مقدمة في نظام المناخ: أساسيات الطاقة

هذه المقالة هي الجزء 1 من 18 في سلسلة مقدمة في تغيرات المناخ وتأثيراتها البيئية

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

الفيضانات الكارثية بأوروبا عام 2021، أسباب ونتائج

الفيضانات الكارثية بأوروبا عام 2021، أسباب ونتائج

تعتبر الفيصانات أحد أكثر الكوارث الطبيعية كلفة. حيث تكبد العالم خسائر تعادل 104 مليار دولار أمريكي سنوياً وفق بعض التقديرات. [1] وفي خلال الفترة من 15 إلى 17 يوليو اجتاحت فيضانات كارثية عدة مدن في شمال غرب أوروبا. مخلفةً دمارًا شاملًا وصفه البعض بأنه أصعب كارثةٍ مرت بها تلك الدول بعد الحرب العالمية الثانية. فقد أسفرت عن خسائر كبيرة بالأرواح والممتلكات والبنية التحتية يصعب حتى الآن تقديرها بدقة. لكن مما لا شك فيه؛ أنها إنذار مبكر من الطبيعة حتى يتخذ البشر سياسات أكثر محافظةً على البيئة في تلك الدول وفي الاتحاد الأوروبي وفي العالم أجمع. الفيضانات الكارثية بأوروبا عام 2021، أسباب ونتائج

كيف حدثت الفيضانات الكارثية؟

في بداية الكارثة هطلت أمطار غزيرة من يوم 13 وحتى يوم 15 يوليو 2021 على شمال ووسط أوروبا. وصلت غزارة تلك الأمطار في ألمانيا مثلاً؛ أنه خلال يومين هطلت كميات تهطل في العادة في شهر أو أكثر. ونتيجة لتلك الأمطار الغزيرة؛ ارتفعت مناسيب الأنهار في تلك المناطق بشكل غير مسبوق خلال عقود سابقة. مما أدى إلى فيضانات عنيفة ألحقت دمارًا وخسائرًا بغالبية المناطق القريبة من تلك الأنهار. [2، 3]

الفيضانات الكارثية وأنظمة الإنذار المبكر ضد الفياضانات في ألمانيا

على الرغم من الاستعداد الكبير للفيضانات واستخدام أنظمة تنبؤ تحديدًا في ألمانيا، إلا أنها لم تتمكن من الاستعداد لتلك الفيضانات الكارثية غير المسبوقة. ويُرجع البعض ذلك إلى خلل في التواصل بين الجهات المختصة أو تأخر في استجابتهم في بعض المدن. خاصةً أن بعض المناطق أطلقت إنذار مبكر، فكانت وفياتها أقل بالمقارنة بغيرها. لكن كل تلك المدن تعرضت لخسائر مادية فادحة. جهات رسمية في المناطق الألمانية التي لم تستجب مبكراً للإنذار ردت بأن الفشل كان بسبب كمية الأمطار الشديدة الغزارة والتي لم تكن متوقعة. [2]

ما النتائج التي أسفرت عنها هذه الفيضانات الكارثية؟

خسائر بشرية

أسفرت تلك الفيضانات الكارثية عن ما يربو على 100 قتيل وهو أكبر عدد من القتلى تتسبب فيه فيضانات خلال الخمسمائة أو الألف سنة الماضية، وذلك وفقاً لصحيفة النيويورك تايمز. [2] في بلجيكا على سبيل المثال؛ كان عدد الضحايا 31 قتيل. بينما اختلف الحال في ألمانيا؛ فقد كانت الخسائر البشرية هي الأعلى. حيث نتج عن الكارثة أكثر من 160 قتيل. وهذه هي الأرقام حتى 20 يوليو بالإضافة إلى مئات المفقودين. ومع ذلك؛ فإن العدد الحقيقي للمفقودين والقتلى غير محدد بدقة بسبب انقطاع الاتصالات عن كثير من الأماكن المتضررة. [3]

خسائر مادية

مما لا شك فيه أن تلك الفيضانات سببت دماراً شديداً للمنازل والسيارات والممتلكات ومحطات الكهرباء والاتصالات. لكن حتى اليوم لا يوجد تقييم دقيق للخسائر المادية التي تسببت فيها هذه الفيضانات. على الرغم من ذلك، يتوقع بعض الأخصائيين في التأمينات أن خسائر شركات التأمين وحدها ستتراوح بين 2-6 مليار دولار. [4]

صورة لإحدى الأماكن المتضررة من الفيضان بألمانيا قبل الكارثة وبعدها. [5]

أسباب

العلاقة بين الفياضانات الكارثية والتغير المناخي

لطالما صمد البشر أمام التغيرات المناخية المختلفة التي فرضتها عليهم الطبيعة وتأقلموا معها. وكان هذا أحد أسرار بقائهم على هذا الكوكب. لكن منذ الثورة الصناعية؛ زاد تأثير الإنسان السلبي على الطبيعة بشكل ملحوظ. وقد أضحى مصطلح التغير المناخي مرتبط بشكل كبير بتأثيرات الإنسان السلبية على البيئة؛ مثل: ثقب الأوزون و الاحتباس الحراري.

ارتفاع درجة حرارة الأرض

أدى ظهور الأنشطة الصناعية إلى ارتفاع متزايد في درجة حرارة الكوكب. حيث ارتفعت درجات الحرارة في كثير من المناطق على سطح الأرض إلى ما يزيد على 1.5 درجة مئوية زيادة أعلى من درجة حرارة الأرض قبل الحقبة الصناعية. ونتج عن ذلك موجات الحر الشديد التي تتعرض لها كثير من البلدان. ويُتوقع أن تستمر في السنوات القادمة. و ستتعدى أثار ذلك الضرر المباشر على الجسد والصحة إلى أضرار غير مباشرة مثل: الجفاف والفيضانات وحرائق الغابات وغير ذلك من الآثار. [6]

شكل يوضح متوسط التغير في درجة حرارة الأرض عبر الزمن، على اليسار تظهر درجات الحرارة وبالأسفل الأعوام.
ويظهر متوسط ارتفاع درجة الحرارة في الفترة من 1979 وحتى 2020 بمعدل درجة مئوية واحدة.
المصدر: وكالة ناسا للفضاء. [7]

كيف تسبب التغير المناخي في كارثة الفياضانات؟

يميل عدد كبير من العلماء إلى ترجيح ارتباط هذه الفياضانات الكارثية بالتغير المناخي وتأثير الغازات الدفيئة والاحتباس الحراري على تقلبات درجات الحرارة. ويعد الربط بين التغير المناخي وزيادة الفيضانات في أوروبا أمراً ليس وليد الحدث. فالقضية بالفعل مُثارة في عدد من التقارير والدراسات السابقة. وهذا الأمر لا يقتصر على الفيضانات وإنما يشمل حرائق الغابات وغرق السواحل وغير ذلك من الكوارث الطبيعية. [8، 10] وكذلك يلزم التنويه إلى أن أحد هذه الدراسات في 2019 توقعت أن الدفاعات المصممة ضد الفيضانات لن تكون كافية لصدها مستقبلاً. [1]

يفسر بعض العلماء ارتباط تلك الفيضانات الكارثية بالتغير المناخي كالتالي: يؤدي التطرف في ارتفاع درجات الحرارة إلى تبخير كميات كبيرة من المياه. كما أن ارتفاع درجات الحرارة يزيد من قدرة الجو على التشبع بكميات أكبر من البخار. ومن ثم هطلت هذه الكميات على هيئة أمطار شديدة الغزارة. وكنتيجة لذلك؛ ارتفعت مناسيب الأنهار بشكل كبير ومفاجىء. مما أدى الى فيضانات اجتاحت مواقع كثيرة بالقرب من تلك الأنهار وسببت الكارثة. [3]

في الختام؛ أغلب التقديرات تميل إلى أن التغير المناخي هو المسئول الرئيسي عن تلك الفيضانات الكارثية. ومن ثم؛ فإن كارثة الفيضانات تلك ربما تسهم بشكل قوي في خفض الأصوات الغير عقلانية الداعمة لإنكار التغير المناخي. كما قد تكون دافعاً قوياً للدول الصناعية الكبرى لاتخاذ خطوات أكثر جرأة لوقف تأثير الانسان السلبي على مناخ الكوكب وتفادي غضب الطبيعة الهادر وردها الغير متوقع.

المصادر

  1. Changing climate both increases and decreases European river floods
  2. European Floods Are Latest Sign of a Global Warming Crisis
  3. Europe’s deadly floods leave scientists stunned
  4. Berenberg sees $2-3 bln reinsurance losses from European floods, overall losses higher
  5. Germany floods: How a country was taken by surprise
  6. A Degree of Concern: Why Global Temperatures Matter – Climate Change: Vital Signs of the Planet
  7. Global Temperature | Vital Signs – Climate Change: Vital Signs of the Planet
  8. Extreme weather events in Europe
  9. River floods — European Environment Agency
  10. Current European flood-rich period exceptional compared with past 500 years
  11. مصادر الصورة البارزة الممثلة للمقالة:
    At least 160 dead, hundreds missing in devastating European floods
    In pictures: Floods kill dozens in Germany and Belgium
    German floods: Several feared dead after landslide south of Cologne  

200 حيوان رنّة ضحية التغير المناخي، والأسوء قادم لباقي الفصائل

200 جثة رّنة نافقة بسبب التغيرات المناخية

 

عثر باحثو المعهد القطبي النرويجي على جثث الرّنة المتناثرة في أرخبيل القطب الشمالي لسفالبارد-Svalbard وذلك خلال مشروع رصد تعداد الرّنة، ومدته 10 أسابيع، حيث أعلن الفريق أن 200 جثة رّنة نافقة بسبب التغيرات المناخية

 

وأشارت أصابع الإتهام إلى التغيرات المناخية، في مثل هذه الفاجعة البيئية؛ فذلك الرقم الكبير يعتبر عَرَضًا للوصول لمستوى عالٍ من خطر انقراض بعض الفصائل على الكوكب.

عثور عالمة البيئة Åshild Ønvik Pedersen في صيف 2017 على حيوان رنّة نافق بالقرب من مطار سفالبارد

 

الرنة المنتشرة في بعض المناطق المجاورة للقطب الشمالي كالغابات الشمالية، جرينلاند، اسكندنافيا، روسيا، ألاسكا وكندا. تُعد عنصرًا هامًا في النظام البيئي القطبي، والنفوق المستمر لها سيكون له تأثيرًا كبيرًا على البيئة والحيوانات في القطب الشمالي.

كما أنها ستزيد من انتشار بعض أنواع النباتات الغير مرغوب فيها.

وقد أكد الباحثون أن تعداد الرّنة على مستوى العالم قد انخفض إلى 56% بسبب أزمة الغذاء، بالإضافة لزيادة عدد الوفيات في مواليد العام الماضي، كما أن أضعفهم وأصغرهم لا يستطيع مواجهة الظروف القاسية المستجدة.

 

إذ أرجع الباحثون سبب النفوق إلى الأزمة المناخية، حيث تعتبر منطقة سفالبارد هي أكثر المناطق تأثرًا بتغيرات المناخ، فهي الأسرع إحترارًا على وجه الكوكب؛ فدرجة الحرارة ترتفع بمعدل يزيد عن ضعف معدلها في باقي إنحاء الكوكب، مسببة بذلك إلى سقوط الأمطار بغزارة، وتشكل طبقة صعبة الإختراق من الجليد على الغطاء النباتي من التندرا، مما يجعل عملية التنقيب والعثور على الغذاء مهمة صعبة إلى حد الفشل بالنسبة للرّنة التي اعتادت حفر الثلوج بإستخدام حوافرها. مما أدى إلى حدوث مجاعات بهذا الشكل.

كما وُجدت بعض أفراد الرّنة هزيلة، فاقدة الكثير من وزنها وتعاني من سوء التغذية؛ بسبب اتجاهها إلى استهلاك الأعشاب البحرية والأعشاب فوق المرتفعات والجبال العالية، كمحاولة للتكيف مع ظروف البيئة.

الرّنة لا تُعتبر الحيوان الوحيد الذي يعاني من آثار تغير المناخ، فالدببة القطبية المعزولة مهددة أيضا بخطر المجاعة المحتمل بسبب ذوبان الجليد.

 

الأمر ليس مجرد 200 جثة رّنة نافقة، إنما هو إنذار لكارثة على وشك الحدوث، فالأرض على مشارف إستقبال انقراض جماعي قد يودي ربع جميع الثدييات وثلث البرمائيات وحوالي 13%من جميع أنواع الطيور، إذ لم يتم التصدي للنشاط البشري من إزالة الغابات و الصيد الجائر والتلوث بالإضافة لأزمة المناخ الحالية.

المصدر:

ScienceAlert

Exit mobile version