لماذا يتأكد خبراء المناخ من أن النشاط البشري يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب بشكل خطير؟
بقلم ويليام كولينز، وروبرت كولمان، وجيمس هايوود، ومارتن ر. مانينغ، وفيليب موت
بعض مؤلفي التقرير الدولي الأحدث والأكثر شمولاً، الذي استعرض الأدلة العلمية لتغير المناخ، يلخصون في هذا المقال الحجج حول الموضوع ويناقشون نقاط عدم اليقين التي لا تزال مفتوحة.
في حياة العالم الذي يدرس تغير المناخ، تعتبر لحظات "العثور على شيء" نادرة جدًا. وبدلاً من ذلك، يتم تحقيق التقدم من خلال التجميع المضني للأدلة التي يتم الحصول عليها من قياسات درجة الحرارة، أو عمليات رصد الأقمار الصناعية، أو تجارب النماذج المناخية. يتم فحص البيانات مرارا وتكرارا ويتم اختبار الأفكار مرارا وتكرارا. هل تتطابق الملاحظات مع التغيرات المتوقعة؟ هل هناك تفسير بديل ممكن؟ ويسعى علماء المناخ الجيدون، مثل كل العلماء الجيدين، إلى ضمان مستوى عالٍ من الأدلة لأي اكتشاف.
والأدلة على أن المناخ يتغير تتزايد بالفعل مع اتساع سجل المناخ، ومع تحسن فهمنا للنظام المناخي، ومع زيادة موثوقية النماذج المناخية. على مدار العشرين عامًا الماضية، تراكمت الأدلة على تأثير الإنسان على المناخ بشكل مستمر، ومع هذا، زاد اليقين في المجتمع العلمي بأن تغير المناخ الذي حدث مؤخرًا هو تغير حقيقي، ومن المرجح أن يكون هناك قدر كبير من التغيير. سيحدث تغيير أكبر في المستقبل. وينعكس هذا اليقين المتزايد بشكل جيد في التقرير الأخير الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، وهو التقرير الرابع في سلسلة من التقييمات الأخيرة حول هذا الموضوع. تمت كتابة التقرير ومراجعته من قبل مئات العلماء حول العالم.
وفي فبراير/شباط 2007، نشرت اللجنة نسخة مختصرة من الجزء الأول من التقرير، الذي يحلل الأساس العلمي لتغير المناخ. إن "ملخص صانعي السياسات"، كما يطلق على النسخة القصيرة، ليس مخصصًا لرجال الدولة فحسب، بل أيضًا للأشخاص العاديين، وهو ينقل هذه الرسالة بطريقة لا لبس فيها: العلماء مقتنعون أكثر من أي وقت مضى بأن البشر أثروا على المناخ وأنهم تغيير آخر من صنع الإنسان وشيك. وعلى الرغم من أن التقرير يشير إلى أن بعض التغييرات المتوقعة لا مفر منها، إلا أن تحليل البيانات يظهر أيضًا أنه لا يزال يتعين علينا إصلاح المستقبل، وخاصة المستقبل البعيد. تعتمد درجة التغير المستقبلي المتوقع على ما يختار البشر القيام به فيما يتعلق بانبعاثات الغازات الدفيئة.
ويركز التقييم، الذي يعتمد على العلوم الفيزيائية، على أربع قضايا: العوامل المسببة لتغير المناخ، والتغيرات الملحوظة في النظام المناخي، وفهم العلاقات بين السبب والنتيجة، والآثار المترتبة على التغيرات المستقبلية. منذ التقييم السابق الذي أجرته الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ في عام 2001، تحسنت الأبحاث بشكل كبير في كل هذه المجالات. وسنعرض في الصفحات التالية أهم النتائج التي توثق حجم التغيير، وتؤدي إلى الاستنتاج الحتمي بأن النشاط البشري هو السبب في حدوثه.
العوامل المسببة لتغير المناخ
أدت الأنشطة البشرية إلى زيادة تركيز العديد من الغازات في الغلاف الجوي، وخاصة ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكاسيد النيتروجين ومركبات الكربون المهلجنة (الغازات التي كانت تستخدم في الماضي على نطاق واسع في الثلاجات وفي إنتاج الرشاشات). مثل هذه الغازات تحبس الطاقة الحرارية (الحرارة) في الغلاف الجوي، وهذا ما يعرف باسم "تأثير الاحتباس الحراري"، يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري. وكانت تركيزات ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي ثابتة إلى حد ما لمدة 10,000 سنة حتى زيادتها المفاجئة والمتسارعة في المائتي سنة الأخيرة [انظر الأشكال في الجزء الأيمن من الإطار في الصفحة 200]. وكان معدل الزيادة في تركيز ثاني أكسيد الكربون في السنوات العشر الماضية أعلى منه في أي عقد آخر منذ بدء الرصد المستمر للغلاف الجوي في الخمسينيات. وتركيزات هذا الغاز اليوم أعلى بحوالي 67% من مستواها في فترة ما قبل الصناعة (والتي يمكن تحديدها من خلال تحليل فقاعات الهواء المحبوسة في قلوب الجليد). مستويات الميثان أعلى بحوالي 10 مرة من مستويات ما قبل الصناعة، ومستويات أكسيد النيتروجين أعلى بحوالي 50%.
فكيف يمكننا التأكد من أن الإنسان هو المسؤول عن هذه الزيادات في التركيزات؟ بعض غازات الدفيئة (مثل معظم مركبات الكربون المهلجنة) ليس لها أصل طبيعي. أما بالنسبة للغازات الأخرى، فهناك ملاحظتان مهمتان تثبتان تأثير الإنسان. أولا، تكشف الاختلافات الجغرافية في تركيزات الغاز أن مصادرها تتركز بشكل رئيسي في قارات النصف الشمالي والأكثر اكتظاظا بالسكان من الكوكب. ثانياً، يوضح التحليل النظائري، الذي يجعل من الممكن التمييز بين مصادر الانبعاثات، أن معظم إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي تأتي من حرق الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي). وينتج غاز الميثان وأكاسيد النيتروجين من النشاط الزراعي وحرق الوقود المعدني.
يستخدم علماء المناخ مصطلح "التأثير الإشعاعي" لتحديد تأثير الزيادة في تركيز الغازات على المناخ كميا. التأثير الإشعاعي هو التغيير المفروض على توازن الطاقة على الأرض منذ عصور ما قبل الصناعة وحتى يومنا هذا. (الوحدات الفيزيائية للتأثير الإشعاعي هي واط لكل متر مربع.) التأثير الإيجابي يسبب الاحترار والتأثير السلبي يسبب التبريد. نحن قادرون على أن نحدد بدقة تامة معدل التأثير الإشعاعي المتضمن في وجود غازات الدفيئة مع مرور الوقت لأننا نعرف تركيزها في الغلاف الجوي، وتوزيعها في الفضاء، وتفاعلها المادي مع الإشعاع.
إن تغير المناخ لا ينجم فقط عن زيادة تركيز الغازات الدفيئة. وهناك آليات أخرى، طبيعية وأخرى يديرها الإنسان، تشارك في عملية التغيير. وتشمل الأسباب الطبيعية التغيرات في النشاط الشمسي والانفجارات البركانية الكبيرة. ويحدد التقرير عدة آليات تأثير إضافية ينشطها الإنسان، مثل إطلاق جسيمات مجهرية تسمى الهباء الجوي، والأوزون في طبقتي الستراتوسفير والتروبوسفير، وبياض السطح (معدل انعكاس الضوء)، ومسارات الطائرات، على الرغم من أن تأثيرات وآليات التأثير هذه أقل تأكيدا من آليات التأثير الخاصة بالغازات الدفيئة [انظر الشكل الأيسر في الإطار في الصفحة المقابلة].
إن الآثار المناخية للعلاقة بين الهباء الجوي الناتج عن النشاط البشري وبياض السحب هي القضية التي لم يتأكد الباحثون بشأنها على الإطلاق. يتفاعل الهباء الجوي مع السحب بطرق معقدة ويجعلها أكثر سطوعًا، أي أنها تعكس المزيد من ضوء الشمس إلى الفضاء. مصدر آخر لعدم اليقين يأتي من التأثير المباشر للهباء الجوي من أصل بشري: إلى أي مدى تعكس الجسيمات الضوء بشكل مباشر وإلى أي مدى تمتص الضوء؟ قد تؤدي التأثيرات الإجمالية للهباء الجوي إلى تبريد يوازن إلى حد ما تأثير الاحترار للغازات الدفيئة طويلة العمر. ولكن إلى أي مدى؟ هل يمكن لتأثيرها أن يلغي الاحترار؟ منذ تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ في عام 2001، حدث تقدم علمي عظيم في العديد من المجالات، ومعه القدرة على تحديد درجة عدم اليقين التي تنطوي عليها كل من آليات التأثير. ويتم ذلك من خلال مجموعة من عمليات المحاكاة والملاحظات من العديد من الدراسات. واليوم يمكننا أن نقدر بثقة مدى التأثير البشري الإجمالي. ووفقا لأفضل التقديرات، فإن درجة التأثير البشري أكبر بعشر مرات من تأثير الإشعاع الطبيعي الناجم عن التغيرات في نشاط الشمس.
ولذلك، نحن على يقين أكثر من أي وقت مضى من أن التأثير الإشعاعي الصافي الذي يؤثر على النظام المناخي يشكل عائقا إيجابيا. ويتزامن هذا اليقين المتزايد أيضًا مع الملاحظات التي تشير إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض، وسنتناول لاحقًا في المقال هذه الملاحظات. ويمكن تشبيه القيود بلعبة شد الحبل: فالقيود الإيجابية تسحب الأرض نحو مناخ أكثر دفئا، والقيود السلبية نحو مناخ أكثر برودة. والنتيجة واضحة: نحن نعرف قوة المتسابقين أفضل من أي وقت مضى. إنهم يسحبون الأرض نحو مناخ أكثر دفئًا وسيستمرون في القيام بذلك بقوة متزايدة حيث يكتسب أقوى جاذب في الحبل، وهو تأثير الاحتباس الحراري، قوة.
التغيرات المناخية الملحوظة
سمحت وفرة الملاحظات المحسنة والمحدثة المتاحة لمؤلفي تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ في عام 2007 بإجراء تقييم أكثر شمولاً للتغيرات مقارنة بالتقارير السابقة. يُظهر السجل الذي تم جمعه من خلال الملاحظات أن 11 عامًا من الأعوام الـ 12 الماضية كانت الأكثر دفئًا منذ بدء التتبع الموثوق به في عام 1850 تقريبًا. احتمال وجود تسلسل عشوائي لمثل هذه السنوات الدافئة صغير للغاية. وتشير التغيرات في ثلاثة متغيرات مهمة - درجة الحرارة العالمية، ومستوى سطح البحر، والغطاء الثلجي في نصف الكرة الشمالي [انظر الإطار في الصفحة 68] - إلى الاحترار، رغم أنها تختلف عن بعضها البعض في التفاصيل الصغيرة. في التقييم السابق للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، تم الإبلاغ عن اتجاه الاحترار بمقدار 0.6 ± 0.2 درجة مئوية خلال الفترة ما بين 1901 و2000. وبسبب الاحترار الكبير الأخير، ارتفع التقدير المحدث للمائة عام بين عامي 1906 و2005 إلى 0.74±0.18 درجة مئوية. وتجدر الإشارة إلى أنه في الأعوام 2005-1956 فقط ارتفعت درجة الحرارة بمقدار 0.65±0.15 درجة مئوية، وهو رقم يؤكد حقيقة أن معظم ارتفاع درجات الحرارة في القرن العشرين حدث في الخمسين سنة الماضية. ويستمر المناخ بالطبع في التقلب فوق وتحت هذه المتوسطات الصاعدة، وتتغير الأحداث المتطرفة أيضًا وفقًا للاتجاه المتوسط: أصبحت الأيام الصقيعية والأيام والليالي الباردة أكثر ندرة، في حين أصبحت موجات الحر والأيام والليالي الدافئة أكثر ندرة. شائع.
لا يتم قياس خصائص النظام المناخي فقط من خلال البيانات المعروفة لمتوسط درجة الحرارة وكمية الأمطار وما إلى ذلك، ولكن أيضًا من خلال حالة البحر والغلاف الجليدي (الجليد البحري، والصفائح الجليدية الكبيرة التي تغطي جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية، الأنهار الجليدية والثلوج والأراضي المتجمدة والجليد في البحيرات والأنهار.) تعد التفاعلات المعقدة بين الأجزاء المختلفة للنظام المناخي عنصرًا أساسيًا في تغير المناخ. على سبيل المثال، يؤدي انخفاض الجليد البحري إلى زيادة امتصاص الحرارة في المحيطات وتدفق الحرارة بين المحيطات والغلاف الجوي، وهي تغيرات قد تؤثر أيضًا على الغيوم وكمية هطول الأمطار.
وبشكل عام، تتوافق العديد من الملاحظات الإضافية مع الاحترار المرصود، وتعكس انتقال الحرارة من الغلاف الجوي إلى المكونات الأخرى للنظام المناخي. الغطاء الثلجي الربيعي في خطوط العرض الوسطى الشمالية، والذي يتضاءل بشكل طبيعي مع ارتفاع درجات الحرارة نحو الصيف، تقلص بشكل مدهش في عام 1988 تقريبًا وظل صغيرًا منذ ذلك الحين. وهذه الظاهرة مثيرة للقلق لأن الغطاء الثلجي مهم للحفاظ على رطوبة التربة وتغذية مصادر المياه في العديد من المناطق.
وفي المحيطات، نرى بوضوح اتجاهات الاحترار، والتي، كما هو متوقع، تصبح غير واضحة أكثر فأكثر مع العمق. وتظهر هذه التغيرات أن المحيطات امتصت أكثر من 80% من الحرارة المضافة إلى النظام المناخي. وهذا الاحترار هو المساهم الرئيسي في ارتفاع مستوى سطح البحر: يرتفع مستوى سطح البحر لأن حجم الماء يزداد مع زيادة درجة حرارته، ولأن الماء الذائب للأنهار الجليدية والصفائح الجليدية يضاف إليه. تسمح عمليات رصد الأقمار الصناعية التي بدأت في عام 1993 بحساب أكثر دقة لارتفاع مستوى سطح البحر. وتشير التقديرات اليوم إلى أن منسوب المياه ارتفع بمعدل 3.1 ± 0.7 ملم سنويًا بين عامي 1993 و2003. كما تم تسجيل زيادات مماثلة في العقود القليلة الماضية، لذلك ستكون هناك حاجة إلى مراقبة أطول عبر الأقمار الصناعية لتحديد ما إذا كان معدل ارتفاع مستوى سطح البحر قد تسارع. في منطقة القطب الشمالي، تم قياس انخفاض كبير في مدى الجليد البحري منذ عام 1978 (2.7٪ ± 0.6٪ لكل عقد في المتوسط السنوي، 7.4٪ ± 2.4٪ لكل عقد في المتوسط خلال فترات الصيف). كما لوحظت في العقود الأخيرة ظواهر أخرى، مثل ارتفاع درجة حرارة الأراضي المتجمدة على مدار السنة وانخفاض مساحة الأنهار الجليدية في العالم وفي المنطقة ذات الجليد القليل في جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية. ولسوء الحظ، حتى العقود القليلة الماضية، لم يتم إجراء رصد سليم للعديد من هذه المتغيرات، وبالتالي فإن تواريخ بداية توثيقها مختلفة.
تتوافق التغيرات الهيدرولوجية أيضًا بشكل عام مع ارتفاع درجات الحرارة. بخار الماء هو أقوى غازات الدفيئة، ولكن على عكس الغازات الدفيئة الأخرى، يتم تحديد تركيزه في المقام الأول عن طريق درجة الحرارة. بشكل عام، منذ الثمانينات، وربما حتى قبل ذلك، زاد تركيز بخار الماء. تختلف كمية الأمطار بشكل كبير من منطقة إلى أخرى، لكن العديد من المناطق الكبيرة في العالم شهدت زيادة، بما في ذلك المناطق الشرقية من أمريكا الشمالية والجنوبية، وشمال أوروبا، ووسط وشمال آسيا. وعلى العكس من ذلك، لوحظ الجفاف في جنوب الصحراء الكبرى ومنطقة البحر الأبيض المتوسط وجنوب أفريقيا وأجزاء من جنوب آسيا. يمكن استخدام ملوحة البحر كمقياس عملاق للمطر. وفي خطوط العرض الوسطى والعالية حدث انخفاض في ملوحة الطبقات العليا للمحيطات، بينما في خطوط العرض المنخفضة أصبحت المياه أكثر ملوحة. وهذا يتوافق مع التغيرات في أنماط هطول الأمطار على نطاق واسع.
من الممكن الحصول على رؤى إضافية مهمة حول الطريقة التي يعمل بها النظام المناخي مع أو بدون التأثير البشري من خلال إعادة بناء المناخ في الماضي البعيد، والذي يسمى المناخ القديم. ويتم ذلك عن طريق قياس سمك الحلقات في جذوع الأشجار وغيرها من الوسائل. ويبين مثل هذا التحليل أن درجات الحرارة المرتفعة خلال الخمسين سنة الماضية كانت غير عادية، على الأقل خلال الـ 50 سنة الماضية. كانت الفترة الأكثر سخونة في الأعوام 1,300-1950 بين 700 و950، وحتى في ذلك الوقت كانت درجة الحرارة أقل بعدة أعشار الدرجة من المتوسط السائد منذ عام 1100.
تحليل التغيرات الملحوظة
على الرغم من أننا متأكدون إلى حد كبير من أن النشاط البشري يسبب تأثيرًا إشعاعيًا إيجابيًا وأن المناخ يتغير بالفعل، فهل يمكننا الربط بين الاثنين بشكل قاطع؟ إنها مسألة إرجاع السبب إلى النتيجة: هل النشاط البشري هو العامل الرئيسي المسؤول عن التغيرات المناخية المرصودة، أم أنها نتيجة لعامل آخر، مثل بعض القيود الطبيعية، أو مجرد التقلبات التلقائية للنظام المناخي؟ ذكر تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2001 أن معظم ارتفاع درجات الحرارة الذي حدث منذ منتصف القرن العشرين كان "على الأرجح" (أكثر من 20٪ محتملاً) بسبب البشر. ويخطو تقرير عام 66 خطوة كبيرة إلى الأمام ويرفع مستوى الاحتمال إلى "شبه المؤكد" (أكثر من 2007%).
وتأتي الثقة المتزايدة من عدد كبير من الابتكارات غير ذات الصلة. أولاً، تم تمديد سجل الرصد بحوالي 5 سنوات، كما ارتفعت درجة الحرارة العالمية خلال هذه الفترة بما يتوافق بشكل جيد مع تنبؤات جميع التقارير السابقة للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، والتي استندت إلى ارتفاع درجة الحرارة بسبب الغازات الدفيئة. بالإضافة إلى ذلك، تم أخذ التغيرات في جوانب أخرى من المناخ، مثل دوران الغلاف الجوي أو درجات حرارة أعماق البحار، في الاعتبار. ترسم هذه التغييرات صورة أوسع تتناسب مع الادعاء بأن البشر يتدخلون في المناخ. كما تحسنت النماذج المناخية المحوسبة، والتي تعد مفتاح دراسات تحديد السبب والنتيجة، ووصلت إلى مستوى أصبحت فيه قادرة على عرض المناخ الحالي ومناخ الماضي القريب بأمانة تامة. وأخيرا، تم حل بعض التناقضات الهامة التي تم اكتشافها في الملاحظات المستخدمة في التقرير السابق إلى حد كبير.
ومن الواضح أن التناقض الأكثر خطورة كان بين قياس درجة حرارة الأرض (التي أظهرت ارتفاعا كبيرا في درجات الحرارة في العقود الأخيرة، وهو رقم يتوافق مع التأثير البشري) وقياسات الغلاف الجوي التي أجريت بواسطة البالونات والأقمار الصناعية (والتي أظهرت فقط القليل من الانحباس الحراري المتوقع). وقد حلت العديد من الدراسات الجديدة التي فحصت بيانات الأقمار الصناعية والبالونات هذا التناقض إلى حد كبير - وتشير البيانات الآن إلى ارتفاع درجات الحرارة على السطح وفي الغلاف الجوي.
إن الطريقة المثالية لدراسة سبب تغير المناخ هي إجراء تجربة على عالم حقيقي آخر، حيث يعيدون خلق القرن العشرين مع الحفاظ على تركيزات ثابتة (وليست متزايدة) من الغازات المسببة للانحباس الحراري الكوكبي. ولكن بما أن مثل هذه التجربة غير ممكنة بشكل واضح، فإن العلماء يفعلون الشيء الأقرب إليها: حيث يقومون بمحاكاة الماضي باستخدام نموذج مناخي محوسب.
وفي هذا الموضوع، منذ التقرير الأخير للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، تم إحراز تقدم كبير في مجالين مهمين، التقدم الذي أدى إلى زيادة موثوقية استخدام النماذج لتحديد سبب التغيرات المناخية والتنبؤ بالمستقبل. الأول هو تطوير مجموعة شاملة ومنسقة بشكل جيد من عمليات المحاكاة التي تم جمعها من 18 مجموعة بحثية حول العالم، والتي يمكن من خلالها إعادة بناء تطور المناخ على الأرض في الماضي والتنبؤ بتطوره في المستقبل. يساعد استخدام العديد من النماذج في تحديد مقدار تأثير عدم اليقين في العمليات المناخية المختلفة في كل محاكاة. على الرغم من أن بعض العمليات مفهومة جيدًا وممثلة بشكل صحيح في المعادلات الفيزيائية (على سبيل المثال، دوران الغلاف الجوي والمحيطات أو تشتت ضوء الشمس والحرارة)، إلا أن بعض المكونات الحاسمة للنظام المناخي غير مفهومة جيدًا، مثل السحب والدوامات البحرية والتبخر من الغطاء النباتي. يقوم واضعو النماذج بتقييم هذه المكونات باستخدام تمثيلات أبسط تسمى المعلمات. السبب الأساسي لتطوير مجموعة متعددة النماذج لتقييم الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ هو الحاجة إلى فهم مدى تأثير عدم اليقين هذا على إسناد السبب إلى التأثير والتنبؤ بتغير المناخ. تتضمن مجموعة النماذج المستخدمة للتقييم الأخير عددًا غير مسبوق من النماذج والتجارب التي تم إجراؤها باستخدامها.
التطور الثاني هو دمجها في نماذج تمثيلات أكثر واقعية للعمليات المناخية. ومن هذه العمليات: سلوك الهباء الجوي، وديناميكية (حركة) الجليد البحري، وتبادل الماء والطاقة بين الأرض والغلاف الجوي. وتشمل النماذج الإضافية الآن أيضًا الأنواع المهمة من الهباء الجوي والتفاعلات بين الهباء الجوي والسحب.
عندما يستخدم العلماء النماذج لتقييم سبب ظاهرة مناخية، فإنهم يقومون أولاً بإجراء عمليات محاكاة لتقييم ما كان سيحدث لو كانت العوامل "الطبيعية" فقط، مثل التغيرات في الإشعاع الشمسي أو الانفجارات البركانية، قد عملت في المائة عام الماضية. لذلك أجروا عمليات المحاكاة التي تتضمن أيضًا التأثيرات البشرية، مثل الغازات الدفيئة والهباء الجوي. وكانت نتائج هذه التجارب مذهلة [انظر الإطار أدناه]. إن النماذج التي تتضمن القيود الطبيعية فقط غير قادرة على تفسير ظاهرة الاحتباس الحراري التي لوحظت منذ منتصف القرن العشرين، ولكنها تفسرها عندما تتضمن أيضًا القيود ذات الأصل البشري. تتوافق أيضًا أنماط التغير في درجات الحرارة واسعة النطاق مع النماذج التي تشمل جميع التأثيرات.
هناك نمطان بمثابة بصمة للتأثير البشري. في الأول نرى أن الاحترار فوق اليابسة أكبر منه على المحيطات، وأن سطح البحر ارتفع أكثر من الطبقات العميقة. يتوافق نمط درجة الحرارة هذا مع الاحترار الناتج عن الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي: ترتفع درجة حرارة البحر بشكل أبطأ بسبب سعته الحرارية العالية. ويظهر الاحترار أيضًا أن البحر قد امتص كمية كبيرة من الحرارة، وهي ظاهرة توضح حقيقة اضطراب توازن الطاقة في الكوكب. ويظهر النمط الثاني من التغيير أنه بينما ارتفعت درجة حرارة طبقة التروبوسفير (طبقة الغلاف الجوي السفلية)، فإن طبقة الستراتوسفير فوقها بردت. فإذا كانت التغيرات في الشمس هي العامل المسيطر على ظاهرة الاحتباس الحراري، فإننا نتوقع ارتفاع درجة حرارة طبقتي الغلاف الجوي. ومن ناحية أخرى، فإن الرصد الفعلي يتناقض مع هذا السيناريو ولكنه يتوافق تمامًا مع ما هو متوقع من مزيج من الزيادة في تركيز غازات الدفيئة وانخفاض تركيز الأوزون في الستراتوسفير. إن الأدلة المتراكمة، بعد التحليل الإحصائي الدقيق، توفر لنا أساسًا متينًا لنكون واثقين من أن التأثير البشري وراء الانحباس الحراري العالمي الملحوظ. وكانت المقترحات البديلة بشأن الأشعة الكونية التي يمكن أن تؤثر على السحب، وكذلك المناخ، مبنية على ارتباطات مع قاعدة بيانات محدودة، ولم تصمد أمام الاختبار عندما أضيفت إليها بيانات إضافية. علاوة على ذلك، تظل آلياتها الفيزيائية تخمينية.
وماذا عن التغييرات على نطاق أصغر؟ وعندما تنخفض المعايير الزمانية والمكانية، يصبح تقييم الأسباب أكثر صعوبة. وتنشأ المشكلة من حقيقة أن التغيرات في درجات الحرارة الطبيعية على نطاق صغير تكون أقل قدرة على "تلطيفها عن طريق المتوسط" وبالتالي تميل بسهولة أكبر إلى إخفاء التغيير. ومع ذلك، فإن استمرار الاحترار يتسبب في ظهور علامات التغيير حتى على نطاقات أصغر. وتظهر نتائج التقرير أن النشاط البشري كان له تأثير كبير على درجة الحرارة على المستوى القاري، وليس فقط على المستوى العالمي، في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية.
ويتجلى التأثير البشري أيضًا في الأحداث المتطرفة، مثل الليالي شديدة الحرارة أو البرودة وموجات الحر. وهذا لا يعني بطبيعة الحال أن حدثاً متطرفاً معيناً (مثل موجة الحر التي ضربت أوروبا في عام 2003) كان ببساطة ناجماً عن تغير المناخ الناجم عن أنشطة بشرية. ومثل هذه الأحداث معقدة، وأسبابها متعددة. ولكن يمكن القول إن النشاط البشري زاد، ولم يقلل، من فرصة وقوع مثل هذه الأحداث.
التنبؤ بالتغيرات المستقبلية
كيف من المتوقع أن يتغير المناخ خلال القرن الحادي والعشرين؟ يتم تحديد الإجابة على هذا السؤال الحاسم من خلال محاكاة النماذج المناخية بناءً على التنبؤات بالانبعاثات المستقبلية للغازات الدفيئة والهباء الجوي. وتشير عمليات المحاكاة إلى أنه إذا استمرت انبعاثات غازات الدفيئة بالمعدل الحالي أو تجاوزته، فمن المرجح أن تكون التغيرات المناخية في المستقبل أكبر من التغيرات التي لوحظت بالفعل خلال القرن العشرين. وحتى لو قمنا بخفض الانبعاثات على الفور حتى تظل تركيزات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي كما هي اليوم، فإن المناخ سوف يستمر في التغير لمئات السنين. وينتج هذا الثبات المناخي عن مجموعة من العوامل، بما في ذلك القدرة الحرارية للمحيطات وآلاف السنين اللازمة حتى تتمكن الدورات الطبيعية من التحكم في الحرارة وثاني أكسيد الكربون في أعماق المحيطات وتحقق التوازن في الظروف الجديدة.
وبمزيد من التفصيل، تتوقع النماذج أنه على مدى السنوات العشرين المقبلة، إذا ظلت الانبعاثات ضمن نطاق معقول ويمكن تصوره، فإن درجة الحرارة العالمية سترتفع بمعدل متوسط قدره 20 درجة مئوية كل عقد، وهو معدل مماثل للمعدل الذي لوحظ في العقد الماضي. 0.2 سنه. وينبع نحو نصف هذا الاحترار، على المدى القصير، من "التأرجح" الذي يتفاعل فيه النظام المناخي مع التركيزات الحالية للغازات الدفيئة في الغلاف الجوي.
ومع ذلك، على المدى الطويل، فإن التنبؤ بارتفاع درجات الحرارة في القرن الحادي والعشرين يتأثر بشكل كبير بمعدل الانبعاثات في المستقبل. وتغطي التوقعات العديد من السيناريوهات التي تشمل النمو الاقتصادي المعتدل إلى السريع والاعتماد الأقل أو الأعلى على الوقود الأحفوري. وتتراوح أفضل التقديرات لارتفاع درجة الحرارة العالمية من 21 إلى 1.8 درجة مئوية وفقًا لسيناريوهات الانبعاثات المختلفة. أما بالنسبة للتأثيرات الإقليمية، فإن التوقعات تظهر بقدر أكبر من اليقين من أي وقت مضى أن التغييرات المتوقعة سوف تعكس أنماط التغيير التي لوحظت على مدى الخمسين سنة الماضية (على سبيل المثال، المزيد من الاحترار على الأرض) ولكن معدل التغيير سيكون أعلى من ذي قبل.
وتشير عمليات المحاكاة أيضًا إلى أن إزالة ثاني أكسيد الكربون الزائد من الغلاف الجوي من خلال العمليات الطبيعية على الأرض والبحر ستصبح أقل فعالية مع ارتفاع درجة حرارة الأرض. ولذلك، فإن نسبة أكبر من ثاني أكسيد الكربون المنبعث ستبقى في الغلاف الجوي مما يزيد من ظاهرة الاحتباس الحراري. ويعد ذلك بمثابة رد فعل إيجابي مهم في دورة الكربون (التغيرات التي تمر بها مركبات الكربون في النظام المناخي). وعلى الرغم من أن جميع النماذج تظهر أن التغيرات في دورة الكربون ستؤدي إلى ردود فعل إيجابية، فإن نطاق استجابتها يظل واسعًا بسبب عوامل أخرى، مثل التغيرات في الغطاء النباتي والقدرة على امتصاص الكربون في التربة مع ارتفاع درجة حرارة المناخ. إن معرفتنا بهذه العوامل غير متوفرة، وهي بمثابة موضوع مهم في الأبحاث الجارية حاليًا.
وتتنبأ النماذج أيضًا بأن تغير المناخ سيؤثر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمحيطات. تتراوح تقديرات ارتفاع مستوى سطح البحر خلال القرن الحادي والعشرين من 21 إلى 30 سنتيمترًا، بناءً على الانبعاثات مرة أخرى. ويأتي أكثر من 40% من هذه الزيادة من التمدد الحراري لحجم الماء. ومع ذلك، فإن هذه التقديرات المحسوبة لا تأخذ في الاعتبار التسارع المحتمل بسبب ذوبان الصفائح الجليدية الملحوظ مؤخرًا في جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية. ورغم أن العلماء لا يفهمون هذه العوامل بشكل كامل، فإن ذوبان الجليد قد يضيف 60 إلى 10 سنتيمترا أخرى إلى ارتفاع مستويات سطح البحر، ولا يمكن استبعاد حدوث زيادات أكبر. وتتأثر كيمياء الماء أيضًا لأنه مع ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء، يصبح الماء أكثر حمضية.
ومن المتوقع حدوث بعض أكبر التغييرات في المناطق القطبية. ومن بين أمور أخرى، ارتفاع درجة حرارة الأرض في خطوط العرض العليا، وتعميق ذوبان الجليد في المناطق المتجمدة وانخفاض حاد في الغطاء الجليدي البحري في الصيف في حوض القطب الشمالي. وعند خطوط العرض المنخفضة، سيحدث المزيد من موجات الحرارة، وسوف تهطل الأمطار بغزارة، وستكون الأعاصير والأعاصير أكثر شدة (على الرغم من أنها ربما تكون أقل تواتراً). إن معدل قوة الأعاصير والأعاصير غير مؤكد، والقضية الآن هي محور العديد من الدراسات.
وبطبيعة الحال، لا تزال هناك بعض الشكوك المهمة. على سبيل المثال، الطريقة الدقيقة التي تتفاعل بها السحب مع ارتفاع درجات الحرارة هي عامل حاسم يؤثر على درجة الاحترار العام المتوقع. لكن تعقيد السحب يجعل من الصعب بشكل محبط التوصل إلى مثل هذا التحديد الدقيق، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث.
نحن نعيش اليوم في زمن يؤثر فيه كل من البشر والطبيعة على التطور المستقبلي للأرض وسكانها. من المؤسف أن الكرة البلورية للنماذج المناخية تصبح غامضة عندما يتعلق الأمر بالتنبؤ بما سيحدث بعد أكثر من 100 عام من الآن. إن عدم يقيننا ينبع من المعرفة المحدودة التي لدينا حول استجابة النظام الطبيعي والمجتمع البشري لتأثيرات تغير المناخ. ولكن من المؤكد أن إحدى العواقب المترتبة على الانحباس الحراري العالمي. سيتعين على النباتات والحيوانات والبشر أن يتعايشوا مع عواقب تغير المناخ لمدة 1000 عام أخرى على الأقل.
المفاهيم الرئيسية
ويؤكد العلماء أن الإنسان أثر على المناخ، وأن التغير المناخي الذي سببته البشرية من المتوقع أن يستمر في المستقبل. تعتبر الغازات الدفيئة المنبعثة بسبب النشاط البشري، وخاصة حرق الوقود المعدني، القوة الدافعة الرئيسية لتغير المناخ الأخير. وذكر تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أن احتمال أن يكون النشاط البشري هو السبب في ظاهرة الاحتباس الحراري أعلى من 90٪. وذكر التقرير السابق الذي نشر عام 2001 أن احتمال حدوث ذلك لا يتجاوز 66%. ورغم أن التغير المستمر في مناخ العالم أصبح الآن أمراً لا مفر منه، فإن السيطرة على المستقبل، وخاصة على المدى الطويل، لا تزال في أيدينا إلى حد كبير - ويعتمد معدل التغير المتوقع على ما يختار البشر القيام به بشأن انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي.
مسرد للمصطلحات
* التأثير الإشعاعي، بالمعنى المستخدم في مربع النص بالصفحة المقابلة، هو التغير في توازن طاقة الأرض من عصر ما قبل الصناعة إلى اليوم.
* تشمل الغازات الدفيئة طويلة العمر ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكاسيد النيتروجين ومركبات الكربون المهلجنة (المركبات التي ترتبط فيها ذرات الكربون بذرات عناصر الهالوجين أو الفلور أو الكلور أو البروم أو اليود). والزيادات الملحوظة في تركيز هذه الغازات هي نتيجة للنشاط البشري.
* الأوزون هو غاز موجود في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض وعلى مستوى الأرض. في الطبقات السفلية يعتبر الغاز ملوثًا للهواء، بينما في الغلاف الجوي العلوي تعمل طبقة الأوزون على حماية الحياة على الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة القادمة من الشمس.
* البياض السطحي هو الدرجة التي يعكس بها سطح الأرض الضوء: السطح الأفتح، مثل الغطاء الثلجي، يعكس الإشعاع الشمسي أكثر من المناطق المظلمة.
* الهباء الجوي عبارة عن جزيئات محمولة بالهواء ذات أصل طبيعي (العواصف الرملية وحرائق الغابات والانفجارات البركانية) أو اصطناعية مثل حرق الوقود المعدني.
* مسارات الطائرة عبارة عن سحب صناعية من التكاثف تنتج عن غازات العادم الصادرة من المحرك.
* طبقة التروبوسفير هي طبقة الغلاف الجوي الأقرب إلى الأرض. ويصل ارتفاعها إلى حوالي 12 كيلومتراً فوق مستوى سطح البحر.
* طبقة الستراتوسفير هي الطبقة التالية فوق طبقة التروبوسفير ويصل ارتفاعها إلى حوالي 50 كيلومتراً.
العوامل المؤثرة على المناخ
وفي المنافسة المباشرة بين القيود الإيجابية (التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المناخ) والقيود السلبية (التي تؤدي إلى تبريده)، فإن القوى التي تنشأ في الأساس من البشر والتي تؤدي إلى الانحباس الحراري هي الفائزة. وترجع القيود الرئيسية التي يسببها الإنسان في المقام الأول إلى غازات الدفيئة طويلة الأمد في الغلاف الجوي، والتي ارتفعت تركيزاتها على مدى المائتي عام الماضية.
الأدلة المرصودة
وتوثّق عمليات الرصد التي تشمل المتوسط العالمي لدرجات حرارة السطح ومستوى سطح البحر والمنطقة التي غطتها الثلوج في شهري آذار/مارس ونيسان/أبريل في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، ارتفاع درجات الحرارة. الخطوط الحمراء توضح متوسط القيم على مدار عقد من الزمن، أما التظليل الأزرق فيوضح نطاق عدم اليقين. تظهر النقاط الزرقاء القيم السنوية. يتم احتساب جميع القيم نسبة إلى متوسط الأعوام 1990-1961.
تغير درجة الحرارة بسبب التأثير البشري
النماذج التي تأخذ في الاعتبار القيود الطبيعية فقط لا تعكس الزيادة الحقيقية في درجة الحرارة. ولكن عند تضمين القيود الطبيعية وتلك التي من صنع الإنسان، فإن النماذج تعيد إنتاج الزيادة في درجة الحرارة التي حدثت في الواقع، سواء على المستوى العالمي أو على المستوى القاري. تم حساب التغييرات الموضحة هنا بالنسبة لمتوسط الأعوام 1950-1901.
المؤلفون
المؤلفون هم أعضاء في مجموعة العمل رقم 1 التي أعدت تقييم الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2007. ويليام كولينز (كولينز) أستاذ مشارك في قسم علوم الأرض والكواكب في جامعة كاليفورنيا، بيركلي وعالم كبير في جامعة لورانس بيركلي الأمريكية. المختبر الوطني والمركز الوطني الأمريكي لأبحاث الغلاف الجوي في بولدر، كولورادو. روبرت كولمان هو أحد كبار الباحثين في مجموعة ديناميكيات المناخ في مركز أبحاث الأرصاد الجوية في ملبورن، أستراليا. جيمس هايوود هو مدير أبحاث الهباء الجوي في مجموعة أبحاث المراقبة ومجموعة الكيمياء والمناخ والنظم البيئية في مكتب الأرصاد الجوية في إكستر، إنجلترا. مارتن ر. مانينغ هو مدير وحدة دعم الفريق العامل الأول التابع للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ في مختبر أبحاث نظام الأرض في هيئة الأرصاد الجوية الأمريكية في بولدر، كولورادو. فيليب موت هو عالم مناخ ولاية واشنطن، وعالم أبحاث في مجموعة أبحاث تأثيرات المناخ بجامعة واشنطن وأستاذ مساعد في قسم علوم الغلاف الجوي.
تغيرات درجات الحرارة المتوقعة
تم حساب التغيرات المتوقعة في درجات حرارة سطح الأرض (بالنسبة للأعوام 1999-1980)، استنادا إلى 22 نموذجا حاسوبيا من 17 برنامجا بحثيا، لثلاثة سيناريوهات اجتماعية واقتصادية. وتستند هذه السياسات الثلاثة إلى دراسات أجريت قبل عام 2000، وتنطلق من افتراض أن سياسة المناخ لم تتغير، أي أنها لا تتضمن إجراءات للتخفيف من ظاهرة الاحتباس الحراري.
آلية عمل الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ
تأسست الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) من قبل الحكومات في عام 1988 لتقييم المعلومات العلمية والتقنية المتاحة بشأن تغير المناخ. تم تصميم عملية التقييم لخلق مستوى عال من المصداقية سواء في المجتمع العلمي أو بين صانعي السياسات. تم نشر المجموعات الشاملة في الأعوام 1990 و1995 و2001 و2007.
تقوم ثلاث "مجموعات عمل" منفصلة بدراسة الأساس المادي لتغير المناخ وآثاره على الطبيعة والمجتمع وطرق التخفيف منه.
تقوم الحكومات بتعيين المؤلفين الرئيسيين، الذين يشاركون جميعًا في الأبحاث النشطة ذات الصلة. يتم الاهتمام بالتوازن بين الآراء المختلفة والمناطق الجغرافية والجنس والعمر.
تقوم عملية مراجعة النظراء بفحص تقييمات المؤلفين مقابل آراء مجتمع الخبراء الأوسع. قدم أكثر من 600 مراجع خبير 30,000 تعليقًا على تقرير مجموعة العمل 1 الذي يستند إليه هذا المقال.
ويصدر كل فريق من مجموعات العمل الثلاثة أيضًا "ملخصًا لصانعي السياسات"، مكتوبًا بالتعاون مع ممثلي الحكومة لضمان أن تكون اللغة مفهومة لصانعي السياسات.
والمزيد حول هذا الموضوع
تقارير وملخصات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ: www.ipcc.ch
على موقع العلوم
