طوفانهای اقیانوس جنوبی بارش بیشتری تولید میکنند – و پیامدهای آن میتواند جهانی باشد
بیانیه افشای اطلاعات
استیون سیمز از شورای تحقیقات استرالیا، بودجه دریافت میکند.
ژائویانگ کونگ برای هیچ شرکت یا سازمانی کار نمیکند، مشاوره نمیدهد، سهمی ندارد و هیچ گونه حمایتی دریافت نمیکند که از این مقاله سود ببرد؛ او فقط به انتصاب علمی خود وفادار است و هیچ وابستگی مرتبط دیگری را افشا نکرده است.
اگر روزی خود را در جزیرهٔ مککواری—یک ریگ باریک و پرتلاطم که دقیقاً میان تاسمانیا و قطب جنوب واقع شده است—بیابید، اولین چیزی که خواهید دید حیات وحش است. فوکهای هاتن بر سواحل تاریک پهن شدهاند. پنگوئنهای شاهی بر شیبهای خزهدار میچرانند. آلباتراسها بر فراز دشتهای وسیع و بدون درخت حلقه میزنند.
اما اگر دقیقتر نگاه کنید، میبینید که جزیره در حال تغییر است. شیبها رطوبت بیشتری پیدا کردهاند. گیاهان بزرگعلفی معروفی چون Pleurophyllum و Stilbocarpa به عقبنشینی گراییدهاند.
سالها، دانشمندان مظنون بودند که عامل اصلی افزایش بارندگی است. پژوهش جدید ما که در مجله Weather and Climate Dynamics منتشر شده، این را تأیید میکند – و نشان میدهد که داستان فراتر از یک مکان دورافتادهٔ میراث جهانی یونسکو است.
یک عامل مهم – اما کممشاهده – اقلیمی
اقیانوس جنوبی نقش عظیمی در سیستم اقلیمی جهانی ایفا میکند.
این اقیانوس بخش عمدهای از گرمای اضافی بهدست آمده توسط گازهای گلخانهای و سهم قابلتوجهی از دیاکسید کربن ناشی از فعالیتهای انسانی را جذب میکند.
طوفانهای اقیانوس جنوبی همچنین الگوهای آب و هوایی استرالیا، نیوزیلند و کل جهان را تحت تأثیر قرار میدهند.
با این حال، این مکان یکی از کممشاهدهترین نقاط روی زمین است.
با تقریباً عدم وجود هرگونه زمین ثابت، تنها چند ایستگاه هواشناسی، و پوشش ابرهای فراگیر، ماهوارهها و شبیهسازیها برای درک دقیق وضعیت آنجا با مشکل مواجهاند.
این باعث میشود سوابق اقلیمی جزیرهٔ مککواری که توسط دفتر هواشناسی و بخش قطب جنوب استرالیا جمعآوری شدهاند، بهطور استثنایی ارزشمند باشند؛ زیرا یکی از معدود سوابق میدانی واقعی طولانیمدت در سراسر اقیانوس جنوبی را فراهم میکنند.
این سوابق با کیفیت بالا از میزان روزانه بارش مشاهدشده و دادههای هواشناسی به بیش از ۷۵ سال باز میگردند و معمولاً برای ارزیابی محصولهای ماهوارهای و شبیهسازیهای عددی بهکار میروند.
بارش در حال افزایش
کارهای پیشین نشان دادهاند که بارش در جزیرهٔ مککواری در دهههای اخیر به طور چشمگیری افزایش یافته است و بومشناسان نفوذ آب زیاد که به گیاهان بومی آسیب میرساند را مستند کردهاند.
اما تاکنون هیچکس به تغییر الگوهای آب و هوایی این جزیره پرداخته یا مشاهدات میدانی را بهطور مستقیم با بهترین بازسازیهای ما از وضعیت گذشته مقایسه نکرده تا روندهای اقلیمی اقیانوس جنوبی را ارزیابی کند.
برای پرکردن این خلأ، ما ۴۵ سال (۱۹۷۹–۲۰۲۳) مشاهدات روزانه بارش را تجزیه و تحلیل کردیم و آنها را با بازسازی گستردهای از شرایط آب و هوایی گذشته، که به عنوان تجدیدنظر ERA5 شناخته میشود، مقایسه کردیم.
ما میخواستیم به مکانیکهای هواشناسی پشت افزایش بارش پی ببریم – یعنی آیا این افزایش ناشی از تعداد بیشتر طوفانهاست یا شدت بیشتر بارش در طول طوفانها. برای این کار هر روز را در مجموعه دادهها بهدستآمده به یکی از پنج رژیم همزمانی بر پایه فشار، رطوبت، باد و دما اختصاص دادیم.
این رژیمها شامل سامانههای فشار کم، حملات هوای سرد و روانشوی هوای گرم (هوای گرمی که پیش از یک جبهه سرد به سمت قطب حرکت میکند) میشدند.
طوفانها بارندگی بیشتری ایجاد میکنند
تحلیل ما نشان داد که بارش سالانه در جزیرهٔ مککواری از سال ۱۹۷۹ تا کنون ۲۸ درصد افزایش یافته است – تقریباً ۲۶۰ میلیمتر در سال.
در مقابل، تجدیدنظر ERA5 تنها ۸ درصد افزایش را نشان میدهد – که بیشتر این تغییر را از دست میدهد.
ترند تدریجی مسیر طوفانی به سمت قطب جنوب بهخوبی مستند است و نتایج ما نشان میدهد که این تغییر بزرگتری چگونه امروز آب و هوای جزیرهٔ مککواری را شکل میدهد.
نکته کلیدی این است که ما دریافتیم این تغییرات مستقیماً عامل افزایش بارش نیستند، چون یک رژیم مرطوب (روانشوی هوای گرم) بهطور عمده جایگزین رژیم دیگری (فشار کم) شده است.
در عوض، طوفانها زمانی که رخ میدهند، بارش بیشتری به بار میآورند.
چرا این موضوع فراتر از یک جزیره اهمیت دارد؟
اگر شدت بارش که در جزیرهٔ مککواری مشاهده میکنیم، بازتابی از شرایط باند طوفانی اقیانوس جنوبی باشد – همانطور که شواهد متعدد نشان میدهند – پیامدها بسیار عمیق خواهند بود.
یک مسیر طوفانی مرطوبتر به معنای ورود آب تازه بیشتری به لایهٔ بالایی اقیانوس است. این باعث تقویت لایههای مختلف اقیانوس و کاهش میزان مخلوطشدن میشود؛ این تغییر به نوبه خود بر شدت جریانهای اقیانوسی تأثیر میگذارد.
برآورد ما نشان میدهد که در سال ۲۰۲۳ این بارش اضافی معادل حدود ۲۳۰۰ گیگاتن آب تازه در سال در اقیانوس جنوبی با عرض جغرافیایی بالا است – که یک مرتبه بزرگتر از مشارکتهای اخیر آب ذوبی قطب جنوب میباشد. این اختلاف همچنان در حال رشد است.
بارندگی بیشتر همچنین بر شوری آب در سطح اقیانوس اثر میگذارد، که بر حرکت مواد مغذی و کربن تأثیرگذار است. در نتیجه، این میتواند تولیدمثلی و ترکیب شیمیایی اقیانوس جنوبی – یکی از مهمترین مخازن کربن جهان – را بهصورت هنوز نامشخصی تغییر دهد.
این افزایش بارش نیازمند افزایش همزمان تبخیر است، که اقیانوس را خنک میکند، درست همانطور که بدن ما وقتی عرق میکشد خنک میشود. در اقیانوس جنوبی ابری، این تبخیر اصلیترین روش خنککردن اقیانوس است.
تحلیل ما نشان میدهد که اقیانوس جنوبی ممکن است خود را ۱۰ تا ۱۵ درصد بیشتر از سال ۱۹۷۹ سرد کند – صرفاً بهواسطه هزینهٔ انرژی تبخیر که بارش اضافی را تأمین مینماید. این تبخیر بر سراسر اقیانوس جنوبی پخش میشود.
در واقع، اقیانوس جنوبی ممکن است بهمانند «عرق زدن» بیشتر در واکنش به تغییرات اقلیمی باشد.
چالش بعدی
جزیرهٔ مککواری فقط یک نقطهٔ کوچک زمینی در طوفانیترین اقیانوس زمین است.
اما سوابق بلندمدت بارندگی آن نشان میدهد که اقیانوس جنوبی – موتور اصلی جذب گرما و کربن جهانی – سریعتر و با تغییرات قابلتوجهتری نسبت به تصور ما در حال تحول است.
چالش بعدی این است که تشخیص دهیم این سیگنال تا چه مسافتی در تمام مسیرهای طوفانی گسترده میشود و چه معنایی برای سیستم اقلیمی که همه به آن وابستهایم دارد.
نویسندگان مایلم از اندرو پراٹا، یی هوانگ، آریان پوریس و پیتر می بهخاطر مشارکتهایشان در پژوهش و این مقاله تشکر کنند.