آب و هوا دیوانه شده است!
خبرهای عجیب و غریب مرتبط با تغییرات آب و هوا دیگر چندان هم عجیب نیست. زمستان در بهار شاید یکی از عجیب‌ترین اتفاقات باشد اما اگر دقت کنید، این روزها کم‌تر کسی از تغییرات آب و هوایی شوکه میشود.
بازتاب خبرها در سطح جهان نیز به همین صورت است. به عنوان مثال افزایش سطح آب رود دانوب، طغیان آب در شهرهای جنوبی ایران، گردباد در قاره آمریکا، نوسان شدید آب در شهرهای اروپا به نوعی برای بسیاری تکراری شده است.
کره زمین ظرف سال‌های اخیر تغییرات اقلیمی گسترده‌ای را تجربه کرده، اما به راستی دانشمندان چگونه و از چه روش‌هایی تغییرات آب و هوایی را مورد مطالعه قرار میدهند؟
عادت زمین به تغییر
تغییر اقلیم که این روزها در سطح جهانی خبرساز شده، موضوع تازه‌ای نیست. با این وجود دانشمندان معتقدند که این روند در سال‌های اخیر از حد متعارف خارج شده است. این مساله که تغییرات اقلیمی یکی از بحران‌ها و تهدیدهای عمده قرن اخیر است، مورد تایید بسیاری از دانشمندان است.
افزایش درجه حرارت در بسیاری از نقاط کره زمین و تغییر الگوهای آب و هوا در ابعاد گسترده نشانگر ابعاد وسیع این تغییر است. اما معیار مقایسه دانشمندان چیست؟ تغییرات اقلیمی ظرف چندین سال رخ میدهند، بنابراین تعقیب و ردیابی پیامدهای ناشی از آن‌ها اعم از مثبت یا منفی از بعد تاثیرگذاری بر زندگی انسان‌ها در عمل کار آسانی نیست.
اما این پرسش مطرح است که دانشمندان چگونه میتوانند ادعا کنند که وضعیت اقلیمی امروز زمین با گذشته فرق دارد؟
تغییرات اقلیمی این روزها چهره زمین را به طور کل تغییر داده‌اند.
در حال حاضر دانشمندان با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های مدرن قادر هستند که نشانههای مختلف را در طول زمان ردیابی کنند و تصویری هرچند مبهم از آن چه که در جو زمین در حال وقوع است، ارائه دهند.
هزاران دانشمند اعم از شیمیدان، زیست‌شناس، فیزیک‌دان، زمینشناس و اقیانوسشناس در اقصی نقاط دنیا هماکنون بر روی جنبههای مختلف اقلیم تحقیق و مطالعه میکنند. این محققان آموختهاند که شکاک باشند و ایدههای گوناگون را با دیده تردید بنگرند.
علاوه بر این اتفاقات، جو زمین به حدی متغیر است که همیشه نقطه‌ای برای ارائه یک مدرک تازه که بتواند پرده از اسرار علمی بردارد، وجود خواهد داشت.
داده‌های طبیعت
دانشمندان می‌گویند که درختان، مرجان‌ها و رسوبات آهکی نظیر نهشتههای استالاکتیت (ستونی از مواد معدنی که به صورت قندیل از سقف غارها آویزان هستند) و استالاگمیت (ستونی از مواد معدنی که از کف غارها بالا آمدهاند) در خود نشانههایی مستدل از وضعیت جوی کره زمین چه در گذشته و چه در زمان حال دارند.
در طبیعت، مرجان‌ها و درختان اغلب عمر طولانی دارند و رشد هر ساله آن‌ها به صورت لایه یا حلقهای تازه ثبت میشود. حلقههای اطلاعاتی در خود داده‌هایی از محیط پیرامونی درج میکنند که برای دانشمندان بسیار ارزشمند است. تغییر درجهحرارت، میزان بارندگی و تغییرات زیست محیطی از جمله اطلاعاتی است که در این لایهها ثبت میشود.
هر ساله حلقههای جدید حاوی یکسری اطلاعات زیستی از محیط اطراف بر روی تنه درخت اضافه میشود.
دانشمندان حباب‌های هوایی را که در یخهای قطب دیده میشوند، با نام کپسول زمان میشناسند. یخهای قطب جنوب حاوی حباب‌های هوایی هستند که عمر آن‌ها گاهی به بیش از ۸۰۰ هزار سال میرسد. زمانی که بلورهای برف به یکدیگر فشرده میشوند و یخ را شکل میدهند، حباب‌های هوا در آن‌ها به دام میافتد.
دانشمندان تاکنون ۳۲۰۰ متر از یخهای قطب جنوب را شکافته و حفاری کردهاند تا نمونههایی از حباب‌های هوای دورههای مختلف تاریخی به دست بیاورند. هوای حباب‌ها به دقت آنالیز شده تا غلظت هر یک از گازها اعم از اکسیژن، دیاکسیدکربن و نیتروژن مشخص شود.
بررسی‌ها نشان میدهد که غلظت دیاکسیدکربن در ظرف قریب ۱۰۰ هزار سال به شکل متوالی افزایش و کاهش داشته است. دانشمندان موفق شده‌اند، نمودار میزان غلظت دیاکسیدکربن و درجه حرارت را در دریاچه وستوک (بزرگ‌ترین دریاچه زیریخی جهان در قطب جنوب) ظرف ۴۰۰ هزار سال اخیر با استفاده از همین روش ترسیم کنند.
این نمودار نشان میدهد که هر زمان میزان دیاکسیدکربن افزایش یافته، میزان درجه حرارت نیز بیش‌تر شده و این درست مشابه اتفاقی است که اکنون در حال وقوع است. آب موجود در یخ نیز حاوی کدهای علمی است. محققان می‌گویند که آب اطراف حباب‌های هوا میتواند تغییرات درجه حرارت هوا را نشان دهد.
یخ از مخلوط آب معمولی و آب سنگین یعنی دوتریوم تشکیل شده. حداقل یکی از اتم‌های هیدروژن آب سنگین از نظر اندازه اندکی حجیمتر از آب معمولی است و همین مساله باعث میشود که تبخیر آن سختتر باشد و بتواند به شکل برف رسوب کند. این اتم‌ها تنها در درجهحرارت‌های خیلی بالا تبخیر میشوند.
بنابراین اگر مقدار زیادی آب سنگین در یخ باشد، بیانگر این واقعیت است که درجه حرارت بالا است. دانشمندان از نسبت آب سنگین به آب معمولی در لایههای یخی استفاده میکنند تا میانگین درجه حرارت را در زمانی که هر لایه یخی ساخته شده، تخمین بزنند.
حلقه‌هایی که بر روی این صخره مرجانی دیده میشود، بیانگر روند تغییر شرایط محیطی از سالی به سال دیگر است.
تخمین میزان کربن هوا یکی دیگر از روش‌هایی است که میتواند در سنجش تغییرات اقلیمی موثر واقع شود. از دهه ۱۹۵۰ میلادی به بعد دانشمندان پیوسته از جو زمین نمونهبرداری کرده و میزان دیاکسیدکربن و سایر گازهای حاوی کربن را ثبت کردهاند.
کیپ گریم (Cape Grim) در بخش غربی تاسمانی یکی از سه ایستگاه هواشناسی است که برای نخستین بار میزان آلودگی هوا را در جهان ثبت کرد. آماری که این ایستگاه هواشناسی ارائه کرده، حاکی از آن است که میزان دیاکسیدکربن جو از کم‌تر از ۳۳۰ قسمت در میلیون ( پیپیام ) در سال اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی به رقمی بالاتر از ۳۹۰ قسمت در میلیون ( پیپیام ) در ماه آوریل سال ۲۰۱۳ میلادی رسیده است.
حلقه‌هایی که بر روی استالاگمیتها دیده میشود، روند تغییرات درجه حرارت و میزان بارندگی را در طول زمان نشان میدهد.
کربن موجود در گاز دیاکسیدکربن به صورت طبیعی در دو شکل یافت میشود: کربن۱۲ و کربن سنگینتر شماره ۱۳. دیاگرام کربن۱۳ نشان میدهد که این کربن ۶ الکترون، ۶ پروتون و ۷ نوترون دارد. کربن۱۲ به علت این که یک نوترون کم‌تر دارد، از کربن۱۳ سبکتر است.
گیاهان سبز اصولا ترجیح میدهند که دیاکسیدکربن حاوی کربن۱۲ را جذب کنند و به همین دلیل است که سوخت‌های فسیلی با منشاء گیاهی نیز کربن۱۳ در خود ندارند. از دهه ۱۹۵۰ میلادی به بعد در نمونههای هوا میزان کربن۱۲ رو به افزایش گذاشت. این افزایش با سوزاندن سوخت‌های فسیلی رابطه مستقیم دارد.
روش‌های مطالعاتی مختلف
راه دیگر سنجش تغییرات اقلیمی، شناورهای تحقیقاتی هستند که در اقیانوس‌ها رها میشوند. هماکنون بیش‌تر از ۳۵۰۰ شناور در اقیانوس‌های جهان یافت میشود. این رباتهای کوچک به طور دائم اطلاعاتی در رابطه با میزان درجه حرارت و شوری را به ایستگاههای هواشناسی مخابره میکنند.
حباب‌های هوای قطب جنوب گاهی صدها هزار سال عمر دارند.
هر شناور به طور معمول مدت زمان زیادی را در اعماق بیش‌تر از ۲۰۰۰ متر سپری میکند و هر ده روز یک‌بار در سطح آب شناور میشود تا اطلاعاتی را که کسب کرده به ماهوارهها مخابره کند. دانشمندان استرالیایی اولین کسانی بودند که در سال ۱۹۹۹ میلادی از این شناورها استفاده کردند. امروزه ۲۶ کشور جهان در تلاش هستند که از این طریق تصویر واضحتری از وضعیت گرم شدن اقیانوس‌ها ارائه دهند.
گزارشات هواشناسی سالانه نیز یک روش مطالعاتی دیگر هستند که از طریق میانگین داده تهیه میکنند. همین اطلاعات است که در برآورد وضعیت جوی کارآیی دارد. فراموش نکنید که منظور از آب و هوا همان رخدادهایی است که هماکنون در خارج از پنجره منزل شما در حال وقوع است. زمانی که وضعیت آب و هوا در طول چندین سال مشخص باشد، میتوان از آن میانگین گرفت.
پرتاب شناور تحقیقاتی به اقیانوس
ارقام به دست آمده میتوانند تصویر روشن‌تری از شرایط غالب یا همان اقلیم ارائه دهند. به عنوان مثال در استرالیا بیش از ۲۰۰ سال است که میزان درجه حرارت و بارندگی ثبت شده است. اقلیم، تغییرات محلی آب و هوا را در طولانیمدت نشان میدهد.
این روزها به دلیل افزایش احتمال خطا خصوصا به واسطه تاثیر پدیده جزایر حرارتی در شهرها، میزان درجه حرارت هوا را از طریق ماهوارهها نیز اندازهگیری میکنند. سطوح تیره رنگ اعم از نمای ساختمان‌ها، خیابان‌ها و بالاخص وسایل نقلیه موتوری گرمای گسیل شده از سوی خورشید را در خود جذب کرده و آن‌ها را با طول موج بالا به هوا گسیل میکنند. جزایر حرارتی تاثیر به سزایی در خطای اندازهگیری درجه حرارت در شهرها دارند.
تصاویر ماهواره‌ای
تصاویر ماهواره‌ای نیز در سال‌های اخیر نشان داده‌اند که میزان یخ قطب شمال در فصل تابستان کاهش چشمگیری نسبت به دهه ۱۹۸۰ میلادی داشته. افزایش درجه حرارت در قطب شمال نسبت به سایر نقاط روی کره زمین محسوستر بوده است. کارشناسان می‌گویند که هر ساله مسیر رفت و آمد کشتی‌ها در قطب شمال نسبت به سال‌های گذشته وسیع‌تر میشود.
پیش‌بینی آب و هوا سر سال بیش از پیش دشوار میشود با این وجود کماکان روش‌های نوینی برای چنین مطالعاتی ارائه میشود.
کاهش سطح یخ باعث میشود که تشعشعات خورشید که پیش‌تر به دلیل سطح شفاف یخ منعکس میشدند، به واسطه سطح تیره آب بیش‌تر جذب شوند. نتیجه نیز چیزی به جز افزایش درجهحرارت آب دریاها نخواهد بود.
دانشمندان می‌گویند که اگر روند افزایش درجه حرارت در قطب شمال کماکان ادامه داشته باشد، جریان بزرگ اقیانوسی که آب گرم مناطق حارهای را به سمت سواحل اروپا و نهایتا قطب شمال میراند؛ یا به کلی از بین خواهد برد و یا این که از سرعت آن به نحو چشمگیری خواهد کاست.
اهمیت این جریان اقیانوسی به این دلیل است که آب گرم پس از رسیدن به قطب سرد میشود و رفته رفته به اعماق میرود و با خود اکسیژن را به اعماق خواهد برد. پیامد هر گونه اختلال در این جریان نیز چیزی به جز سردتر شدن قاره اروپا و افزایش سطح آب در سواحل بسیاری از کشورها نخواهد بود.
مجموع موارد فوق نشان میدهد که روش‌های مطالعاتی آب و هوا بسیار گسترده‌تر از آن چیزی است که ما تصور می‌کنیم. با این وجود همچنان تجزیه و تحلیل وضعیت‌های آب و هوا کنونی کار دشواری است و دانشمندان نمی‌توانند به راحتی در چنین مواردی تصمیم‌گیری کنند.
منبع: powerhousemuseum ،csiro ،globalissues
