داده‌های جدید سؤالاتی را دربارهٔ مقدار گرم شدن زمین برمی‌انگیزد

نوشتهٔ کریس مونِی

کریس مونِی، روزنامه‌نگار برنده جایزه پولیتزر و همکار بخش آب و هوای CNN است. او در حال حاضر به‌عنوان استاد عملی در مؤسسهٔ محیط‌زیست دانشگاه ویرجینیا مشغول به کار است.

پس از پایان جنگ جهانی دوم، نرخ آلودگی‌های گرم‌کنندهٔ زمین به‌طور شگفت‌انگیزی افزایش یافت. موتور بخار جیمز وات در سال ۱۷۶۹ نقطهٔ آغاز انقلاب صنعتی بود. پیش از آن، هزاران سال انسان‌ها برای کشاورزی زمین‌های جنگلی را پاک‌سازی می‌کردند و کربن موجود در درختان و گیاهان را به جو آزاد می‌ساختند.

شدت گرمایش جهانی مدت‌ها به چارچوب مرجع شما وابسته بوده است — یعنی دمایی که برای زمین پیش از آغاز تغییرات توسط انسان‌ها «طبیعی» می‌دانستید. اما چه سالی باید این لحظه را نشان دهد؟

این همان دلیلی است که مجموعه دادهٔ جدید و پیشگامانهٔ دما که توسط گروهی از دانشمندان مستقر در بریتانیا منتشر شده است، این‌چنان چشمگیر است. مجموعه‌های داده‌ای که برای تشخیص تاریخچهٔ مدرن آب و هوای سیاره استفاده می‌شوند — و برای اعلام این که جهان اکنون به‌ شدت نزدیک به ۱٫۵ درجهٔ سلسیوس (۲٫۷ درجهٔ فارنهایت) گرم‌شدن است — معمولاً از سال ۱۸۵۰ آغاز می‌شوند.

نسخهٔ جدید به‌ طور کامل تا سال ۱۷۸۱ باز می‌گردد.

این بازهٔ زمانی گسترده مهم است، زیرا گازهای گلخانه‌ای در جو بین سال‌های ۱۷۵۰ و ۱۸۵۰ حدود ۲٫۵٪ افزایش یافتند؛ این افزایش به‌اندازهٔ کافی برای ایجاد بخشی از گرم‌شدن است که داده‌ها هنوز آن را حساب نکرده‌اند.

سوابق دمایی جدید، که به نام GloSAT شناخته می‌شود، به این حس افزایندهٔ دانشمندان که زمین بیشتر از آنچه محاسبات مبتنی بر سال ۱۸۵۰ نشان می‌دهند، گرم شده است، کمک می‌کند.

با این حال، دانشمندان هشدار می‌دهند که تمام گرم‌شدن بین این دو دورهٔ اولیه را نمی‌توان صرفاً به فعالیت‌های انسانی نسبت داد.

در میان عوامل دیگر، دو فوران آتشفشانی بسیار قدرتمند در اوایل سدهٔ ۱۹۰۰ تأثیر خنک‌کنندهٔ قابل‌توجهی بر زمین داشتند. ذرات این فوران‌ها در سراسر استراتوسفر سیاره پراکنده شد و بخشی از نور خورشید را مسدود کردند.

«ما می‌دانیم در سال ۱۸۱۵ فوران تامبورا رخ داد که اسناد مستند خوبی دارد»، گفت اد هاکینز، پژوهشگر مرکز ملی علوم جوی و یکی از نویسندگان این مطالعه. «فوران ۱۸۰۸ تقریباً به همان اندازه بزرگ بود، اما ما هیچ‌اطلاعی از محل وقوع آن نداریم.»

بخشی از گرم‌شدن که تا اواخر قرن نوزدهم رخ داد، بازسازی طبیعی از اثر خنک‌کنندهٔ این فوران‌هاست. اما شاید تنها این عامل نباشد.

سازمان پیشرو در عرصهٔ علم اقلیم، هیئت بین‌دولتی سازمان ملل متحد دربارهٔ تغییرات اقلیمی (IPCC)، در سال ۲۰۲۱ نتیجه گرفت که احتمالاً گرم‌شدن ناشی از انسان‌ها بین سال‌های ۱۷۵۰ و ۱۸۵۰ رخ داده است و این مقدار بین ۰ تا ۰٫۲ درجه تخمین زده شد.

دانشمندانی که GloSAT را توسعه داده‌اند، دقیقاً در میانهٔ این بازه قرار می‌گیرند.

موریس و بسیاری از همان پژوهشگران به مطالعهٔ دوم، که در مجلهٔ Environmental Research Letters پذیرفته شد، مشارکت کردند. این تحقیق با استفاده از مجموعه دادهٔ جدید و مدل‌های اقلیمی، میزان گرم‌شدن اضافی‌ای که انسان‌ها ممکن است بین سال‌های ۱۷۵۰ تا ۱۸۵۰ ایجاد کرده باشند را تجزیه و تحلیل می‌کند. این پژوهش به رهبری اندرو بالینگر از دانشگاه ادینبرا، نشان داد که ۰٫۰۹ درجهٔ گرم‌شدن به‌دلیل انسان‌ها رخ داده است، نه به‌علت عوامل دیگری مانند کاهش اثر فوران‌های بزرگ آتشفشانی در اوایل سدهٔ ۱۹۰۰.

«این دورهٔ زمانی بسیار جالب است؛ چرا که شامل مقدار زیادی از فعالیت‌های آتشفشانی می‌شود»، گفت اندرو شوئور، یکی از نویسندگان این مطالعه و پژوهشگر دانشگاه ادینبرا در بریتانیا.

پیِرز فورستر، دانشمند اقلیم از دانشگاه لیدز در بریتانیا، در مطالعه‌ای که سال گذشته انجام شد، با رویکردی بسیار متفاوت به عددی مشابه رسید. فورستر از رابطهٔ بسیار قوی و سادهٔ بین دمای سیاره و میزان دی‌اکسید کربن موجود در جو استفاده کرد.

این او را به این نتیجه رساند که افزایش بسیار اولیهٔ سطح دی‌اکسید کربن تأثیر قابل‌توجهی داشته است.

دماسنج‌های قدیمی و سوابق کشتی‌ها

در ۳۰۰ سال پیش هیچ‌کس تغییرات دمای جهانی را زیر نظر نگرفت. اما افراد بسیاری تغییرات دمای محلی را مستند می‌کردند. ترکیب این تلاش‌ها به پژوهشگران مدرن کمک می‌کند تا درک کنند چه اتفاقی در مقیاس جهانی رخ می‌داد.

مطالعهٔ قدیمی‌ترین دماهای ثبت‌شده توسط ناظران انسانی، به‌طور عمیق با تاریخ علم، اکتشاف و گاهی با فعالیت‌های تجاری که جمع‌آوری داده‌ها را ضروری می‌ساخت، در هم تنیده است.

سوابق اولیهٔ مدرن به قرن هفدهم باز می‌گردند. مطابق مسیر انقلاب علمی، اندازه‌گیری‌ها ابتدا در اروپا آغاز شد — سپس به آمریکای شمالی و در سراسر جهان گسترش یافت. سری دماهای «Central England Temperature»، که طولانی‌ترین در نوع خود است، از سال ۱۶۵۹ شروع می‌شود و کار بسیاری از ناظران را به‌هم می‌پیوندد. یک رکورد دمایی در اُپسالا، سوئد، از سال ۱۷۲۲ آغاز شد که خود اندرس سلسیوس در آن نقش داشته است.

این رکوردهای دمایی بسیار قدیمی به تجزیه و تحلیل جدید GloSAT تزریق می‌شوند — و در برخی مکان‌ها، نشان می‌دهند که مقدار گرم‌شدن بسیار عظیمی رخ داده است.

به‌عنوان مثال، یک رکورد که از سال ۱۷۸۱ در دامنه‌های پایین آلپ‌های باواریا در هُهِن‌پایسنبرگ نگهداری می‌شود، زمانی که روحانیان آگوستینی برای اولین بار شروع به ثبت دماها کردند. آن‌ها به Societas Meteorologica Palatina، یک تلاش علمی اولیه هماهنگ که شبکه‌ای از ایستگاه‌های هواشناسی در آلمان امروز ایجاد کرده و تا پترزبورگ در روسیه گسترش یافته بود، مشارکت می‌کردند.

این رکورد خوش شانس است که تا به امروز بقا یافته است، گفت وولفوگن اشتاین‌برشت، دانشمند سرویس هواشناسی آلمان که در این رصدخانه کار می‌کند.

«در طول جنگ‌های ناپلئونی، همهٔ صومعه‌ها منحل شدند»، گفت اشتاین‌برشت. «تمام اندازه‌گیری‌ها توسط افراد در صومعه‌ها انجام می‌شد؛ آن‌ها کسی بودند که می‌توانست بخواند و بنویسد. اما هُهِن‌پایسنبرگ زنده ماند؛ اکنون تقریباً بدون فواصل، اندازه‌گیری‌ها را در اختیار داریم.»

رکورد دمایی هُهِن‌پایسنبرگ نشان می‌دهد که در مقایسهٔ ده سال اخیر با دماهای بین سال‌های ۱۷۸۱ تا ۱۸۴۹، تقریباً ۳ درجهٔ گرم‌شدن منطقه‌ای رخ داده است.

اما برای استنتاج دمای کل سیاره، چندین اندازه‌گیری محلی مانند این مورد لازم است؟ و چگونه با اقیانوس‌ها کنار می‌آیید؟

به‌هرحال، اندازه‌گیری‌ها در اُپسالا، هُهِن‌پایسنبرگ و سایر مکان‌های مشابه، تغییرات دمای اولیه روی خشکی زمین را پیگیری می‌کنند. اما اقیانوس‌ها حدود ۷۰ درصد سیاره را پوشش می‌دهند. بازآفرینی دماهای این مناطق نیز افزودنی کلیدی به رکورد GloSAT است.

کشتی‌ها در قرن هجدهم دما را اندازه‌گیری می‌کردند، اگرچه به‌نحو نظام‌مند همانند اندازه‌گیری‌های زمینی نبود. به‌عنوان مثال، شرکت بریتانیایی شرق هند، اغلب فشار هوا، دما و سایر پارامترها را در حین سفر و تجارت ابریشم، ادویه و گاهی بردگان بین اروپا، هند، چین و دیگر مکان‌ها در اواخر قرن هجدهم ثبت می‌کرد.

این کشتی‌ها یک رکورد به‌طوری ویژه دقیق ارائه می‌دهند، اگرچه دانشمندان مجبور بودند به‌دقت این اندازه‌گیری‌ها را به‌دلیل سوگیری‌ها — به‌عنوان مثال، کشتی‌ها در طول روز به‌شدت گرم می‌شوند — و عوامل دیگر تنظیم کنند.

«شرکت شرق هند اندازه‌گیری‌های خود را برای برتری رقابتی انجام می‌داد»، گفت الیزابت کند، دانشمند مرکز اقیانوس‌شناسی ملی در بریتانیا و یکی از نویسندگان این مطالعه.

«آن‌ها می‌خواستند بادهای غالب را بفهمند تا تجارت خود را سریع‌تر انجام دهند، و دمای جریان‌ها به آن‌ها کمک می‌کرد تا بفهمند آیا جریان‌ها را به‌درستی می‌گیرند یا نه». کند ادامه داد. «بنابراین می‌دانیم که آن‌ها به‌طور جدی سعی کرده‌اند این موارد را تا حد توان خود اندازه‌گیری کنند.»

بسیاری از کشتی‌های شکار نهنگ نیز در اقیانوس اطلس در نزدیکی سواحل ایالات متحده دما را ثبت کردند و سوابقشان توسط مَتِیُو فاون‌تین موری، افسر نیروی دریایی ایالات متحده و یکی از نخستین اقیانوس‌شناسان، گردآوری شد. مسیرهای تجاری باعث شد تا دماهای هوای اقیانوس در اقیانوس اطلس و اقیانوس هند به‌مراتب بهتر از اقیانوس وسیع اقیانوس آرام ثبت شوند.

مجموعه دادهٔ جدید از تمام این منابع بهره می‌گیرد. این مجموعه از اندازه‌گیری دماهای هوای دریایی (نه دمای خود آب، همان‌طور که در سایر مجموعه‌ها استفاده می‌شود) استفاده می‌کند، چرا که این نوع اندازه‌گیری‌ها در سال‌های اولیه به‌ طور مکرر بر روی کشتی‌ها انجام می‌شد. (نویسندگان اشاره می‌کنند که این رویکرد در سال‌های همپوشانی با مجموعه‌های دماهای فعلی، سطح گرم‌شدن کمی کمتر را نشان می‌دهد.)

دانشمندان به‌طور کامل اعتراف می‌کنند که به‌عقدهٔ زمان، اندازه‌گیری‌ها به‌مراتب کم‌پراکندگی می‌شوند و در واقع، نقشهٔ دمای زمین در بازهٔ ۱۷۸۱-۱۸۰۰ دارای فضاهای خالی بسیاری است. به همین دلیل، پژوهشگران سطح بالاتری از عدم قطعیت را به برآوردهای خود از دمای واقعی زمین در این سال‌های اولیه اختصاص می‌دهند.

«همان‌طور که نویسندگان به‌وضوح می‌گویند، عدم‌قطعیت بیشتری قبل از سال ۱۸۵۰ وجود دارد. اما هوا خنک‌تر است، بدون شک خنک‌تر»، گفت پیتر ثورن، دانشمند اقلیم از دانشگاه مینوث در ایرلند که به‌عنوان بازبینی‌کنندهٔ این مطالعه جدید فعالیت کرد.

معنای آن چیست

اگر این گرم‌شدن اضافی واقعاً اتفاق افتاده باشد، چه تأثیری بر درک ما از وضعیت کنونی سیاره و مقدار تغییراتی که انسان‌ها ایجاد کرده‌اند، می‌تواند داشته باشد؟

ممکن است تصور کنیم که تغییرات اقلیمی مشکل بزرگ‌تری نسبت به آنچه فکر می‌کردیم است، یا اینکه ما بیش از آنچه می‌دانستیم در ایجاد آن نقش داشته‌ایم، دلهره‌آور یا ناامیدکننده باشد. اما دانشمندان می‌گویند این مسأله به این سادگی نیست.

زکی هاس‌فادر، پژوهشگر در سازمان Berkeley Earth و آشنا با کار GloSAT، می‌گوید این پیشرفتی مهم است. اما او هشدار می‌دهد که از نتیجه‌گیری سریع که این شناخت از گرم‌شدن اولیهٔ اضافی اهداف اقلیمی، مانند آنچه در توافق‌نامه پاریس تدوین شده، را تخریب می‌کند، پرهیز کنیم؛ چرا که این اهداف معمولاً بر پایهٔ دورهٔ ۱۸۵۰ تا ۱۹۰۰ استوار هستند.

«من فکر می‌کنم این چیزی دربارهٔ گرم‌شدن پیش از ۱۸۵۰ به‌ما می‌گوید»، هاس‌فادر گفت، «فقط نمی‌خواهم بیش از حد به این نکته که چه معنایی برای توانایی ما در دستیابی به اهداف اقلیمی دارد، بپردازم.»

ثورن، که این مطالعه جدید را بررسی کرد، به یک نکته موافق است. اما او می‌گوید که کشف گرم‌شدن اولیه نادیده‌گیری‌پذیر نیست — فقط باید به‌دقت دربارهٔ معنای آن و چیزهایی که نیست، فکر کرد.

«این بدان معناست که ما زمین را بیشتر گرم کرده‌ایم، اما به این معنا نیست که اثرات ناگهان زودتر رخ خواهند داد»، ثورن گفت. «آن‌ها همان‌جا هستند که هستند. و تقریباً همیشه نسبت به دورهٔ مرجع بسیار جدیدتری محاسبه شده‌اند.»

با این وجود، این گرم‌شدن اضافه نمی‌تواند در ارزیابی کل تأثیر انسانی بر زمین نادیده گرفته شود. حتی ممکن است بخشی از دلایلی باشد که برخی سیستم‌های زمینی را به تغییر واداشته است.

در نهایت، برای ثورن، این همه بخشی از تصویری است که باید به‌طور فزاینده‌ای نسبت به پتانسیل افزایش اثرات نگران باشیم.

«این باعث تغییر درک ما از این می‌شود که تا چه حد سیستم اقلیمی را به‌صورت مهمی پیش‌برده‌ایم»، او گفت.