زمین به سیارهای تبدیل شده است که هوای آن همواره تشنه است و این امر بهسرعت خشکی زمین را تشدید میکند
نوشتهٔ اریک رالز، نویسندهٔ تیم Earth.com
معمولاً مردم خشکسالی را تنها به کمبود باران نسبت میدهند. خاکهای خشک، کاهش سطح رودخانهها و کاهش محصول، بهنظر میآیند که مستقیماً به آسمان مرتبط هستند. اما در یک اقلیم گرمشونده، این تصویر ساده بخشی مهم از روایت را نادیده میگیرد.
همزمان با گرمتر شدن هوا، حس تشنگی افزایشی برای آب از خاک، رودخانهها، دریاچهها و گیاهان بهوجود میآید.
یک مطالعهٔ جهانی جدید بررسی میکند که این تشنگی افزودهٔ جوی تا چه اندازه خشکسالیهای امروزی را پیش میبرد، در مقایسه با تغییرات صرف بارش.
این پژوهش به رهبری دکتر سولومون ه. گبچورکوس، کارشناس انتساب تغییرات اقلیمی در مدرسه اسمت برای کارآفرینی و محیط زیست دانشگاه آکسفورد، نشان میدهد که این «تشنگی» افزایشی حدود ۴۰ درصد خشکسالیها را در سراسر جهان تشدید کرده است.
تقاضای تبخیر جوی
دانشمندان این تشنگی را «تقاضای تبخیر جوی» (AED) مینامند که نشان میدهد هوا تا چهمقدار میخواهد آب را از زمین و پوشش گیاهی تبخیر کند.
هوای گرمتر، تابش بیشتر، رطوبت کمتر و بادهای قویتر همگی میزان AED را افزایش میدهند؛ بنابراین جو فشار بیشتری بر آبهای سطحی وارد میکند.
حتی اگر بارش کاهش نیابد، افزایش AED میتواند همچنان زمین را خشک کند، زیرا آب بیشتری از سطح بهطرف تبخیر میرود.
بهمدت دههها، بسیاری از مطالعات خشکسالی عمدتاً بر بارش تمرکز کردهاند؛ بنابراین این پژوهش سعی دارد میزان تأثیر تغییرات بارش و تغییرات AED بر روند کنونی خشکسالی در یک جهان گرمشونده را تفکیک کند.
پیگیری AED و خشکسالی
تیم پژوهشی به دادههای طولانی و قابلاعتماد نیاز داشت. آنها دادههای بارش جهانی با کیفیت بالا را با اطلاعات دقیق دربارهٔ وضعیت هوا و تابش سطحی ترکیب کردند.
با استفاده از این ورودیها، آنها چندین نسخه از مجموعهدادههای خشکسالی برای نواحی زمینی بین ۵۰° جنوب و ۵۰° شمال ایجاد کردند که به سال ۱۹۰۱ برمیگردد و از سال ۱۹۸۱ بهبعد جزئیات ویژهای دارد.
برای کاهش سوگیری ناشی از یک منبع، آنها چهار بازآفرینی جداگانهٔ خشکسالی با ترکیبهای متفاوتی از بارش و AED ایجاد کردند و سپس آنها را بهصورت میانگین یک نمای «انسامبل» ترکیب کردند.
برای توصیف خشکسالی، از شاخص استاندارد پیشبارش‑تبخیر‑انتقال (SPEI) استفاده کردند. این شاخص آب ورودی بهصورت بارش را با آب خروجی از طریق تبخیر و تعرق گیاهان که تحت کنترل AED است مقایسه میکند.
تیم تمرکز خود را بر نسخهٔ ششماههٔ SPEI که خشکسالیهای در حال شکلگیری در طول فصول را ثبت میکند، معطوف کرد.
آنها دورههای خشکسالی را زمانی تعریف کردند که شاخص زیر یک آستانه سقوط کند و فراوانی وقوع این دورهها، میزان کسری آب، مساحت پوشش شده و تغییرات این ویژگیها در طول زمان را پیگیری کردند.
روندهای اخیر خشکسالی و AED
زمانی که دانشمندان دورهٔ ۱۹۸۱ تا ۲۰۲۲ را بررسی کردند، دریافتند که بهطور متوسط زمین بهسوی شرایط خشکتر حرکت کرده است، چرا که شاخص ششماههٔ SPEI به سمت نزول گرایش داشته است.
در دورهٔ قبلی، بهویژه از حدود دههٔ ۱۹۵۰ تا حدود ۱۹۸۰، بسیاری از مکانها بهطور متوسط کمی مرطوبتر بودند؛ که این تغییر اخیر بهسوی خشکی را شبیه یک فشار سیستماتیک میسازد، نه نوسانات تصادفی.
در طول دورهٔ مطالعاتی، نسبت زمینهای تحتتأثیر خشکسالی در هر ماه افزایش یافت.
دوران اخیر حتی واضحتر بود. در بازهٔ پنجسالهٔ ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۲، نسبت متوسط زمینهای تحت خشکسالی نسبت به دهههای پیشین بهطور قابلتوجهی افزایش یافت.
در سال ۲۰۲۲، تقریباً یک سوم سرزمینهای جهان بهسختی‑تا‑شدید در این مجموعهداده وارد شدند که این سال را بهعنوان بدترین سال در رکورد تحلیلی آنها نشان داد. اروپا بهویژه با کمبود بارش و AED بسیار بالا، دچار خشکسالی بسیار گسترده و شدیدی شد.
الگوهای منطقهای خشکسالی و AED
سیاره بهصورت یکسان در تمام نقاط واکنش نشان نمیدهد. روندهای قوی خشکسالی در اروپا، بخشهای وسیعی از آفریقا، غرب آمریکای شمالی و برخی از نواحی آمریکای جنوبی ظاهر شد.
در این مناطق، شاخص SPEI کاهش مستمر نشان داد؛ به این معنی که خطر خشکسالی آنها با افزایش تقاضای آب از سوی جو ارتقا یافته است.
مناطق دیگر داستان متفاوتی را نشان دادند. جنوب و جنوب‑شرق آسیا و برخی از بخشهای شرقی آمریکای شمالی بهسوی شرایط مرطوبتر گرایش نشان دادند، بهطوری که افزایش بارش بیش از حد رشد AED را خنثی کرده است.
ویژگیهای خشکسالی نیز تغییر کرد. در جنوب آمریکای جنوبی، بخشهایی از آفریقا، جنوب اروپا و ایالات متحدهٔ غربی، هم فراوانی و هم شدت کلی دورههای خشکسالی افزایش یافت.
در مقیاس جهانی، مدتزمان معمولی هر خشکسالی روند واضحی نشان نمیداد، اما تعداد و شدت حوادث در بسیاری از مکانها افزایش یافت.
باران و «تشنگیافزوده» جوی
یک گام کلیدی در این پژوهش، «آزمایش دادهها» بود که برای جداسازی نقشهای بارش و AED طراحی شد. در یک سناریو، بارش دقیقا همانطور که مشاهده شد در طول زمان تغییر میکرد، در حالی که AED در یک الگوی متوسط بلندمدت ثابت میماند.
در سناریوی دیگر، AED همانطور که در دنیای واقعی تغییر میکند، در حالی که بارش به مقادیر اقلیمی خود محصور میماند. تیم این دو جهان مصنوعی را با جهان واقعی مقایسه کرد که در آن هم بارش و هم AED بهصورت همزمان تغییر میکنند.
زمانی که تنها بارش تغییر کرد و AED ثابت ماند، برخی مناطق همچنان بهسوی خشکسالی حرکت کردند، اما روند خشکشدن در مقیاس جهانی ضعیفتر بهنظر رسید و برخی مناطق حتی کمی مرطوبتر شد.
وقتی تنها AED تغییر کرد و بارش ثابت ماند، روند خشکشدن بسیار قویتر و گستردهتر شد. این مقایسه نشان داد که افزایش AED بهتنهایی میتواند افزایش قابلتوجهی در شرایط خشکسالی ایجاد کند حتی بدون کاهش بزرگ بارش.
از اوایل دههٔ ۱۹۸۰، تغییرات بارش بیش از نیمی از روند جهانی بهسوی افزایش خشکسالی را توضیح میدهد، در حالی که تغییرات AED نقش مهمی اما کمتر از نصف را تشکیل میدهد.
در مناطق خشک جهان که آب بهطور طبیعی محدود است، سهم AED میتواند بخش غالبی از این روند را بهخود اختصاص دهد.
فیزیک خشکسالی و AED
تصویر فیزیکی مطابق با قوانین اساسی ترمودینامیک است. گازهای گلخانهای هوا را گرم میکنند. هوای گرمتر میتواند بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد؛ بنابراین «مایل» به تبخیر بیشتر آب از سطح میشود.
اگر بارش کم باشد، خاکها پیش از این خشک هستند یا پوشش گیاهی تحت فشار باشد، زمین قادر به تأمین آب کافی برای رفع این تقاضا نیست. این کسری بهصورت یک کسری آب در حال رشد نمایان میشود و شاخصهایی مانند SPEI این عدم تعادل بین عرضه و تقاضا را ثبت میکنند.
اراضی خشک لایهای دیگر به این وضعیت اضافه میکنند. وقتی رطوبت خاک کم باشد، انرژی کمتری به تبخیر اختصاص مییابد و انرژی بیشتری برای گرمکردن خاک و هوا استفاده میشود.
این گرمسازی اضافی دما را بالا میبرد و AED را در سطح بالایی نگه میدارد؛ بهطوری که حلقههای بازخوردی ایجاد میشوند که تقاضای قوی جوی را تثبیت میکنند.
«این کار نشان میدهد که گنجاندن AED در مانیتورینگ خشکسالی، بهجای تکیه صرف بر بارش، برای مدیریت بهتر ریسکهای کشاورزی، منابع آب، انرژی و بهداشت عمومی ضروری است»، دکتر گبچورکوس توضیح داد.
«با توجه به تغییرات اقلیمی پیشبینیشده، بهویژه افزایش دما، تأثیر AED انتظار میرود تقویت شود.»
دروس خشکسالی و AED
در آینده، خطر خشکسالی نه تنها به میزان بارش، بلکه به میزان تشنگی هوا نیز وابسته خواهد بود. تنها نظارت بر بارش این کشش افزایشی جو بر زمین و آب را نادیده میگیرد.
«ما باید هماکنون اقدام کنیم و استراتژیهای هدفمند اجتماعی‑اقتصادی و زیستمحیطی برای سازگاری، سامانههای هشدار زودهنگام و مدیریت ریسک پیشرفته را توسعه دهیم. بسیاری از نواحی تحتتأثیر هماکنون با خشکسالیهای شدید دست و پنجه نرم میکنند»، دکتر گبچورکوس نتیجهگیری کرد.
تلاشها برای محدود کردن گرمایش جهانی، مدیریت هوشمندانه تر آب، و توسعهٔ محصولات و روشهای کشاورزی که قادر به تحمل تقاضای تبخیری بالاتر باشند، تأثیر بسزایی بر توانایی جوامع برای مقابله با سالهای خشک پیش رو خواهد داشت.
مطالعهٔ کامل در نشریه Nature منتشر شد.
—–