذه المادة العضوية مجمدة، فإنها ستبقى محاصرة بداخلها.  لكن مع ذوبان الجليد الدائم فإنه في هذه الحالة سيتم إطلاق كميات من غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، مما يكون له أبلغ الآثر ليس فقط على القطب الشمالى ولكن على نظام مناخ الأرض بأكمله.[1]

ما هي التربة الصقيعية؟

استخدم عالم الجيولوجيا الأمريكي سيمون ويليام مولر مصطلح “التربة الصقيعية” للتعبير عن الصقيع الدائم. وتعرف بأنها الأرض التي تظل جامدة لمدة عامين متتاليين على الأقل. وهي عبارة عن مجموعة من الصخور والرواسب والجليد والمواد العضوية.[2]

يُعتقد أن التربة الصقيعية تكونت لأول مرة بالتزامن مع بداية العصور الجليدية منذ حوالي ثلاثة ملايين سنة، خلال أواخر العصر البليوسيني. ومن المحتمل أن تكون معظم التربة الصقيعية الموجودة في المنطقة شبه القطبية قد تكونت في فترة العصور الجليدية على مدار المائة ألف عام الماضية.

كيف تتشكل؟

في المناطق التي يصبح فيها متوسط درجة حرارة السطح أكثر من0 درجة مئوية، فإنه في هذه الحالة لن يتم إذابة بعض الأراضي المتجمدة في الشتاء تمامًا في الصيف. لذلك ستتكون طبقة من التربة الصقيعية وتستمر في النمو تدريجياً كل عام حتي تصبح طبقتها أكثر سمكًا. ويتم التحكم في سمكها بواسطة التوازن الحراري بين تدفق الحرارة الموجودة في باطن الأرض والتي تتدفق إلى الخارج في الغلاف الجوي.

 يعتمد هذا التوازن على متوسط درجة حرارة السطح والتدرج الجيوحراري. في نهاية المطاف تصل طبقة التربة الصقيعية السميكة إلى التوازن الذي تكون فيه كمية الحرارة الجوفية التي تصل إليها مساوية لتلك المفقودة في الغلاف الجوي. وللوصول إلى حالة التوازن يلزم التربة الصقيعية  آلاف السنين حيث يبلغ سمكها مئات الأقدام.

عندما يصبح المناخ أكثر برودة أو أكثر دفئًا، فإن درجة حرارتها ترتفع أو تنخفض في المقابل. مما يؤدي إلى تغيرات في موضع قاعدتها. عندما ترتفع درجة حرارة المناخ إلى أكثر من 0 درجة مئوية فإنه في المقابل سيتم خفض موضع الجزء العلوي منها عن طريق الذوبان.

أين توجد؟

تغطي التربة الصقيعية حوالي 24% من نصف الكرة الشمالي. وتتركز الغالبية العظمى منها في كل من روسيا وكندا[1]، حيث تتواجد بنسبة 85% في ألاسكا، وبنسبة 55% في كل من روسيا وكندا، ويبلغ سمكها حوالي 1500 متر شمال سيبيريا، بينما يبلغ سمكها حوالي 740 مترًا في شمال ألاسكا، بالإضافة إلى انتشارها على نطاق واسع في مناطق القطب الشمالي، إلا أنها توجد أيضًا في المناطق المرتفعة كجبال الألب.[3]

ما مقدارها من سطح الأرض؟

في نصف الكرة الشمالي، تغطي التربة الصقيعية ما يقدر بـنحو 9 ملايين ميل مربع. ومع ذلك فعندما ترتفع درجة حرارة الهواء السطحي، فإن درجة الحرارة تحت الأرض ترتفع أيضًا، مما يؤدي إلى إذابة الجليد السرمدي.

وتشير دراسة حديثة إلى أنه مع كل زيادة في درجات الحرارة بمقدار درجة واحدة مئوية  أي 1.8 درجة فهرينهايت، فمن الممكن أن تختفي حوالي1.5 مليون ميل مربع إضافي من التربة الصقيعية.

ما هي آثار ذوبان الجليد الدائم؟

تعتبر التربة الصقيعية واحدة من أكبر مخازن غازات الدفيئة الموجودة على الأرض. في الواقع، يُقدَّر أن التربة الصقيعية في القطب الشمالي وحده تحتوي على ما يقرب من ضعف كمية الكربون الموجودة في الغلاف الجوي الآن. بالإضافة إلى وجود كمية كبيرة من غازالميثان (وهو غاز من غازات الدفيئة القوي يحبس الحرارة على الكوكب بمقدار 80 مرة عن الكربون).

تختلف التقديرات حول كمية الكربون والميثان التي سيتم إطلاقها من خلال ذوبان الجليد الدائم، ولكن وفقًا لإحدى الدراسات، قد تصل إلى 92 مليار طن من الكربون والذي يمكن أن ينعبث من الآن وحتى عام 2100. وهذا يساوي ما يقرب من 20 % من جميع انبعاثات الكربون العالمية منذ بداية الثورة الصناعية.

وبالنظر إلى المستقبل، يمكن أن يؤدي ذوبانها إلى إطلاق المزيد من غازات الاحتباس الحراري في الهواء. مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المناخ، فذوبانها يمكن أن يحول القطب الشمالي إلى مصدر للكربون.

الكربون والميثان ليسا الملوثان الوحيدان المحاصران في التربة الصقيعية. وجدت دراسة حديثة أن التربة الصقيعية الموجودة في القطب الشمالي هي مستودع هائل للزئبق (وهو سم عصبي قوي). وتشير التقديرات إلى أن حوالي 15 مليون جالون من الزئبق، أو ما يقرب من ضعف كمية الزئبق الموجودة في المحيطات والغلاف الجوي  مجتمعة فيها. وبمجرد إطلاقه، يمكن للزئبق أن ينتشر عبر الماء أو الهواء إلى النظم البيئية وربما حتى الإمدادات الغذائية.

يمكن أن يساهم فقدانها أيضًا في ارتفاع مستوى سطح البحر، وتشير التقديرات إلى أنه في حالة ذوبان جميع التربة الصقيعية  الموجودةعلى الأرض، فإنه من الممكن أن ترتفع مستويات سطح البحر بما يصل إلى أربع بوصات، وهو ما يكفي لمضاعفة مخاطر الفيضانات في مدن مثل سان فرانسيسكو  ولوس أنجلوس[4].

التربة الصقيعية والبنية التحتية

ترتفع درجة حرارة التربة الصقيعية بمعدل أسرع بكثير من درجة حرارة الهواء في القطب الشمالي، وقد ارتفعت درجة الحرارة خلال الثلاثين عامًا الماضية ما بين 1.5 إلى 2.5 درجة مئوية. ونتيجة لذلك، تذوب طبقاتها.

يمكن أن تؤدي الزيادة في درجات الحرارة العالمية بمقدار 3 درجات مئوية إلى ذوبان حوالي 30 إلى 85% من طبقات التربة الصقيعية الموجودة في جميع أنحاء منطقة القطب الشمالي. مما يؤدي إلى تدمير البنية التحتية والأنظمة البيئية الفريدة بشكل لا رجعة فيه.[5] فحوالي 35 مليون شخص يعيشون في منطقة التربة الصقيعية في البلدان والمدن التي تم بناؤها فوق ما كان يُعتبر سابقًا أرضًا متجمدة بشكل دائم. ولكن مع تلين هذه الأرضية الصلبة، فإن البنية التحتية التي تعتمد عليها هذه المجتمعات تصبح غير مستقرة بشكل متزايد.

ففي كندا على سبيل المثال يُقدر أن اختفاء التربة الصقيعية يتسبب بخسارة عشرات الملايين من الدولارات. وذلك بسبب الأضرار التي تلحق بالبنية التحتية العامة عبر الأقاليم الشمالية الغربية كل عام. وفي ألاسكا، قدرت إحدى الدراسات تكلفة إصلاح البنية التحتية العامة، مثل الطرق وخطوط القطارات والمباني والمطارات  التي تضررت من ذوبان الجليد السرمدي والعوامل الأخرى المتعلقة بالمناخ بما يصل إلى 5.5 مليار دولار.[6]  ويُعتقد أن حوالي 30-50٪ من البنية التحتية الموجودة حول القطب الشمالي معرضة لخطر داهم بحلول عام 2050.[7]

خطر المرض؟

مثلما تحبس التربة الصقيعية الكربون وغازات الدفيئة الأخرى، يمكنها أيضًا احتجاز الميكروبات القديمة والحفاظ عليها. يُعتقد أن بعض البكتيريا والفيروسات يمكن أن تظل كامنة لآلاف السنين  داخل الجليد. ومع ذلك، فبقدر ما تبدو فكرة مسببات الأمراض مخيفة، تظل هناك أسئلة حول مدى خطورة هذه الميكروبات القديمة. ومع ذلك لا يزال العلماء غير متأكدين من مدي احتمالية تسببها في تفشي الأمراض.

كيف يمكننا منع الجليد الدائم من الذوبان؟

من الممكن أن يتم ذلك عن طريق تقليل بصمتنا الكربونية، والاستثمار في المنتجات الموفرة للطاقة، ودعم الأعمال والتشريعات والسياسات الصديقة للبيئة.[8]

المراجع

 (1),(5)the arctic institute
(2)earth
(3)britannica
 (4),(8),(6)nrdc
(7)nature

خلال السنوات الماضية زادت تأثيرات الاحتباس الحراري الناجمة عن انبعاثات الكربون المرتبطة بحرق  الوقود الأحفوري. هذه الزيادة في كمية غاز ثاني أكسيد الكربون حبست المزيد من الحرارة في الغلاف الجوي، مما تسبب باختلال توازن الطاقة العالمي.[1]

ما المقصود بحساسية المناخ؟

حساسية المناخ هو مقياس يُستخدم لمعرفة مقدار درجة الحرارة المتوقع أن يصل إليها سطح الأرض والناجمة عن مضاعفة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مقارنة بمستويات ما قبل الصناعة،[2] وقد استخدمت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ مصطلح” الحساسية المناخية” للتعبير عن العلاقة ما بين انبعاثات الغازات الدفيئة التى يسببها الإنسان وتأثيرها على التغيرات في درجات الحرارة على كوكب الأرض.[3]

الحساسية المناخية وغازات الدفيئة

إذا ضاعفنا كمية غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. فإن تأثير الاحتباس الحراري المتزايد سيؤدي إلى ارتفاع متوسط درجة حرارة سطح الكوكب بنحو 1.2درجة مئوية أي بمقدار 2.2 درجة فهرنهايت.

قد لا يبدو هذا كثيرًا، لكن الفرق بين درجات الحرارة خلال العصر الجليدي والعصر الحالي تبلغ حوالي 5 درجات مئوية أي بمقدار 9 درجات فهرنهايت. وبالتالي فإن التغيرات الطفيفة في درجات الحرارة تُحدث فرقًا كبيرًا في مناخ الأرض.[4][

وتشير التقديرات إلى أنه من المتوقع زيادة الانبعاثات بمقدار 560 جزء في المليون بحلول عام 2060م. ويمثل هذا ضعف مستويات الانبعاثات في عصر ما قبل الصناعة.[5] وجدت دراسة نشرت عام 2009م أن الزيادة في كمية بخار الماء في الغلاف الجوي تضاعف من مقدار الاحترار الناتج عن زيادة كمية غاز ثاني أكسيد الكربون.[6]

ووفقًا لتقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ الصادر عام 2013، فإنه من المحتمل زيادة درجة حرارة سطح الكوكب بمقدار 1.5-4.5 درجة مئوية.[7].

كيف يمكننا تقدير حساسية المناخ؟

لا يمكن قياس حساسية المناخ بشكل مباشر، ولكن بدلاً من ذلك يجب تقديره. توجد العديد من الطرق التي يمكن من خلالها تقدير حساسية المناخ وهي:

1.  السجلات التاريخية:
   يمكن استخدام السجلات التاريخية لمعرفة مقدار انبعاثات الغازات الدفيئة وانبعاثات الهباء الجوي(مصطلح يطلق على الجسيمات الصغيرة المعلقة في الهواء الجوي كالكربون والكبريتات) في الماضي ومقارنتها بنسبة انبعاثات غازات الدفيئة خلال القرن الحالي. وذلك لمعرفة مدى استجابة درجات الحرارة العالمية لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بواسطة الأنشطة البشرية.
2. النماذج المناخية:
   يمكن استخدام النماذج المناخية الرياضية، للتنبؤ بحساسية المناخ في المستقبل.
3. سجلات المناخ القديم:
   يمكن استخدام عينات الجليد والسجلات الأخرى، لتقدير التغيرات الطبيعية في درجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على مدى آلاف السنين.

تتطلب جميع الطرق المذكورة لتقدير حساسية المناخ شكلاً من أشكال النماذج المناخية البسيطة. والتى تتضمن عدد من الافتراضات لكل منها مزايا وعيوب. فعلى سبيل المثال لا تستطيع النماذج المناخية محاكاة العمليات الصغيرة في النظام المناخي بشكل كامل. مثل تلك المتعلقة بالغيوم والتي يُعتقد أنها مهمة لحساسية المناخ.

تشير الأبحاث أيضًا إلى أن حساسية المناخ قد لا تكون ثابتة لذا فإن فهم ما كانت عليه في الماضي قد لا يخبرك بالضرورة بما ستكون عليه في المستقبل.[8]

المقاييس الرئيسة لحساسية المناخ

توجد لحساسية المناخ ثلاثة مقايس رئيسة وهي:

1. حساسية التوازن للمناخ: تعرف بأنها مقدار الاحترار الذي سيحدث بمجرد وصول جميع العمليات إلى التوازن. يتكيف مناخ الأرض مع التغيرات في تركيز ثاني أكسيد الكربون قد يستغرق ذلك وقتًا طويلًا، فعلى سبيل المثال تحتاج الحرارة الزائدة بفعل مضاعفة انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون عقودًا من الزمان لكي تنتشر عبر أعماق المحيط.
2. الاستجابة المناخية العابرة: وهو مقدار الاحترار الذي قد يحدث في الوقت الذي يتضاعف فيه ثاني أكسيد الكربون.
3. حساسية نظام الأرض: تشمل ردود الفعل طويلة المدى لنظام الأرض، كالتغيرات في الصفائح الجليدية أو التغيرات في توزيع الغطاء النباتي.[9]

ماذا يحدث إذا لم يتم تقليل انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون؟

وفقًا لتقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، فإن درجة حرارة سطح الأرض زادت خلال السنوات الأخيرة بمقدار1.1 درجة مئوية. وذلك مقارنة بالفترة ما بين عامي 1850-1900 وهو مستوى لم نشهده منذ 125 الف عام، أي قبل العصر الجليدي الأخير.

سيظل تأثير الاحتباس الحراري على الأجسام التي تتأثر ببطء مع ارتفاع درجات الحرارة كالأنهار الجليدية والمحيطات محسوسًا لعدة قرون أو حتى آلاف السنين. ووفقًا لتقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2021م؛ فإنه من المتوقع أن ترتفع مستويات سطح البحر في جميع أنحاء العالم بمقدار 2-3م على مدار الألفي عام المقبلة، مما قد يؤدي إلى تغير السواحل بالكامل التي يسكنها حاليا مئات الملايين من الناس. كما يحذر التقرير من بعض آثار التغير المناخي كإنهيار الغطاء الجليدي وفقدان الغابات.[10]

المصادر:

(10),(6),(4),(1)theguardian
(2),(6),(7)nature
(3)ipcc
(5)agupubs
(8)metoffice
(9) carbonbrief
مصدر الصورة: climate

“فيضانات وأعاصير وجفاف” ظواهر جوية متطرفة قطعت سبل عيش المزارعين وأضّرت بالمحاصيل ورفعت التكاليف. ففي الولايات المتحدة الأمريكية شهدت الزراعة في عام 2019 أسوأ مراحلها على الإطلاق بسبب الفيضانات، بينما عانت دول الاتحاد الأوروبي من درجات الحرارة المرتفعة، وأدى الجفاف الشديد إلى اندلاع حرائق الغابات واسعة النطاق، كما جلبت أنماط الطقس المتقلبة معها آفات وأمراض جديدة وقللت من مصادر المياه والموارد النادرة الأخرى.[1]

تأثير تغير المناخ على الزراعة

تشير التقديرات إلى أن تغير المناخ قد أدى بالفعل إلى خفض إنتاجية المحاصيل العالمية من الذرة والقمح بنسبة 3.8٪ و 5.5٪ على التوالي. ويحذر العديد من الباحثين من الانخفاض الحاد في إنتاجية المحاصيل عندما تتجاوز درجات الحرارة الحد الفسيولوجي لها. يشكل تغير المناخ تهديدًا للوصول إلى الغذاء لكل من سكان الريف والحضر عن طريق خفض الإنتاج الزراعي وزيادة المخاطر.[2]

وتؤثر التغيرات المناخية على الزراعة عن طريق:

1. الفيضانات:يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى زيادة وتيرة وشدة الفيضانات. تعمل هذه الفيضانات على تدمير المحاصيل والثروة الحيوانية، وتسرع من تآكل التربة، وتلوث المياه.
2. الجفاف: تسببت موجات الجفاف الشديدة في خسائر فادحة في المحاصيل والماشية في الكثير من البلدان. ومن المحتمل أن يتسبب ارتفاع درجات الحرارة في حدوث الكثير من موجات الجفاف واستنفاذ مصادر المياه، وزيادة حرائق الغابات.
3. صلاحية المحاصيل: يختار المزارعون أصناف المحاصيل التي سيزرعونها بناءًا على الظروف المحلية للطقس، لكن مع تغير هذه الظروف خلال العقود القادمة سيضطر العديد من المزارعين إلى إعادة التفكير في بعض الممارسات مما قد يعني القيام باستثمارات رأسمالية جديدة، وإيجاد أسواق جديدة، وتعلم مهارات جديدة.[3]
4. انتشار الآفات: توصلت دراسة علمية جديدة أجرتها منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة، إلى أن التغيرات المناخية ستزيد من انتشار الآفات في النظم البيئية الزراعية والغابات، خاصة في المناطق القطبية الشمالية.[4]  

تأثير تغير المناخ على المزارعين والمجتمعات الريفية

مع اشتداد درجة حرارة الصيف، سيواجه المزارعون ظروف عمل مرهقة وغير آمنة. كما أن نقص الإنتاجية الزراعية وفقدان الثروة الحيوانية سيجعل المزارعين  الذين ليس لديهم شبكات أمان كافية في مواجهة مع الكثير من التحديات كنقص الأرباح وتهديد سبل العيش في العديد من المجتمعات الريفية.

الزراعة والانبعاثات العالمية

تعتبر الزراعة المصدر الأول للانبعاثات في 24 دولة حول العالم. تمثل انبعاثات الإنتاج الزراعي حوالي 11% من إجمالى انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية، وقد ارتفعت تلك النسبة حوالي 14%منذ عام 2000.[5]

مابين عامي 2001 و 2011، زادت الانبعاثات العالمية من إنتاج المحاصيل والثروة الحيوانية بنسبة 14٪. حدثت الزيادة بشكل رئيسي في البلدان النامية، بسبب ارتفاع إجمالي الإنتاج الزراعي. وكان الدافع وراء ذلك زيادة الطلب العالمي على الغذاء والتغيرات في أنماط استهلاك الغذاء، كما زادت الانبعاثات الناتجة عن التخمر المعوي بنسبة 11 ٪ خلال هذه الفترة وشكلت حوالى 39 ٪ من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري خلال عام 2011، وخلال عام 2012، شكلت الزراعة حوالي 10٪ من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في دول الاتحاد الأوروبي.

تطلق الزراعة على وجه الخصوص كميات كبيرة من الغازات المسببة للاحتباس الحراري، كغازي الميثان وأكسيد النيتروز.تأتي غالبية انبعاثات الإنتاج الزراعي من تربية الماشية، حيث يتم تربية أكثر من 70 مليار حيوان سنويًا للاستهلاك الأدمي. تتسبب الماشية في إطلاق غازات الدفيئة كغاز الميثان الذي يطلق عن طريق التجشؤ الناتج عن التخمر المعوي أثناء عملية الهضم، كما يتسبب السماد المتروك في المراعي في انبعاثات زراعية كأكسيد النيتروز( وهو غاز من غازات الدفيئة له تأثير أقوى بكثير على الاحتباس الحراري من ثاني أكسيد الكربون.  

يمثل السماد الطبيعي حوالي 40٪ من انبعاثات الإنتاج الزراعي على مدار العشرين عام الماضية، كما أن زراعة الأرز والأسمدة الصناعية يساهمان بأكثر من 10% من إجمالى انبعاثات الإنتاج الزراعي.

الدول المسؤولة عن معظم انبعاثات الإنتاج الزراعي

في العشرين عامًا الماضية كانت الصين مسؤولة عن معظم الانبعاثات الناتجة عن الإنتاج الزراعي، تليها الهند والبرازيل والولايات المتحدة. كانت هذه الدول هي المصدر الرئيس لمعظم  الانبعاثات الزراعية والمسؤولة عن نحو 37٪ من إجمالى انبعاثات الإنتاج الزراعي العالمي.
في ظل وجود القليل من الإجراءات المناخية أو انعدامها في قطاع الزراعة، يمكن أن يزيد الإنتاج الزراعي من كمية غازات الاحتباس الحراري بنسبة 58٪ بحلول عام 2050.[6]

كيف يمكننا جعل الزراعة أكثر استدامة؟

أدى الانخفاض الكبير في أعداد الماشية، والاستخدام الأكثر كفاءة للأسمدة، إلى خفض انبعاثات الاتحاد الأوروبي من الزراعة بنسبة 24٪ في الفترة بين 1990-2012.[7]

يمكن معالجة الانبعاثات الناتجة عن الإنتاج الزراعي من خلال تحسين أنماط الإنتاج والاستهلاك. بما في ذلك إضافة الأعلاف التي تقلل من التخمر المعوي بالنسبة للحيوانات، و “مثبطات النترجة” التي تقلل من انبعاثات أكسيد النيتروز الناتجة عن الأسمدة.[8]

يمكن أن يؤدي التبني الواسع النطاق للممارسات الزراعية المستدامة، مثل الزراعة بدون حرث، وتناوب المحاصيل إلى تقليل انبعاثات غازات الدفيئة، وبالتالى جعل التربة أكثر خصوبة وأكثر إنتاجية بمرور الوقت.[9]

الزراعة الذكية مناخيًا

تعرف الفاو الزراعة الذكية مناخيا بأنها” تحويل وإعادة توجيه أنظمة الإنتاج الزراعي بحيث تدعم التنمية المستدامة والأمن الغذائي في ظل تغير المناخ.[10]

تسعى الزراعة الذكية إلى تحقيق مجموعة من الأهداف الرئيسة وهي:

1. زيادة الإنتاجية: تعمل الزراعة الذكية على زيادة الإنتاجية لتحسين معدلات الأمن الغذائي وزيادة الدخل. لا سيما أن 75% من فقراء العالم  يعيشون في المناطق الريفية ويعتمدون بشكل أساسي على الزراعة لكسب عيشهم.
2. تحسين القدرة على التكيف: ومواجهة الضغوط المناخية طويلة المدي.
3. خفض الانبعاثات: تسعي الزراعة الذكية إلى خفض الانبعاثات الناتجة عن الزراعة.[11].

على الرغم من أن مصطلح الزراعة الذكية جديد نسبيًا، إلا أنه تم طرحه لأول مرة  في مؤتمر لاهاي عام 2010. تعتمد الزراعة الذكية مناخيًا على نهج الزراعة المستدامة باستخدام مجموعة من مبادئ النظام الإيكولوجي والإدارة المستدامة للأراضي. وهو نهج هام في البلدان النامية بشكل خاص، حيث أن النمو الزراعي هو الأولوية القصوي بشكل عام.[12]

المصادر:
(1)syngenta
(2)nature
(3)ucsusa
(4)fao
(5),(7)weforum
(6)(8)eea.europa
(9)weforum
(12),(10)fao
(11)worldbank
الصورة:eco-business

مع الدعوات والالتزامات للحكومات في العالم لاسيما داخل الاتحاد الأوروبي لتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري، بل ذهب الحديث إلى الإنتهاء منها بحلول عام 2030 لبعض الدول. دعت الحاجة المتنامية لمصادر طاقة بديلة مُتجددة أقل تلوثًا تحمي البيئة، وتتسم بالتوفير الاقتصادي لتزود العالم بمخزون كافي من الطاقة. إلا أنَّ الإشكالية لا تكمن بعملية إنتاج الطاقة وحسب، وإنما بتخزينها أيضًا، وذلك يرجع لواحدة من أهم مشكلات بدائل الوقود الأحفوري التي يواجهها العالم اليوم متمثلة بالكفاءة، والاستدامة الموسمية، إلى جانب عدم القدرة على توقع كمية الطاقة الممكن إنتاجها منها في مختلف المواسم، وبالتالي ضمان وفرتها وتخزينها بشكل دوري موسمي.

فكما نعلم الطاقة بشكلٍ عام، والكهربائية بشكلٍ خاص، العِماد الأساسي لضمان التقدم والرخاء الاقتصادي والحضاري للعالم. وذلك يتم عبر الإدارة والتحكم بتوزيع الطاقة على نطاق صناعي من جهة، وتلبية الحاجة للطاقة التي تعتبر متغيرة باختلاف المنشآت؛ والمراكز من جهة أخرى. مما يُعرف حاليًا أن طرق تخزين الطاقة الكهربائية محدودة للغاية ولا تلبي الحد المطلوب؛ لذا إتجهت الأبحاث المختصة لدراسة كيفية تخزين كميات عالية من الطاقة بصورتها البكر.
يكون بالإمكان حفظ الطاقة قرب مراكز توليدها أو نقاط الاستهلاك الأقرب لها؛ مثال لذلك تخزين الطاقة الحرارية باستخدام الملح الذائب.[١]

موجز تاريخي لتقنية الملح الذائب:

يعود أول استخدام لتقنية الملح الذائب إلى عام ١٩٥٠، عندما بدأ مختبر أوك ريدج الوطني في الولايات المتحدة (ORNL) بتطوير واختبار لمركبة مزودة بمحرك يعمل بالوقود النووي باستخدام تقنية الملح الذائب.
وبحلول عام ١٩٥٤، نقلت أورنل تركيز أبحاثها من محركات الوقود النووي إلى المفاعلات النووية، وذلك حصيلة تجارب أظهرت ثبات الأملاح الذائبة وعدم تحللها حين تعرضها للحرارة العالية الناتجة من المفاعلات النووية.
في ذلك الوقت، كانت هيئة الطاقة الذرية الأميركية (AEC) مهتمة أكثر بدراسة مفاعلات توليد الذرات القابلة للانشطار، ولهذا قامت أورنل بتطوير مفاعل توليد ذرات باستخدام الملح ذائب في الستينات. لسوء حظ أورنل المشروع كان ينافس مشروع آخر كانت هيئة الطاقة مهتمة أكثر بتطويره، مما أدى إلى تضارب بأحقية الدعم لمشروع الملح الذائب، مقررة بذلك هيئة الطاقة بدعم المشروع الآخر، موقفة العمل بمشروع مفاعل الملح الذائب. وبهذا أقفل ملف أبحاث مفاعلات الملح الذائب برفع آخر تقرير بالمشروع عام ١٩٧٦.

غير أن جهود باحثي أورنل لم يذهب سدى، فقد تم افتتاح أول محطة توليد طاقة شمسية استخدمت تقنية الملح الذائب لحفظ الطاقة عام ١٩٩٣ في كاليفورنيا. المحطة مصممة لتخزين ١٠ ميجا واط من الكهرباء خلال ساعة واحدة، استخدمت فيها مرايا عديدة لتوجيه أشعة الشمس نحو البرج المركزي. هذه الأبراج تعمل على امتصاص الأشعة الموجهة إليها لترفع من درجة حرارة الملح وتحفظ الطاقة في الملح بصورة حرارة.
بحلول عام ١٩٩٩، أُغلقت المحطة نتيجة لحاجتها لصيانة ذات تقنية عالية ومتتالية لم تكن متوفرة آنذاك.
نشرت أورنل بعدها مباشرة تقرير مختصر في عام ٢٠٠٠، وألحقته بتقرير مفصل في عام ٢٠٠٢ يوثق البحث كامل في هذا المشروع مما فتح الباب لإعطاء التقنية فرصة أكبر في السوق، لتنتشر على نطاق تجاري أوسع عالميًا. [2]


مبادئ تخزين الطاقة حراريًا في تقنية الملح الذائب:

هنالك صورتان لتخزين الطاقة حراريًا: حرارة محسوسة، أو حرارة كامنة.

الطاقة الحرارية المحسوسة تعتمد تخزين الطاقة الحرارية بطور واحد، بحيث تكون درجة حرارة المادة تتفاوت مع كمية الطاقة المخزونة. معادلة تدفق الحرارة من الحار الى البارد تحقق هذا بالصورة التالية:
Q = m C ΔT
بحيث m تعبر عن الكتلة، و C الحرارة النوعية، و ΔT الفرق في درجات الحرارة.
ينبغي الإشارة إلى أنه يشترط في هذه العملية عزل النظام لإبقاء تدرج درجات الحرارة لأجل خزن الطاقة.

إن أخذنا الماء كمثال، نستطيع القول بأنه يعتبر وسيط مثالي في درجات الحرارة المنخفضة التي تتراوح بين (°90 – 25)، وذلك بسبب الحرارة النوعية لجزيئاته المرتفعة نسبيًا(kJ/kg°C)4.2، بالإضافة لسهولة الحصول عليه.
من جهة أخرى، الحرارة الكامنة تُحفظ باستخدام مواد متغيرة الطور، والتي تستفيد من الحرارة الكامنة النوعية (L) الناتجة من تغير الحالة للمادة:
Q = m C ΔT + m L
المواد متغيرة الطور ممتازة بسبب كثافة تخزينها العالي للطاقة، الماء مثلًا لديه حرارة انصهار أكبر ب ٨٠ مرة من الحرارة المتطلبة لرفع درجة حرارة ١ كجم من الماء درجة مئوية واحدة.[3-4-5]

الأملاح الذائبة:

لدى الأملاح الذائبة خواص تجعلها مؤهلة لتكون وسيط ممتاز لحفظ الطاقة على نطاق واسع في المحطات الكبيرة، مثلًا:
درجة غليانها عالية، ومنخفضة اللزوجة، وضغط تبخرها منخفض، وسعة حرارتها الحجمية عالية؛ فكلما كانت سعة الحرارة الحجمية عالية، كانت مناسبة أكثر لتُحفظ في خزانات بأحجام أقل.

الأملاح المستخدمة في تقنية تخزين الطاقة حراريًا، مثل: نترات الصوديوم والبوتاسيوم،  لديها درجات ذوبان تتراوح بين 300-500°C، وسعة حرارية حجمية تترواح بين 1670 – 3770 kJ/m3°C، ولهذا خليط الملح المستخدم في محطات توليد الطاقة الشمسية المسمى تجاريًا ب “HITEC” يتكون من نترات البوتاسيوم 53%؛ ونترات الصوديوم 40%؛ ونتريت الصوديوم 7%، بدرجة حرارة بالحالة السائلة تتراوح بين 149 – 538°C.
يتم تسخين هذه الأملاح وحفظها في خزانات معزولة خارج أوقات الذروة، وعند الاحتياج يضخ الملح الذائب إلى مولد البخار لاستخدام الحرارة بتوليد الكهرباء.[3-5-6]

تخزين الطاقة في محطات الخلايا الشمسية:

محطات توليد الطاقة باستخدام الخلايا الشمسية ( CSP) تستخدم تقنية التخزين الحرارية و التي تتكون من عاكسات ذات قطوع مخروطية، أو مرايا تتبع للشمس، والتي بدورها تعمل على توجيه أشعة الشمس إلى البرج المستقبل المزود بأنابيب ذات نقاط بؤرية بحيث تنتقل الحرارة عبر مائع وسيط (الملح الذائب)، ومنها المائع ينتقل إلى المبادل الحراري ناقلًا الطاقة إلى الماء المستخدم لإدارة المولد الحراري ليولد الكهرباء.

إن تمعنا في البنى المستخدمة للتخزين، سنجد أن هنالك بنيتان أساسيتان مستخدمتان في منظومة تخزين الطاقة بالأملاح الذائبة، وهما:
بنية الخزانين المزدوجين: يستخدم الملح الذائب كمائع ناقل للحرارة عبر امتصاص الحرارة من المفاعل او المبادل الحراري، وكوسيط تخزين الطاقة الأساسي مستخدم الخزانين معًا الحار والبارد.
خزان آحادي: يُستخدم خزان واحد بحيث يبقي الملح الحار والبارد منفصلين باستخدام فاصل حراري. بحيث يتدفق الملح من الجانب البارد للخزان، ليتم تسخينه، ومن ثم يتدفق إلى الجانب الساخن من الخزان، ليُضخ خارجًا مخلفًا حرارة تستخدم لتوليد الكهرباء، ليعود بعدها إلى الجانب البارد من الخزان.[3-6-7-8]

[1] A. Bielecki, S. Ernst, W. Skrodzka, and I. Wojnicki, 2019. Concentrated Solar Power Plants with Molten Salt Storage:
Economic Aspects and Perspectives in the European Union., International Journal of Photoenergy.

[2] S. Ladkany, W. Culbreth, and N. Loyd, 2018. Molten Salts and Applications I: Molten Salt History, Types, Thermodynamic and Physical Properties, and
Cost., Journal of Energy and Power Engineering.

[3] M. Green, et al. “Nuclear Hybrid Energy Systems: Molten Salt Energy Storage,” INL/EXT-13-31768, November 2013.

[4] B. Reinhardt, ” Thermal Energy Storage,” Physics 240, Stanford University, Fall 2010.

[5] S. M. Hasnain, “Review on Sustainable Thermal Energy Storage Technologies, Part I: Heat Storage Materials and Techniques,” Energy Convers. Manage. 39, 1127 (1998)

[6] Z. Yang, and S. V. Garimella, “Cyclic Operation of Molten-Salt Thermal Energy storage in Thermoclines for Solar Power Plants,” Appl. Energy 103, 256 (2013).

[7] J.E. Pacheco, et al. “Development of a Molten-Salt Thermocline Thermal Storage System for Parabolic Trough Plants,” J. Solar Energy Eng. 124, 153 (2002).

[8] Y. Rajavi, “Concentrating Solar Power,” Physics 240, Stanford University, Fall 2013.

عندما نفكر في طريقة تأثيرنا على المناخ، فإن أول ما يتبادر إلى ذهننا هو الطاقة التى نستخدمها والطريقة التي نسافر بها. ولكن هل تعلم أن صناعة الأزياء تساهم و وبشكل كبير في أزمة المناخ.[1]

في وقتنا الحاضر، تمثل صناعة الأزياء حوالي 10٪من انبعاثات الكربون العالمية. كما أنها تستهلك طاقة أكثر مما تستهلكه صناعة الطائرات، وذلك وفقًا لتقرير تغير المناخ التابع للأمم المتحدة.[2]

 تأثير صناعة الأزياء على تغير المناخ

لمعرفة ذلك عليك أن تنظر إلي سلسلة التوريد والتي تتكون بشكل أساسي من مجموعة من المراحل التي تشق طريقها للخلف بداية من خزانة الملابس الخاصة بك، مرورًا بالبيع بالتجزئة ثم النقل والشحن، والإنتاج والمعالجة، والعودة مرة إلى بداية الخط ألا وهو المواد الخام، كالقطن والبوليستر، التي تصنع منها ملابسنا.

من خلال النظر إلى سلسلة التوريد، يمكننا فصل كل قطاع من خلال اعتماده على الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز)، الذي يتسبب بشكل أساسي في تغير المناخ. [3]

ووفقًا لأحدث البيانات التى قدمتها وكالة حماية البيئة، فإن حوالي9070 طنًا من الملابس والأحذية التي صنعت في عام 2018م، انتهى بها المطاف في مكب النفايات.[4]

ويظهر تقريران جديدان، أحدهما لمؤسسة ستاند إرث والآخر لمعهد الشؤون العامة والبيئية، أن معظم العلامات التجارية لا تقيس انبعاثاتها. ذلك لأن الغالبية العظمى من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي تنتجها صناعة الملابس، تحدث في سلسلة التوريد في المصانع والمزارع التي لا تمتلكها العلامات التجارية، والتي تنتشر في أماكن بعيدة.[5]

مساهمات في تغير المناخ

لتلبية حاجة صناعة الأزياء فإننا نحتاج إلى مجموعة من لب الأخشاب لصناعة الأقمشة كالحرير والفيسكوز والأقمشة الأخرى. وبالتالي يتم قطع حوالي 70مليون طن من الأشجار كل عام. ومن المتوقع أن يتضاعف هذا العدد بحلول عام 2034، مما يسرع من عملية إزالة الغابات، وتهديدها بالانقراض.

ووفقًا لدراسة أجرتها مؤسسة “ماك آرثر” فإن صناعة الأزياء تنتج حوالى 1.2 مليون طن متري من ثاني أكسيد الكربون كل عام. كما أن إعادة تدوير الملابس لا يتجاوز 1% لإنتاج ملابس جديدة، ونتيجة لذلك يتم حرق حوالى 53 مليون طن متري من الملابس المهملة، ففي عام 2017، على سبيل المثال، أحرقت شركة “بربري”  العديد من الحقائب والملابس والعطور غير المباعة.

في بعض الأحيان تحتاج الملابس المصنوعة من الأقمشة الطبيعية كالقطن والكتان إلى فترات زمنية طويلة لكي تتحلل، والتى ربما ترجع إلى شهور. أما الأقمشة الصناعية قد تحتاج إلى حوالى 200 عام.[6]

تأثير الألياف الصناعية على تغير المناخ

قد يفاجئك أن تعلم أنه من بين جميع جوانب الموضة بدًأ من الإنتاج وحتي النقل فإن  الألياف هي المسؤولة بشكل أكبر عن الانبعاثات. وتشير التقديرات إلى أن حوالي ثلثي البصمة الكربونية للملابس تأتى من إنتاج أليافها.

على وجه التحديد، ينبع التأثير من اعتمادنا المفرط على الألياف الصناعية، والتي تدخل في صناعة حوالى 65% من الملابس، مقارنة بالقطن الذي يدخل في الصناعة بنسبة لا تتعدي 21%.

الألياف الصناعية وخاصة البوليستر والنايلون، غير قابلة للتدوير وهي مشتقة من الوقود الأحفوري  أي النفط الخام. في الواقع يتم استخدام ما يقدر بنحو 342 مليون برميل من النفط كل عام في إنتاج الألياف الصناعية.[7]

تنبعث من الألياف الصناعية غازات كغاز أكسيد النيتروز، وهو أكثر ضررًا بـنحو 300 مرة من غاز ثاني أكسيد الكربون. ووفقًا للجمعية الكيميائية الأمريكية، من المرجح أن تتضاعف صناعة الأزياء ثلاث مرات بحلول عام 2050 [8]، وتشير التقديرات إلى أن المنسوجات مسؤولة أيضًا عن حوالي 9٪ من خسائر البلاستيك الدقيقة السنوية في المحيط.[9].

%85 من ملابسنا تنتهي في مكبات النفايات أو تحترق

قد يكون من المفاجئ معرفة أن حوالي 85٪ من المنسوجات التي يتم التخلص منها في الولايات المتحدة يتم إلقاؤها في مكبات النفايات أو حرقها. بما في ذلك المنسوجات غير المستخدمة والملابس غير المباعة.

علاوة على ذلك، تشير التقديرات إلى أن المواطن الأمريكي العادي يرمي حوالي 37 كجم من الملابس كل عام،  وهذا هو وزن طفل يبلغ من العمر 11 عامًا!.

وحتى لو حاولنا إعادة تدوير جميع ملابسنا القديمة، فمن المهم أن نعترف بأن  حوالى 60 % من المنسوجات غير قابلة لإعادة التدوير في المقام الأول، فكثير منها مصنوعة من البلاستيك أو الألياف الصناعية التي تعتمد في الأساس على النفط الخام، مما يجعل من المستحيل إعادة تدويرها أو تكوينها.[10]

هل صناعة الموضة تتغير؟

وجد التقرير الصادر عام 2020 عن  “الاستدامة في الموضة” أن حوالى 67٪ من المستهلكين يتجهون نحو الأقمشة الصديقة للبيئة عند اختيار علامة تجارية.

على سبيل المثال قامت شركة  بوهو “Boohoo” بنشر استراتجيتها الطموحة والتي تتمثل في إعادة تدوير جميع أنواع البوليستر والقطن أو جعلها أكثر استدامة بحلول عام 2025.[11]

العلامات التجارية الكبرى و “ميثاق صناعة الأزياء للعمل المناخي”

في ديسمبر من العام 2018، أطلقت مجموعة من العلامات التجارية الرائدة في مجال الأزياء والمنظمات غير الحكومية كشركة “إتش أم و”أديدس” ميثاق صناعة الأزياء للعمل المناخي، تحت رعاية الأمم المتحدة.

يقر الميثاق بأهمية تحقيق الأهداف المتفق عليها في اتفاقية باريس، ويحدد مجموعة من الالتزامات بشأن التغيرات المناخية، بما في ذلك الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 30٪ بحلول عام 2030، والإبلاغ العام عن الانبعاثات.[12]

كيف يمكن أن تكون الموضة أكثر استدامة؟

على عكس نموذجنا الخطي الحالي لإنتاج الأزياء فإن الهدف من الموضة المستدامة هو تقليل التأثيرات البيئية واستخدام المواد لأطول فترة ممكنة. وبالتالى عمل العديد من المصممين والعلماء على كشاف طرقًا جديدة لجعل الموضة أكثر استدامة والتي منها:

1. استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لعمل التفاصيل رقميًا قبل الإنتاج، مما يقلل من التجربة والخطأ؛ ولأنه يمكن أن ينتج ملابس مناسبة حسب الطلب، فإنه يقلل من النفايات.
2. يمكن تصميم بعض الملابس بطريقة يسهل بها تفكيكها في نهاية عمرها الافتراضي؛ وبالتالي يمكن إعادة تدويرها مرة أخري.
3. استخدام  المنسوجات المصنوعة من مواد طبيعية كالخيزران، والذي وُصف بأنه نسيج مستدام لأنه سريع النمو ولا يتطلب الكثير من الماء أو المبيدات.[11]

المصادر:
(1),(3),(7)climatecouncil
(2),(11)bbc
(4)saportareport
(5),(8)nytimes
(6),(12)news.climate.columbia
 (9)unep.
(10)calpirg.

منذ ما يقرب من مائتي عام، بدأت الثورة الصناعية وبدأت معها الأنشطة البشرية، التى أضافت كميات كبيرة من غازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي للأرض[1]،وقد أظهرت سجلات التاريخ الجيولوجي للأرض أن المناخ قد تغير تدريجيًا ومفاجئًا في الماضي، وأن درجات الحرارة العالمية وتركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي مرتبطان ارتباطًا وثيقًا.[2] لكن هل تعلم أن للأرض مصادر طاقة خاصة بها، وأن هذه المصادر تنظم نظامنا المناخي؟، إذًا فمن أين تأتى طاقة الارض؟.

نظام مناخ الأرض

نظرًا لأن الأرض عبارة عن كرة، فإن كمية هائلة من الطاقة الشمسية تضرب الأرض بين المناطق الاستوائية بينما تلقي كمية أقل من الإشعاع الشمسي في القطبين، وبالتالي يوازن النظام المناخي هذا الفائض والعجز عن طريق نقل الطاقة والحرارة عبر الهواء والبخار في الغلاف الجوي، وعبر المياه في المحيطات.

يتم تحديد حالة مناخ الأرض عن طريق كمية الطاقة المخزنة بواسطة النظام المناخي. بشكل عام، يظل المناخ ثابتًا على مدى فترات طويلة من الزمن إذا ظلت العناصر المختلفة داخل النظام مستقرة. ومع ذلك إذا تغيرت إحدي مكونات النظام، فإن استقرار النظام بأكمله معرض للخطر. ويمكن أن يؤدي إلى سلوك غير معهود ويؤدي إلى طقس غير متوقع، والذى يطلق عليه اسم “تغير المناخ”.

عندما تتغير ميزانية طاقة الأرض يتبعها المناخ، ويُطلق على التغيير في ميزانية الطاقة اسم “التأثير”. بينما عندما يحدث التغيير بسبب شيء ما خارج المكونات الخمسة للنظام المناخي يُطلق عليه اسم “التأثير الخارجي”.[3]

الشمس وطاقة الأرض

عندما نشغل هواتفنا الخلوية، نعلم أن طاقة هذا الهاتف تأتي من الطاقة التي تنتجها البطارية بالداخل، كما أن طاقة الأجهزة كالتلفزيون والكمبيوتر تأتي من مزود الطاقة لدينا، كذلك الشمس فهى بمثابة البطارية لكوكب الارض، إذا أنها تعمل على إشعاع بلايين الأطنان من المادة إلى الفضاء، فتقوم بتسخين أرضنا ومحيطاتنا وغلافنا الجوي.

يؤدي الامتصاص المستمر والانعكاس المستمر لطاقة الشمس إلى خلق توازن طاقة الأرض، والذي يحافظ على متوسط درجة الحرارة لكوكبنا. عندما تمتص الأرض نفس القدر من الطاقة التي تشعها، تكون الطاقة متوازنة ويكون متوسط درجة الحرارة مستقرًا.

لكن إذا امتصت الأرض كل هذا الإشعاع، فلن تكون واقيات الشمس لدينا فعالة فحسب، بل سيصبح كوكبنا محمومًا، ولن تكون الحياة ممكنة.

لحسن الحظ، يتم إرسال كل طاقة الشمس التي تضرب الأرض في النهاية إلى الفضاء. عندما يضرب إشعاع الشمس الأرض، ينعكس حوالي 30٪ على الفور مرة أخرى إلى الفضاء عن طريق السحب، بينما ال 70٪ المتبقية تمتصها الأرض والمحيطات والغلاف الجوي. وهذه هي الطاقة التي تدفئ الأرض وتدفع نظامها المناخي.[4]

مكونات النظام المناخي

الغلاف الجوي ليس نظامًا معزولًا، بل يتفاعل مع المكونات الأخرى لنظام الأرض، كالغلاف الجليدي (الجليد والثلج)، والمحيط الحيوي (الحيوانات والنباتات)، والغلاف الأرضي (التربة)، وبالتالي تشكل كل هذه العناصر معًا النظام المناخي، الذي ترتبط مكوناته وعملياته الفردية ببعضها البعض وتؤثر على بعضها البعض بطرق متنوعة.[5]

وبالتالي فإن الأنظمة الفيزيائية التى تشكل مناخ الأرض هى:

1. الغلاف الجوي (الهواء)
2. الغلاف المائي (الماء)
3. الغلاف الجليدي (الجليد)
4. الليثوسفير ( طبقة الارض الخارجية)
5. المحيط الحيوي (الكائنات الحية)

 تعمل هذه الأنظمة على امتصاص الطاقة وانعكاسها بدرجات مختلفة، كما أن لها تأثيرات متفاوتةعلى الطقس والمناخ.

الشمس والأنظمة الفيزيائية الخاصة بمناخ الأرض

1- الغلاف الجوي

عندما تضرب طاقة الشمس الأرض، فإنها تصادف أولاً الغلاف الجوي، الذي يتكون من جزيئات مختلفة تعكس الحرارة وتمتصها. وتعمل غازات الدفيئة (الأوزون وثاني أكسيد الكربون والميثان وبخار الماء) على امتصاص  الإشعاع القادم من الشمس. عندما تقوم الشمس بتسخين الأسطح الصلبة والسائلة للأرض، يتم نقل بعض هذه الحرارة مرة أخرى إلى الغلاف الجوي من خلال التبخر والحمل الحراري.

خلال عملية التبخر يتم تسخين المياه في بحيراتنا ومحيطاتنا وفي باطن الأرض وتتحول إلى بخار ماء، فتشكل السحب والأمطار، ويسقط المطر فتبرد الأرض مرة أخرى.

 أثناء الحمل الحراري (انتقال الحرارة من خلال الحركة الجزيئية)، يرتفع الهواء الدافئ بينما يسقط الهواء البارد، وهذا يخلق تيارًا تصاعديًا في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى أنظمة الرياح والطقس.

2- المحيط المائي

يعمل ضوء الشمس على تسخين المياه السطحية، مما يؤدي إلى تبخرها في الغلاف الجوي، ومن ثم تتكثف وتعود إلى الأرض مرة أخري على شكل مطر أو ثلج.

يختلف هطول الأمطار عبر الأرض من منطقة لأخري، فعلى سبيل المثال، تتلقى المناطق الاستوائية الرطبة الدافئة ضوءًا مباشرًا وشديدًا أكثر من المناطق القطبية. نظرًا لأن هذه المناطق أقرب إلى المسطحات المائية الأكبر، فإن دورة المياه في هذه المناطق تخلق هطولًا أكبر بكثير من المناطق القطبية و الأكثر جفافاً. ولهذا السبب فنحن نري الأمطار في غابات أمريكا الجنوبية على سبيل المثال أكثر من صحاري كاليفورنيا.

3- الغلاف الجليدي

يعمل  الغلاف الجليدي  على امتصاص الطاقة وانعكاسها بشكل مختلف عن الأسطح الأخرى الموجودة على سطح الأرض. ونظرًا لأن الجليد أخف بكثير من الصخور والتربة  فيعمل على انعكاس المزيد من الطاقة.

لا  يشتمل الغلاف الجليدى على المناطق القطبية فحسب، بل يتشمل أيضًا على الجبال المغطاة بالثلوج والبحيرات المتجمدة خلال أشهر الشتاء.

عندما تنخفض ​​عدد الأسطح المتجمدة عن طريق ذوبان الغطاء الجليدي القطبي فإن كمية الطاقة التى تنعكس إلى الفضاء تصبح أقل. وبالتالي فإن الزيادة الناتجة في بخار الماء في غلافنا الجوي تمتص الحرارة وتحبسها مما يؤدي في النهاية إلى ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض.[6]

4- الليثوسفير 

يتفاعل الغلاف الصخري ” الليثوسفير” مع الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الجليدي للتأثير على الاختلافات في درجات الحرارة على سطح الأرض، فالجبال الشاهقة على سبيل المثال، تكون درجة الحرارة على سطحها أقل بكثير من الوديان أو التلال.[7]

5-المحيط الحيوي (الكائنات الحية) 

 يشتمل المحيط الحيوي على الهواء والمزارع والبشر، ويلعب المحيط الحيوي دورًا رئيسيًا في دورة الكربون وفي تحديد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.[8]

ميزان النظام المناخي

النظام المناخي مدفوع بالطاقة التي يتم تلقيها من الشمس، تنعكس بعض هذه الطاقة مرة أخرى إلى الفضاء، بينما يتم امتصاص الباقي بواسطة الأرض والمحيطات و يُعرف هذا باسم “توازن حرارة الأرض”، وهو ما يحدد درجة حرارة الأرض.

لكن هذا التوازن ليس بهذه البساطة، فقد يحدث أن لا يتلقى خط الاستواء والقطبين نفس الكميات من طاقة الشمس وبالتالي يؤدي هذا التسخين غير المنتظم إلى اختلافات في درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم، والتي يعمل الغلاف الجوي والمحيطات على تقليلها عن طريق نقل الحرارة من المناطق المدارية الدافئة إلى الأقطاب الباردة. كما أن بعض الطاقة التي يتم انعكاسها أو انبعاثها من الأرض والمحيطات قد تتأثر بفعل غازات الاحتباس الحراري مما يعمل على حبس بعض الضوء.

التغيرات في ميزان الطاقة

عندما يتغير توازن الطاقة، تتغير كمية الحرارة في النظام المناخي، وبالتالي تتغير عمليات نقل الحرارة. هذه التغيرات لها تأثير محتمل على المناخ الإقليمي والعالمي، ويمكن أن تؤدي أيضًا إلى أحداث مناخية شديدة، ولكن حتى التغييرات الطفيفة في أنماط الطقس العالمية لها عواقب بعيدة المدى.[9]

المراجع

(1)climatehealthconnect.org
(2)americangeosciences
(3)caro
(4),(6)study.com
(5)worldoceanreview
(7)nationalgeographic
(8)nsw
(9)energyeducation