دادههای جدید سؤالهایی دربارهٔ میزان گرم شدن زمین مطرح میکند
نویسنده: کریس مونِی
نرخهای آلودگیهای گرمکنندهٔ کرهٔ زمین پس از پایان جنگ جهانی دوم بهسرعت افراشت. موتور بخاری جیمز وات، انقلاب صنعتی را در سال ۱۷۶۹ بهراه انداخت. پیش از آن، برای هزاران سال، انسانها جنگلها را برای کشاورزی پاکسازی میکردند و کربن موجود در درختان و گیاهان را به اتمسفر آزاد میساختند.
شدت گرمشدن جهانی مدتها بر پایهٔ چارچوب مرجع شما وابسته بوده است — بر اینکه دمایی که پیش از تغییرات انسانی بهنظر عادی میآمد، چه بود. اما چه سالی باید این لحظه را نشان دهد؟
این همان دلیلی است که یک مجموعهٔ دادهٔ دمایی نوین، منتشر شده توسط گروهی از دانشمندان مستقر در بریتانیا، بهجنسیت خود برجسته میشود. مجموعههای دادهای که برای تشخیص تاریخچهٔ مدرن اقلیم سیاره استفاده میشوند — و برای اعلام اینکه جهان اکنون بهمرور زمان به ۱٫۵ درجهٔ سلسیوس (۲٫۷ درجهٔ فارنهایت) گرم شدن نزدیک شده است — معمولاً از سال ۱۸۵۰ آغاز میشوند.
نسخهٔ جدید بهطور کامل تا سال ۱۷۸۱ باز میگردد.
این بازهٔ زمانی گسترده مهم است، چرا که گازهای گلخانهای در اتمسفر بین سالهای ۱۷۵۰ تا ۱۸۵۰ بهمقدار ۲٫۵ درصد افزایش یافتند، که برای ایجاد گرمایش کوچکی کافی بود که در دادهها لحاظ نشده بود.
سند جدید دما که با نام GloSAT شناخته میشود، به حس رو به رشد میان دانشمندان مبنی بر این که زمین بیش از آنچه محاسبات مبتنی بر سال شروع ۱۸۵۰ نشان میدهند، گرم شده است، کمک میکند.
«زمان شروع ۱۸۵۰ بهدلیل ملاحظات عملی و بر اساس اطلاعات در دسترس انتخاب شده است»، کولین موریس، نویسندهٔ اصلی این مطالعه و دانشمند در مرکز هادلی دفتر هواشناسی مت در بریتانیا، گفت. «قطعا ۱۸۵۰ آغاز صنعتیسازی نیست.»
مجموعهٔ دادهٔ جدید که توسط ۱۶ دانشمند در نشریه Earth System Science Data منتشر شد، نمایش میدهد که زمین از اواخر دههٔ ۱۷۰۰ تا سال ۱۸۴۹ بهطور قابلتوجهی خنکتر بود نسبت به دورهٔ ۱۸۵۰‑۱۹۰۰ — دورهای که دانشمندان بهعنوان پایهٔ «پیشصنعتی» برای ارزیابی تغییرات دمایی سیاره تعریف کردهاند.
با این حال، همهٔ گرم شدن بین این دو دورهٔ اولیه نمیتواند به فعالیتهای انسانی نسبت داده شود، دانشمندان هشدار میدهند.
در میان عوامل دیگر، دو فوران آتشفشانی بسیار قدرتمند در اوایل قرن نوزدهم، اثر سردکنندهٔ مشهودی بر زمین داشتند. ذرات این فورانها در استراتوسفر سیاره پخش شد و بخشی از نور خورشید را مسدود کردند.
«ما میدانیم که در سال ۱۸۱۵ تامبورا رخ داد، تأثیرات آن بهخوبی مستند شدهاند»، اد هوکینز، پژوهشگر مرکز ملی علوم جوی و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت. «فوران سال ۱۸۰۸ تقریباً به همان اندازه بزرگ بود، اما ما هیچاطلاعی از مکان وقوع آن نداریم.»
بخشی از گرمشدن که تا اواخر قرن نوزدهم رخ داد، بهعنوان بهبود طبیعی اثر سرمایشی این فورانها است. اما شاید فقط همینطور نباشد.
مرجع پیشرو در علم اقلیم، پنل بیندولتی سازمان ملل متحد برای تغییرات آب و هوایی (IPCC)، در سال ۲۰۲۱ نتیجهگیری کرد که احتمالاً بین سالهای ۱۷۵۰ تا ۱۸۵۰ گرمشدن ناشی از فعالیتهای انسانی رخ داده است و برآورد کرد که این میزان بین ۰ تا ۰٫۲ درجه باشد.
دانشمندانی که GloSAT را توسعه دادهاند، دقیقاً در میانهٔ این بازه قرار میگیرند.
موریس و بسیاری از پژوهشگران همان، به مطالعهٔ دوم دیگری نیز مشارکت کردند که در نشریه Environmental Research Letters پذیرفته شد؛ این مطالعه با استفاده از مجموعهٔ دادهٔ جدید و مدلهای اقلیمی، میزان گرمشدن اضافی ناشی از انسانها بین سالهای ۱۷۵۰ تا ۱۸۵۰ را تحلیل میکند. این تحقیق، که توسط اندرو بالینگر از دانشگاه ادینبرا رهبری شد، دریافت که ۰٫۰۹ درجهٔ گرمشدن ناشی از انسانها اتفاق افتاده است، نه از عوامل دیگر مانند اثر کاهشپذیر فورانهای بزرگ آتشفشانی در اوایل قرن نوزدهم.
«این بازهٔ زمانی بهقدر جالب است که شامل مقدار زیادی از فعالیتهای آتشفشانی میشود»، اندرو شوریه، یکی از نویسندگان آن مطالعه و پژوهشگر در دانشگاه ادینبرا، بریتانیا، گفت.
پیرس فورستر، دانشمند اقلیم در دانشگاه لیدز، بریتانیا، با استفاده از رویکردی کاملاً متفاوت در مطالعهای که سال گذشته انجام شد، به عدد مشابهی دست یافت. فورستر از رابطهٔ بسیار قوی و سادهٔ میان دمای سیاره و میزان دیاکسید کربن موجود در اتمسفر بهره برد.
این امر او را به این نتیجه رساند که افزایش بسیار زودهنگام سطح دیاکسید کربن اثر قابلتوجهی داشته است.
«ما فکر میکنیم اگر سعی کنید اثر کلی فعالیت انسانی را تا مدت زمان بیشتری بررسی کنید، حدود ۰٫۱ تا ۰٫۲ درجهٔ اضافه بهدست میآید»، فورستر گفت.
دماسنجهای قدیمی و سوابق کشتیها
سهصد سال پیش هیچکس بهطور منظم تغییرات دمای جهانی را ثبت نمیکرد. اما افراد زیادی تغییرات دمای محلی را مستند میکردند. ترکیب تلاشهای آنها به پژوهشگران امروزی کمک میکند تا درک کنند چه اتفاقی در مقیاس جهانی میافتاد.
بررسی قدیمیترین دماهای ثبتشده توسط پژوهشگران انسانی با تاریخ علم، اکتشافات و گاهی فعالیتهای تجاری که کسبوکارها را ملزم به جمعآوری دادهها میکرد، درهمتنیده است.
سابقههای مدرن اولیه به قرن هفدهم باز میگردند. بهپیروی از مسیر انقلاب علمی بهطور کلی، اندازهگیریها در اروپا آغاز شد — و سپس به آمریکای شمالی و سراسر جهان گسترش یافت. سری دمای مرکزی انگلستان، که طولانیترین نمونهٔ آن است، از سال ۱۶۵۹ آغاز میشود و کارهای بسیاری از ناظران را به هم پیوند میدهد. ثبت دما در اوپسالا، سوئد، در سال ۱۷۲۲ آغاز شد که توسط کارهای آندرس سلسیوس نیز مورد کمک قرار گرفت.
این رکوردهای دمای بسیار قدیمی به تجزیه و تحلیل جدید GloSAT وارد میشوند — و در برخی مناطق، میزان گرمایش بسیار چشمگیری را نشان میدهند.
بهعنوان مثال، رکوردی را در پیشکوههای آلپهای بایرن، در هوهنپیسنبرگ، از سال ۱۷۸۱ در نظر بگیرید که زمانی که کشیشان آگوستین اولین بار شروع به ثبت دما کردند. آنها در «سوسیتاس متئورولوژیکا پالاتینا» مشارکت میکردند؛ تلاشی علمی هماهنگ اولیه که شبکهای از ایستگاههای هواشناسی را در مرکز آلمان امروز ایجاد کرد اما تا مسافتهایی همچون سان پطرزبورگ در روسیه گسترش یافته بود.
این رکورد خوششانس است که بهدست آمده، گفت ولفگانگ شتاینبرخت، دانشمند در سرویس هواشناسی آلمان که در رصدخانه کار میکند.
«در طول جنگهای ناپلئونی، همهٔ صومعهها منحل شدند»، شتاینبرخت گفت. «تمامی اندازهگیریها توسط افراد صومعهها انجام میشد؛ آنها کسانی بودند که میتوانستند بخوانند و بنویسند. اما هوهنپیسنبرگ جان سالم به در برد، اکنون ما تقریباً بدون فاصلههای زمانی، اندازهگیریها را در اختیار داریم.»
رکورد دمای هوهنپیسنبرگ تقریباً ۳ درجهٔ گرمشدن منطقهای را نشان میدهد هنگامی که دورهٔ ۱۰ سال اخیر با دماهای بین سالهای ۱۷۸۱ تا ۱۸۴۹ مقایسه شود.
اما برای تخمین دمای کل سیاره، به چه تعداد از اندازهگیریهای محلی مانند این نیاز دارید؟ و چگونه میتوان با اقیانوسها برخورد کرد؟
در نهایت، اندازهگیریها در اوپسالا، هوهنپیسنبرگ و سایر مکانهای مشابه، تغییرات دمای اولیه بر روی خشکی زمین را رصد میکنند. اما اقیانوسها حدود ۷۰٪ سطح سیاره را پوشش میدهند. بازسازی دماها در این مناطق نیز افزایشی کلیدی به رکورد GloSAT محسوب میشود.
کشتیها در قرن هجدهم دما را اندازهگیری میکردند، هرچند نه بهصورت سیستماتیک همانطور که بر روی خشکی انجام میشد. برای مثال، شرکت شرق هند، اغلب فشار هوا، دما و سایر پارامترها را هنگام سفر و تجارت ابریشم، ادویه و گاهی بردهها بین اروپا و هند، چین و سایر نقاط در اواخر قرن هجدهم ضبط میکرد.
این کشتیها سوابقی بهخصوص دقیق فراهم میآورند، اگرچه دانشمندان مجبور شدند بهدقت دادهها را تنظیم کنند زیرا پیشداوریهایی وجود دارد — بهعنوان مثال کشتیها در طی روز بهطرز چشمگیری گرم میشوند — و عوامل دیگری نیز تأثیرگذارند.
«شرکت شرق هند اندازهگیریهای خود را برای کسب مزیت رقابتی انجام میداد»، الیزابت کنت، دانشمند مرکز ملی اقیانوسشناسی در بریتانیا و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت.
«آنان میخواستند بادهای غالب را بدانند تا بتوانند تجارت خود را سریعتر انجام دهند، و دمای جریانها به آنها کمک میکرد تا بفهمند آیا جریانها را بهدست میآورند یا نه»، کنت ادامه داد. «پس میدانیم که آنها بهصورت جدی سعی میکردند این موارد را تا حد امکان دقیق اندازهگیری کنند.»
بسیاری از کشتیهای شکار نهنگ نیز در اقیانوس اطلس، در ساحل ایالات متحده، دما را اندازهگیری میکردند و سوابقشان توسط متیو فانتین موری، افسر نیروی دریایی ایالات متحده و اقیانوسشناس اولیه، گردآوری شد. مسیرهای تجاری باعث شد دماهای هوای اقیانوس در اقیانوسهای اطلس و هند بهمراتب بهتر از اقیانوس آرام اندازهگیری شوند.
مجموعهٔ دادهٔ جدید بر تمام این منابع متکی است. این مجموعه از اندازهگیری دمای هوای دریایی استفاده میکند — نه دمای آب بهصورت مستقیم، همانطور که در سایر مجموعهها به کار میرود — زیرا این دادهها در سالهای اولیه بهطور مکرر در کشتیها گرفته میشدند. (نویسندگان اشاره میکنند که این رویکرد نشان میدهد که در سالهای همپوشانی با مجموعههای دمای کنونی، سطح گرمایش کمی کمتر است.)
دانشمندان بهصورت کامل اعتراف میکنند که با پیشروی به زمانهای گذشته، اندازهگیریها بهمراتب پراکندهتر میشوند و در واقع، نقشهٔ دماهای زمین در دورهٔ ۱۷۸۱‑۱۸۰۰ دارای بسیاری از خلأهاست. به همین دلیل، پژوهشگران میزان عدماطمینان بالاتری به تخمینهای خود از دمای واقعی زمین در این سالهای اولیه اختصاص میدهند.
«همانطور که خود نویسندگان واضح میسازند، پیش از سال ۱۸۵۰ عدماطمینان بزرگتری وجود دارد. اما دما سردتر است؛ بدون شک سردتر است»، پیتر تورن، دانشمند اقلیم در دانشگاه ماینوت، ایرلند، که بهعنوان بازبین این مطالعه جدید عمل کرد، گفت.
معنای آن
اگر این افزایشی گرمشدن بهوجود آمده باشد، چه معنایی برای درک ما از وضعیت حاضر سیاره امروز و میزان تغییراتی که انسانها در آن ایجاد کردهاند، دارد؟
ممکن است تصور این که تغییرات اقلیمی یک مشکل بزرگتر از آنچه تصور میکردیم است، یا اینکه ما بیش از آنچه متوجه شدیم، در ایجاد آن دخالت داشتهایم، دلهرهآور یا دلنشین به نظر برسد. اما بهنظر دانشمندان، این مسأله بهسادهای نیست.
زیک هاسفادر، پژوهشگری در Berkeley Earth که با کارهای GloSAT آشناست، میگوید این پیشرفت مهمی است. اما او هشدار میدهد که بهسرعت نتیجهگیری نکنیم که این شناخت از گرمشدن اولیهٔ افزایشی هدفهای اقلیمی را که بر پایهٔ دورهٔ مرجع ۱۸۵۰‑۱۹۰۰ تنظیم شدهاند، تخریب میکند.
«فکر میکنم این به ما چیزی دربارهٔ گرمشدن پیش از سال ۱۸۵۰ میگوید»، هاسفادر گفت، «فقط فکر نمیکنم باید بیش از حد به آنچه این نکته برای توانایی ما در رسیدن به اهداف اقلیمی نشان میدهد، توجه کنیم.»
تورن، که این مطالعه جدید را مرور کرده است، تا حدودی موافقت میکند. اما او میگوید یافتن گرمشدن زودتر بیاهمیت نیست — فقط باید بهدقت دربارهٔ معنای آن و عدممعنای آن فکر کرد.
«این بدان معناست که ما زمین را بیشتر گرم کردهایم، اما به این معنا نیست که اثرات ناگهان زودتر به وقوع میپیوندند»، تورن گفت. «آنها همانجا هستند که هستند. و تقریباً همیشه نسبت به دورهٔ مرجع بسیار جدیدتر محاسبه شدهاند.»
«همچنان، این گرمشدن اضافی نمیتواند در ارزیابی کل تأثیر انسانی بر زمین نادیده گرفته شود. حتی میتواند بخشی از عوامل تغییراتی باشد که در برخی سامانههای زمین رخ دادهاند.»
«در نهایت، برای تورن، این همه بخشی از تصویری است که باید نسبت به پتانسیل تأثیرات فزاینده، نگرانی بیشتری داشته باشیم.»
«این امر درک ما را از اینکه چقدرمان سیستَم اقلیمی را بهصورت مهم پیش بردهایم، تغییر میدهد»، او گفت.