الشهر: مارس 2023

هل تعتقد أن نهر الأمازون هو أكبر نهر في العالم؟ نظريًا، يعتبر نهر الأمازون النهر الأكبر على سطح الأرض، لكن هناك أنهار يشكل حجمها ضعف حجم نهر الأمازون وتوجد في الغلاف الجوي.

تتميز أنهار الغلاف الجوي بطولها ونطاقاتها الضيقة المكونة من بخار المياه المركَّز الذي ينتج عنه كميات كبيرة من الأمطار. وتتوفر أنهار الغلاف الجوي على نطاق عالمي، حيث تقوم بنقل الرطوبة من المناطق المدارية إلى خطوط العرض العليا ويمكن أن تؤثر بشكل كبير على طريقة عيش الأفراد.

قالت كايلي ماتنغلي، من جامعة ويسكونسن:”تعتبر أنهار الغلاف الجوي مسؤولة عن مجموعة من الآثار الهامة التي تحدث في خطوط العرض الوسطى والقطبية والتي تشمل الفيضانات والتأثير على مصادر المياه وذوبان الصفائح الجليدية القطبية”.

وذكر كل من يونغ زو وريجينالد نويل، الباحثان اللذان صاغا مصطلح “أنهار الغلاف الجوي”، في ورقتهما البحثية التي نُشرت عام 1998 أن أنهار الغلاف الجوي تشكل أكثر من 90% من كميات بخار المياه المنقولة ما بين الشمال والجنوب.

ويتراوح عدد الأنهار الموجودة في نصف الكرة الأرضية من ثلاثة إلى خمسة أنهار، وقد يتمتع النهر الواحد بتدفق مياه أكبر من نهر الأمازون يصل تقريبًا لـ 6,592 كيلو متر مكعب من المياه في كل عام، أي ما يعادل أكثر من مجموع أكبر سبعة أنهار في العالم.

وتساهم أنهار الغلاف الجوي في تجديد احتياطي مخزون المياه وإعادة توزيعها في النظام الأرضي، إلا أنها قد تلحق الضرر بالأماكن التي تترسب فيها مياهها.

لوحظ في الآونة الأخيرة وجود علاقة وثيقة تربط ما بين العديد من الظروف الجوية والمناخية الصعبة كالفيضانات القوية والرياح الشديدة من جهة وأنهار الغلاف الجوي من جهة أخرى، حيث تقوم هذه الأنهار المليئة بالرطوبة التي تمتد من المناطق المدارية نحو القطب كأحزمة ناقلة لكميات كبيرة من الرطوبة المدارية إلى الأنظمة الجوية لتعزز كثافة الأمطار هناك. لذلك، يرتبط هطول الأمطار القياسي بأنهار الغلاف الجوي التي تصل إلى اليابسة.

الجدير بالذكر أن الأمطار الناتجة عن أنهار الغلاف الجوي لا تتكون بشكل سريع ومفاجئ، بل تمر عبر مختلف الظروف الجوية خلال رحلتها. فعندما تكون الظروف الجوية مناسبة للهطول، يتم إنتاج المياه على شكل مطر أو ثلج كما هو الحال في المناطق الجبلية التي تستحوذ على الرطوبة في أنهار الغلاف الجوي حالما تتحرك الرياح نحو لأعلى باتجاهها.

ظاهرة قديمة جديدة

لوحظ وجود أنهار الغلاف الجوي في السماء منذ ملايين السنين على الرغم من اكتسابها الاسم في العام 1998. لذلك، فهي لا تعتبر ظاهرة جديدة. لكن لماذا برزت أنهار الغلاف الجوي بشكل ملحوظ في العصر الحالي؟

بسبب مشكلة تغير المناخ.

وإضافة إلى أن مصطلح “أنهار الغلاف الجوي” هو مصطلح هام ومتعدد الاستخدامات، قالت كايلي: “يساهم المصطلح المجازي (أنهار الغلاف الجوي) في تسهيل نقل الأفكار العلمية بشكل واضح بين سكان المنطقة. ففي كاليفورنيا مثلًا ، يحظى المصطلح بأثر بارز في مجال ربط الأفراد ما بين التجارب المناخية الشخصية والعمليات التي يتم توظيفها على نطاقات واسعة في المنظومة المناخية”.

ويعتبر الفهم الشامل لأنهار الغلاف الجوي أمرًا في غاية الأهمية في مجال تحسين عمليات التنبؤ المناخي الرامي إلى رفع مستوى إدارة مصادر المياه والتنبؤ بمخاطر الفيضانات، على الرغم من تأثر تلك الأنهار بمشكلة تغير المناخ.

ركزت البحوث السابقة على العلاقة ما بين الأنماط المناخية وتطور أنهار الغلاف الجوي، لكن بوجود تغير المناخ قد تصبح هذه الخصائص عرضة للتغيرات والتي يمكن بالتالي أن تزيد من صعوبة التنبؤ.

يعتبر سقوط الأمطار الناتجة عن أنهار الغلاف الجوي بكميات كبيرة في منطقة الشرق الأوسط أمرًا نادر جدًا، وإن حدث ذلك فإنه يُستفاد منها في سقي الواحات والمحاصيل وغسل الغبار والأتربة التي تتراكم في المدن. ولكن قد يكون حجم الضرر الناجم عن تلك الأمطار أكبر من حجم الفائدة المرجوة.

ولا تزال المعلومات المتوفرة عن دور أنهار الغلاف الجوي في صناعة الكوارث الطبيعية المناخية والفيضانات قليلة في منطقة الشرق الأوسط، على الرغم من توفر عدد كبير من البحوث التي توضح تلك الآثار في أوروبا ومنطقة غرب الولايات المتحدة.

وفي سياق متصل، تمت ملاحظة أثر أنهار الغلاف الجوي في حدوث فيضانات كبيرة في مارس 2019 في إيران ساهمت في إلحاق الضرر بثلث البنية التحتية هناك، كما شوهدت العديد من حالات الوفيات التي بلغت 76 حالة. بدأ النهر رحلته التي امتدت لمسافة 9,000 كيلومتر في المحيط الأطلسي ووصلت إلى منطقة اليابسة فوق جبال زاغروس، كما امتدت لمسافات فوق شمال إفريقيا لوجود بعض الظروف المناخية الخاصة لذلك والتي تشمل ارتفاع درجات الحرارة غير الطبيعي فوق سطح البحر.

هل يمكن اعتبار ارتفاع درجات الحرارة فوق سطح البحر مؤشرًا لظاهرة الاحتباس الحراري؟ تتجاوز كمية الرطوبة التي تم نقلها عبر هذا النهر الجوي الـ 150 ضعف تدفق أربعة أنهار رئيسة مجتمعة مع بعضها في المنطقة كنهر دجلة ونهر الفرات ونهر كارون ونهر كرخة، ولا يزال سكان تلك المنطقة يعانون من تبعات ذلك.

شكل ذلك النهر الجوي في عام 2019 حالة فريدة من نوعها، وقد تمتد أنهار الغلاف الجوي لفترات أطول كما هو الحال في الأعاصير وعلى نطاقات أوسع وأكثر تدفقًا. وساهمت الدراسات الحديثة في نمذجة الطريقة التي ستتغير فيها أنهار الغلاف الجوي في العقود القادمة، حيث سيساهم ارتفاع درجات الحرارة في كوكب الأرض في زيادة نسبة تبخر المياه، وبالتالي تزداد نسبة الرطوبة في الغلاف الجوي وتزداد شدة العواصف.

الرياح الحارة والباردة

تتزايد عمليات البحث لفهم نشأة أنهار الغلاف الجوي في المناطق القطبية نظرًا لتكونها بالقرب من الأقطاب، وهو ما يتيح لها نقل كميات كبيرة من الرطوبة والحرارة. وتلعب أنهار الغلاف الجوي دورًا ملحوظًا خلال فترة زمنية قصيرة تشمل حدوث ذوبانات كبيرة للصخور الجليدية في منطقة القطب الشمالي والقطب الجنوبي في السنوات الأخيرة.

تعزي كايلي حدوث ذلك لعدة من الأسباب، حيث قالت: “أثبتت البحوث حتى الآن قدرة أنهار الغلاف الجوي على زيادة الذوبان الجليدي نتيجة الاحتباس الحراري الذي يعزز عمليات التبخر وبالتالي تتشكل السحب التي تعكس الحرارة مرة أخرى على السطح. إضافة لذلك، ترتبط أنهار الغلاف الجوي بشكل وثيق بالجبهات الجوية التي تعلو المحيط الجنوبي، الأمر الذي يعزز بالمقابل ديناميكيات الأعاصير في المناطق القريب من منطقة القطب الجنوبي”.

يعتبر تكون الأعاصير عاملًا رئيسًا في هذا المجال، وتساهم زيادة تكرار أنهار الغلاف الجوي وارتفاع كثافتها في تفاقم المشكلة، وبدورنا لن نركز على تكوّن الجرَف الجليدية فقط.

قال كايلي: “يؤكد تحليلنا للحدث الجليدي (بولينيا) في سبتمبر 2017، وهي كتلة محيطية غير متجمدة ظهرت في كتلة جليدية خلال فصل الشتاء في المنطقة القطبية الجنوبية، على أن أنهار الغلاف الجوي التي سببت ذلك كانت ذات كثافة قياسية عالية. ونتج عن هذه الأنهار أيضًا تساقط أعلى كميات من الثلوج فوق المنطقة المعنية بالدراسة، ولكن ساهمت درجات الحرارة المرتفعة في ارتفاع درجة حرارة الثلج الذي عزز ذوبان الجليد وحال دون إعادة عملية التجمد”.

ويتوقع أن يزيد نشاط أنهار الغلاف الجوي في ظل ارتفاع درجات حرارة المناخ، وهو أمر يثير العديد من المخاوف على صعيد ذوبان الجليد في البحار خلال فصل الشتاء في القارة القطبية الجنوبية.

ومن جهة أخرى، يعمل الجرف الجليدي (بولينيا) ضمن مناطق الجليد البحري في نصفي الكرة الأرضية كواحات تساهم في تهيئة الحياة البحرية للثدييات كالحوت البحري (بيلوغا) ووحيد القرن وغيرها من الحيوانات البحرية.

تحدث جُرَف البولينيا الجليدي، كالجرف الجليدي في المياه الشمالية بين كندا وغرينلاند، في نفس المكان والزمان في كل عام، حيث يمكن للحيوانات في تلك المناطق التكيف مع هذا النظام، كما هو الحال أيضًا في الجرف الجليدية في منطقة مكموردو ساوند في المنطقة القطبية الجنوبية التي تساهم في توفير مكان هام في فصل الشتاء مزود بالغذاء لمستعمرات طيور البطريق في كيب رويدس.

وتتمثل المشكلة في هذا السياق في كثافة أنهار الغلاف الجوي التي تؤثر على مساحات واسعة بشكل أكبر من تأثير الجرَف الجليدية الطبيعية (بولينيا)، الأمر الذي قد يعيق توسع الجليد البحري حول الجرف الجليدي، مما يؤدي إلى بقائه كمنطقة مفتوحة.

وبحث جوناثون ويل، باحث الدكتوراه في جامعة غرونوبل ألب، آثار أنهار الغلاف الجوي في القطب الجنوبي.

وقال جوناثون: “تشهد القارة القطبية الجنوبية، كغيرها من الصحاري الأخرى في العالم، هطول أمطار بنسب كبيرة في كل عام. وقد يكون تكرار الأمطار قليلًا نوعًا ما، إلا أنه يحظى بأثر ملحوظ فوق الصفائح الجليدية مسؤول عن سقوط الثلوج بنسب تتراوح ما بين 10% إلى 20% من مجموعة كميات الثلوج المتساقطة في منطقة شرق القطب الجنوبي”.

وأضاف: “تبدو تلك النسبة المئوية متواضعة إلى حد ما، إلا أنها تساهم في تعزيز اتجاهات تساقط الثلوج السنوي الإيجابي في بعض المناطق واتجاهات التساقط السلبي في مناطق أخرى. ويمكن لأنهار الغلاف الجوي كذلك التحكم بمتغيرات هطول الأمطار من عام لآخر فوق الصفائح الجليدية”.

وفي ضوء ذلك، يؤدي النشاط المتزايد لأنهار الغلاف الجوي مستقبلًا إلى تزايد تساقط الثلوج في القارة القطبية الجنوبية. وإذا قمنا بدمج تلك النتيجة مع نتائج كايلي سيتضح لنا أن الثلج هو السبب في ذوبان الجليد البحري.

بالقرب من سطح الأرض

إذا اعتبرنا أن القارة القطبية الجنوبية بعيدة جدًا لنتأثر بها، فلتتجه أنظارنا نحو جبال الألب الأوروبية الأقرب.

شهدت العقود الأربعة الماضية انخفاضًا واضحًا في عمق الثلوج في جبال الألب، وفقًا لما قالته الدكتورة ديانا فرنسيس، الأستاذة في جامعة خليفة، حيث لا يمكن إلقاء اللوم المباشر على ارتفاع درجات الحرارة في الكوكب بسبب ظهور نهر جوي جديد كان قد نشأ في البداية من منطقة شرق المحيط الأطلسي متجهًا نحو الصحراء الكبرى ومنها إلى أوروبا حاملًا معه بعض الأتربة والغبار.

قالت الدكتورة ديانا: “تلعب الغبار الدور الأكبر في ذوبان الثلوج مقارنة بدرجة حرارة الهواء المحيطة. ويتوقع أن الحدث الناجم عن الغبار في مارس 2018 نتيجة الرياح الرملية القادمة من الصحراء الكبرى إلى جبال القوقاز ، ساهم في تقليل مدة تغطية الثلوج بنسبة وصلت إلى 30 يومًا لا سيما في المرتفعات”.

تساهم ذرات الغبار العالقة في الهواء في تعزيز الأثر الإشعاعي لتبخر المياه في أنهار الغلاف الجوي، الأمر الذي يعني قيام جزيئات الهواء بالتقاط أكبر كمية ممكنة من الرطوبة، حيث تشكل جسيمات الغبار أنوية لتكاثف السحب، وبالتالي تعزيز تطوير السحب التي تمطر على الجبال الثلجية فيما بعد.

تعمل ذرات الغبار الموجودة في الثلج على إعاقة أثر ظاهرة الألبيدو (مدى قدرة الأسطح على عكس الطاقة الشمسية)، حيث تعكس ذرات الثلج الأشعة فوق البنفسجية بشكل عكسي، مما يقلل من درجة الحرارة ويحافظ على البرودة.

تؤكد الدكتورة ديانا على أن الثلوج المغطاة بالغبار لا تقوم بذلك، وإنما تساهم ظاهرة الألبيدو في الثلج الناتجة عن الغبار القادمة من الصحراء الكبرى في تسريع ذوبان الثلوج بمدة تسبق المدة الزمنية المعتادة بـ 38 يومًا.

وهذا ليس كل شيء.

تقوم ذرات الغبار المعدنية في الثلج والجليد بتغذية الطحالب الدقيقة التي تنمو هناك، وذلك لا يبدو بالأمر السيء لكن عندما تنمو الطحالب والميكروبات بكميات كبيرة فإنها تتسبب بحدوث نتوءات على أسطح الجليد والثلج تسمى بفتحات الكريوكونايت.

فإذا كانت زيادة الأمطار تسبب الأضرار في مع معظم الأحيان، فإن انحباس الأمطار أيضًا تسبب العديد من الأضرار. ومن ناحية ثانية، يساهم الفهم الشامل لمستقبل أنهار الغلاف الجوي في تعزيز دور مديري مصادر المياه على سطح الأرض.

أخبار جيدة!

ترى مهري أكباري، الأستاذة المساعدة في جامعة طهران، أنه يمكن الاستفادة من نتائجها في تطوير أنهار الغلاف الجوي في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا من خلال تعويض النقص الحاصل في مصادر المياه في هذه المنطقة الصحراوية.

تقع منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا في واجهة المناطق شبه المدارية وخطوط العرض الوسطى، ويعني هذا الموقع الجغرافي وجود حالة من عدم اليقين حول حجم التغيرات المتعلقة بهطول الأمطار في المنطقة مستقبلًا.

ولأن بخار مياه الغلاف الجوي يزداد بارتفاع درجات الحرارة، أكد باحثون من مختبر الدفع النفاث من جامعة بلمند دبي وجامعة كاليفورنيا وجامعة ولاية كاليفورنيا، في ورقتهم البحثية التي نُشرت في العام 2020 على أن زيادة هطول الأمطار سترتفع من ناحية الكثافة والتكرار في جميع أنحاء منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا.

وترى مهري أن ذلك سيكون أكثر فائدة من كونه يسبب ضررًا. وقالت: “تقع معظم المناطق القاحلة في العالم في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا. لذلك، يمكن اعتبار أنهار الغلاف الجوي مصدرًا ملائمًا للأمطار، حيث استفادت كل من إيران ومصر والسعودية من بين ما مجموعه 21 دولة من منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا من هذه الظاهرة الهامة”.

تشكل أنهار الغلاف الجوي نسبة أكثر من 30% من مجموع كميات الأمطار في منطقة في جميع أنحاء منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا، كما يرجع هطول منتصف الأمطار في بعض المناطق إلى ظاهرة أنهار الغلاف الجوي.

وقالت مهري: “يمكن الاستفادة من هذه الكميات من الأمطار وحفظها في أنظمة حفظ المياه المناسبة لمواجهة الجفاف مستقبلًا”.

في نماذج محاكاة العام 2100 التي تم تصميمها لاستعراض انبعاثات الغازات مستقبلًا، شاهدنا زيادة في تكرار أنهار الغلاف الجوي في منطقة الساحل الإفريقي الشمالي وتركيا وإيران، وهذا لا يعني وجود الجفاف في بقية أنحاء المنطقة بل على العكس هناك زيادة متوقعة في نسب الهطول في منطقة شبه الجزيرة العربية.

المزيد من الأمطار قادمة من القرن الإفريقي إلى دولة الإمارات العربية المتحدة. يسعى الجميع للحصول على كميات كبيرة من المياه لسقاية الأراضي القاحلة، لكن يحتاج السكان المحليون إلى أن يكونوا مستعدين للرياح القوية المرافقة وإمكانية حدوث الفيضانات.

ولاحظت كايلي أن الأثر الأكبر لتكرار حدوث أنهار الغلاف الجوي هو تأثيرها على الفيضانات ومصادر المياه، حيث قالت: “ستساهم أنهار الغلاف الجوي ذات الكثافة العالية في حدوث فيضانات قوية مستقبلًا، ونشهد في الوقت الحالي أمثلة على فيضانات شديدة في السنوات الأخيرة فاقم من حجمها ارتفاع درجات حرارة الغلاف الجوي التي زادت من كميات بخار المياه.

من جهة أخرى، تقول كايلي: “يسعى مدراء المياه بشكل عام إلى أن يكونوا أكثر مرونة في منهجيتهم لإدارة موارد المياه في المستقبل. وتعتبر كاليفورنيا مثالًا جيدًا في هذا السياق لأنها شهدت في السنوات القليلة الماضية عددًا من الفصول الرطبة على خلفية فترات الجفاف طويلة الأمد والاحتباس الحراري، والذي أدى إلى استنزاف خزانات المياه وحزم الثلج. ويكمن التحدي هنا في تطوير منهجيات تساهم في الاحتفاظ بالمياه التي نتلقاها جراء الهطول الكثيف للأمطار لتخطي سنوات الجفاف”.

تؤكد النماذج في مختلف أنحاء العالم أن أنهار الغلاف الجوي ستصبح أكثر كثافة وأكثر تكرارًا مع تزايد درجات الحرارة في الكوكب. ويؤكد الباحثون الذين توصلوا لهذه النماذج أيضًا على ضرورة معرفة آلية تطور أنهار الغلاف الجوي وطريقة تحركها وانتقالها وأهمية ذلك في التنبؤ بها وارتباطها بسقوط الأمطار.