العلماء غير متأكدين مما سيحدث للغيوم مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب

ችግሮቹን ለማስወገድ መሳሪያችንን ይሞክሩ

لماذا الغيوم هي واحدة من أكبر مصادر عدم اليقين لتغير المناخ.

ما هي السحابة؟ على النطاق الأصغر ، الأمر بسيط: مجرد رطوبة تتكثف على جسيم صغير - ذرة من الغبار ، أو حبة لقاح ، أو رذاذ ملح من المحيط ، أو ذرة من السخام.

ولكن بمجرد أن تتجمع أكثر من واحدة من هذه القطيرات السحابية معًا ، تصبح الأمور فوضوية بسرعة. يصف العلماء الغيوم بأنها ظاهرة ناشئة ، حيث تؤدي الأجزاء المكونة الأصغر إلى ظهور أنماط معقدة ذاتية التنظيم ، مثل مدرسة الأسماك التي تسبح معًا أو أ همهمة من الزرزور .

هذه الفوضى هي سبب صعوبة التنبؤ بالغيوم. لكن عواقب عدم القدرة على الرؤية من خلال السحب تتجاوز أشعة الشمس والظل. كما أنه يحجب فهمنا لتغير المناخ.

كيف تغير الغيوم يحدد مدى ارتفاع درجة الحرارة استجابة لكمية معينة من غازات الدفيئة ، قال أنجيلين بندرجراس ، أستاذ مساعد في علوم الغلاف الجوي بجامعة كورنيل. ومخاطر كيفية حدوث هذه العلاقة كبيرة.

يعتمد ما إذا كانت منطقة معينة تشهد المزيد من الأمطار أو الجفاف أو التدفئة أو التبريد في السنوات القادمة على أنواع السحب الموجودة. وفي الوقت الحالي ، لا يزال العلماء يكافحون لفهم كيفية حدوث ذلك. يرجع جزء من هذا إلى نقص البيانات حول أنواع السحابة التي لا تعد ولا تحصى الموجودة هناك ، ويرجع جزء منه إلى نقص قوة الحوسبة ، ويرجع جزء منه إلى السجل التاريخي المتقطع.

في هذه الحلقة من غير قابل للتفسير بودكاست ، نتحدث إلى الباحثين عن سبب صعوبة فهم هذه العوامل الجوية المنتشرة في كل مكان ، ولماذا من السهل جدًا التقليل من قوتهم ، ولماذا يستحق الأمر قضاء بعض الوقت لتقدير تعبيراتهم في السماء.

نظرًا لأن الكوكب يصل إلى مستويات قياسية لتركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة والظروف الجوية الشديدة الخطورة ، يستخدم العلماء كل أداة في صندوقهم - بالونات الطقس ، والأقمار الصناعية ، والمحاكاة ، والطائرات ، وحتى سجلات بحار - لمحاولة الرؤية عبر الغيوم وإلى مستقبل العالم كما نعرفه.

لماذا تحجب الغيوم صورتنا لتغير المناخ

أكبر مصدر لعدم اليقين في فهمنا للمستقبل في ظل تغير المناخ هو ما سيفعله البشر.

بعد ذلك ، إنها غيوم.

الآلية الأساسية لتغير المناخ بسيطة للغاية: تنبعث الغازات المسببة للاحتباس الحراري مثل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حيث يحرق البشر الوقود الأحفوري ويتلفون المخزونات الطبيعية للكربون. كلما تراكمت غازات الدفيئة في الغلاف الجوي ، زادت سخونة الكوكب.

لذا ، فإن مقدار عمل الناس فعليًا للحد من الوقود الأحفوري وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري سيشكل جذريًا مقدار ارتفاع درجة حرارة الأرض في القرن المقبل.

بالطبع ، هناك أمور تتعلق بتغير المناخ أكثر من ارتفاع درجة حرارة الكوكب بمقدار درجتين. ليس كل جزء من العالم يسخن بالمعدل نفسه ، والتحول في متوسط ​​درجة الحرارة له آثار جانبية مهمة ، مثل ذوبان الجليد ، وارتفاع مستويات سطح البحر ، ودفع الظواهر الجوية إلى أقصى درجات التطرف.

هذه التأثيرات هي في النهاية أهم جوانب تغير المناخ بالنسبة للبشر ، وتغيير المكان الذي يمكننا العيش فيه ، وكمية الغذاء التي يمكننا زراعتها ، وما إذا كان بإمكاننا الاستمرار في تحمل تكاليف أنماط حياتنا.

تعتبر السحب أمرًا بالغ الأهمية لجميع هذه التأثيرات ، ولكن كيفية تأثيرها يمكن أن تكون معقدة ومربكة.

إنها تتصرف كوحدات متميزة ذات خصائص فريدة ، تنتشر في طبقات رقيقة أو تتراكم في أكوام ، ترتفع أو تسقط في السماء. وعندما يتعلق الأمر بالمناخ ، فإن إحدى أهم سمات السحب هي أنها إما أن تبرد منطقة ما أو تحبس الحرارة.

وقال إن الطريقة التي يتصرفون بها تعتمد على مكان جلوسهم في الجو سكوت كوليس ، عالم الغلاف الجوي في مختبر أرغون الوطني. على سبيل المثال ، تميل السحب الركامية المنتفخة على ارتفاعات منخفضة إلى ارتداد ضوء الشمس مرة أخرى إلى الفضاء ، مما يؤدي إلى زيادة البياض أو انعكاس الأرض. هذا له تأثير التبريد. من ناحية أخرى ، ترتد الغيوم الرقيقة المرتفعة المرتفعة الأشعة تحت الحمراء القادمة من الأرض ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة السطح. ويمكن للعديد من الغيوم أن تفعل كلا الأمرين بدرجات متفاوتة.

الآن ترتفع درجة حرارة الكوكب بأكمله ، ومقابل كل درجة مئوية يسخن الهواء ، يمكنه امتصاص حوالي 7 في المائة من الماء. قد يؤدي المزيد من الماء في الهواء إلى المزيد من السحب ، ولكن أي منها؟ التأثير الآخر الذي يجب مراعاته هو التغذية المرتدة. يمكن أن تؤدي السحب التي تحبس الحرارة إلى تضخيم الاحترار الناجم عن غازات الدفيئة ، مما يؤدي إلى مزيد من تبخر المياه وخلق المزيد من هذه السحب.

والتأثيرات ليست موحدة في جميع أنحاء العالم. قد ترى بعض الأماكن المزيد من السحب العاكسة بينما قد تشهد مناطق أخرى مزيدًا من الغيوم الاحترارية ، والبعض الآخر قد يرى المزيد أو أقل من كليهما. إن كيفية محاذاة هذه التأثيرات ستغير كيفية ارتفاع درجة حرارة الكوكب في العقود القادمة والعواقب العملية لذلك.

إذا بالغنا في تقدير الدرجة التي تبرد بها الغيوم الكوكب استجابة لتأثير غازات الاحتباس الحراري ، فسنستخف بمدى ارتفاع درجة الحرارة استجابة لكميات معينة من غازات الاحتباس الحراري ، كما قال بندرغراس.

العالم يحتاج المزيد من العجائب

ترشدك النشرة الإخبارية غير القابلة للتفسير إلى الأسئلة الأكثر روعة والتي لم تتم الإجابة عليها في العلوم - والطرق التي تحير العقل التي يحاول العلماء الإجابة عليها. سجل اليوم .

يصعب اكتشاف ذلك لأن العلماء لم يتمكنوا إلا مؤخرًا من صقل صورتهم للغيوم. ساعدت صور الرادار الأرضية وصور الأقمار الصناعية الباحثين في اكتساب نظرة ثاقبة للأنماط العريضة للسحب عبر الكوكب ، في حين أن بالونات الطقس والطائرات أسفرت عن صور ضيقة ولكنها مفصلة لأعمالها الداخلية.

لكن تم نشر العديد من هذه التقنيات في نصف القرن الماضي فقط. قبل ذلك ، كانت ملاحظات السحب أكثر خشونة. وعلى عكس التغيرات التاريخية في درجات الحرارة وهطول الأمطار ، والتي يمكن أن تترك وراءها أدلة في الرواسب ولب الجليد وحلقات الأشجار والصخور التي يعود تاريخها إلى آلاف السنين ، فإن للسحب بصمة خفيفة. لا توجد أحافير سحابة.

لذا إذا أراد العلماء فهم شكل الغيوم قبل الثورة الصناعية - قبل أن يبدأ البشر في ضخ غازات الاحتباس الحراري والتلوث في السماء بكميات هائلة - فعليهم فحص الملاحظات التاريخية: سجلات الطقس ، والسجلات البحرية ، وحتى الفن والأدب. ومع ذلك ، مع هذه الصورة الضبابية للماضي ، يصعب رؤية المستقبل.

يمكن أن تكون الغيوم معقدة للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر

يتم بعد ذلك إدخال ملاحظات السحب في النماذج المناخية. لكن نماذج الكمبيوتر أيضًا تكافح لفهم الغيوم. السؤال الكبير بالنسبة للنماذج المناخية هو ، ما هي المجموعات التي ستمضي قدمًا؟ قال كوليس.

هناك طريقتان عامتان للغيوم في النماذج المناخية: من أعلى إلى أسفل ومن أسفل إلى أعلى. يمكن للمحاكاة من أعلى إلى أسفل نمذجة الكوكب بأكمله وتطبيق التأثيرات ، مثل تركيزات مختلفة من ثاني أكسيد الكربون ، ورؤية ما يحدث بمرور الوقت ، والتكبير في مناطق مختلفة.

تبدأ عمليات المحاكاة الأخرى على المستوى المجهري للقطرات والهباء الجوي ثم تتوسع. تكمن المشكلة في أن الغيوم تقع بين هذين النهجين - صغيرة جدًا وسريعة الزوال بحيث لا يمكن التقاطها في معظم عمليات محاكاة المناخ العالمي ومعقدة جدًا بحيث يتعذر على أجهزة الكمبيوتر تجميعها من الأجزاء المكونة لها. لذلك تميل السحب إلى أن يتم تمثيلها بشكل مفرط في التبسيط في نماذج الكمبيوتر.

قال Pendergrass ، علينا أن نفهم ما يحدث على هذه المقاييس الصغيرة جدًا التي تحتاج إلى مجهر لرؤيتها ، وصولاً إلى مقياس الكوكب بأكمله. كل هذه الأشياء ذات صلة بالمشكلة. لذا فإن محاولة صنع نموذج حاسوبي يفعل ذلك ليس ممكنًا من الناحية الحسابية بأي طريقة مباشرة.

على الرغم من التحديات ، يحرز العلماء تقدمًا وملء الشكوك حول مستقبل الكوكب.

على سبيل المثال ، نشر الباحثون العام الماضي تقديرًا جديدًا لحدود حساسية المناخ لأول مرة منذ عقود. تشير حساسية المناخ إلى مقدار الاحترار المتوقع على كوكب الأرض استجابة لمضاعفة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مقارنة بمستويات ما قبل الصناعة. إنه مقياس مهم يستخدم لتحسين نماذج تغير المناخ. كان الفهم الأفضل للغيوم وتعليقاتها على النظام المناخي سببًا كبيرًا في تمكنهم من تضييق توقعاتهم.

لكن ليس أمام العلماء عقود للتوصل إلى الجولة التالية من التحسينات ، والوتيرة الحالية للتقدم في هذا المجال بطيئة للغاية. قال بندرغراس: سنرى قدرًا كبيرًا من الاحتباس الحراري قبل أن نتمكن من نمذجة السحب على مستوى العالم.

في غضون ذلك ، يعمل العلماء بشق الأنفس على تجميع سجلات من الماضي ، وملاحظات من الحاضر ، ونماذج من المستقبل للحصول على صورة أوضح للسماء الملبدة بالغيوم.