أنشأ الدكتور علا بيرسون وغيره من علماء MOSAiC أداة علمية في المحيط المتجمد الشمالي الأوسط. الائتمان: ديزي دون لجيزة الكربون
تجري حاليا أكبر حملة بحثية قطبية في العالم في القطب الشمالي. الحملة التي استمرت لمدة عام ، والمعروفة باسم مرصد الانجراف متعدد التخصصات لدراسة المناخ في القطب الشمالي (فسيفساء) ، يضم 300 باحث من 19 دولة. من سفينة محاصرة في جليد البحر ، يجري العلماء قياسات يمكن أن تساعد في تحويل نماذج المناخ. كاتب العلوم في مجلة Carbon Carbon ديزي دان انضم إلى الحملة لمدة ستة أسابيع الأولى في خريف عام 2019. هذا هو ثالث من أربع مقالات تركز على بعثة MOSAiC.
بالنسبة للسفن التي تبحر بالقرب من القطب الشمالي ، تشكل أحداث قليلة مخاطر أكبر من العاصفة في القطب الشمالي.
يمكن أن تطلق العواصف القطبية الشمالية العنان لرياح شديدة الارتفاع ، تؤدي إلى تضخم المحيط ، مما يؤدي إلى تضخم الأمواج عدة أمتار. هذا لا يجعل الحياة في البحر لا تطاق للبحارة فحسب ، بل يجعل أيضًا التنقل في القطب الشمالي - وجبالها الجليدية - أكثر صعوبة.
يمكن للرياح القوية أيضًا أن تمزق جليد البحر ، مما يؤدي إلى تكسرها وتحركها في اتجاهات مختلفة. يشير مجال بحثي متنامٍ إلى أن تأثير الرياح العاصفة على الجليد البحري يمكن أن يكون أكبر مما كان يُعتقد سابقًا - ومن المحتمل أن يكون مهمًا للتنبؤات بفقدان الجليد في المستقبل.
هناك أدلة ناشئة أيضًا تشير إلى أن عواصف القطب الشمالي يمكن أن تؤثر على الطقس بعيدًا عن القطبين.
"الإجابة المختصرة هي أن هناك بعض التأثير على خطوط العرض الوسطى من الأعاصير القطبية الشمالية ، لكننا لا نعرف ما الذي يحدث ذلك" الدكتور علا بيرسون، عالم الأرصاد الجوية القطبية من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (نوا).
بيرسون هو واحد من 600 شخص يشاركون في MOSAiC ، وهي أكبر بعثة بحثية في القطب الشمالي حاولت على الإطلاق. (موجز الكربون انضم مؤخرا الحملة لمدة ستة أسابيع الأولى.)
كجزء من الرحلة الاستكشافية ، أنشأ بيرسون وزملاؤه مجموعة من الأدوات لقياس الجوانب المختلفة لعواصف القطب الشمالي - بدءًا من سرعة الرياح التي يجلبونها إلى حجم تأثيرها على الجليد البحري.
يمكن أن يساعد جمع مثل هذه البيانات في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول عواصف القطب الشمالي ، مثل كيف يمكن أن تؤثر على الجليد على المدى الطويل وظروف المناخ وكيف ، إن وجدت ، يمكن أن تتحول استجابة لتغير المناخ.
ملفوف
العواصف القطبية - تسمى أيضًا الأعاصير القطبية أو القطبية - هي أنظمة الضغط المنخفض التي تؤثر على المحيط المتجمد الشمالي والكتل الأرضية القريبة منه ، بما في ذلك جرينلاند وشمال كندا وشمال أوراسيا. في عاصفة القطب الشمالي ، تدور اللوالب الهوائية عكس اتجاه عقارب الساعة.
يُظهر الرسم المتحرك أدناه حركة عواصف القطب الشمالي عبر المنطقة القطبية الشمالية في عام 2012 - أ عام قياسي منخفض للجليد البحري. في الرسوم المتحركة ، يتم تمثيل حركة الرياح السطحية بواسطة سهام صغيرة ملونة حسب السرعة.
حركة العواصف الصيفية عبر القطب الشمالي في عام 2012. الائتمان: استوديو التصور العلمي التابع لناسا / غودارد لرحلات الفضاء
يقول بيرسون إن العواصف القطبية الشمالية يمكن أن تتشكل داخل وخارج المنطقة القطبية. "يبدو أن بعضها نشأ كأن الأعاصير قادمة من خطوط العرض السفلى وتتحرك في القطب الشمالي. يبدو أن الأعاصير الأخرى في القطب الشمالي تتطور في منطقة القطب الشمالي. "
يمكن أن تتشكل العواصف التي تنشأ في القطب الشمالي عندما يكون هناك اضطراب في "التروبوبوز"- الجزء من الغلاف الجوي الذي يعمل كطبقة حدودية بين التروبوسفير وطبقة الستراتوسفير ، كما يقول بيرسون. "يمكن أن تكون هذه الاضطرابات طويلة العمر للغاية ، وإذا كانت الظروف مناسبة ، فيبدو أنها تؤدي إلى إعصار منخفض المستوى."
بالمقارنة مع العواصف الاستوائية (المعروفة باسم الأعاصير or الأعاصير وفقًا لمكان وجودهم) ، كان هناك القليل من الأبحاث حول عواصف القطب الشمالي ، كما يقول بيرسون.
ويعزى ذلك إلى حد كبير إلى أنه ، مقارنة بالعواصف التي تحدث في مناطق خطوط العرض الوسطى ، تؤثر الأعاصير القطبية الشمالية على قلة قليلة من الناس. ومع ذلك، انخفاض الجليد البحري السريع يسهل التنقل في القطب الشمالي لفترات أطول من العام. هذا بدوره أثار شرارة في كليهما تجاري و سائح النشاط في القطب الشمالي - مما يجعل الحاجة إلى فهم عواصف القطب الشمالي أكثر إلحاحًا.
هناك أيضًا بعض الأدلة التي تشير إلى أن التغير المناخي قد يؤدي إلى زيادة تواتر عواصف القطب الشمالي البروفيسور جيني هتشينغز، عالم MOSAiC وباحث في ديناميات الجليد البحري من جامعة ولاية أوريغون. "يبدو أن هناك زيادة في نشاط الإعصار حتى القطب الشمالي" ، أخبرت كاربون سيرف.
ومع ذلك ، فإن نقص البيانات التاريخية عن عواصف القطب الشمالي يجعل من الصعب تحديد ما إذا كان هناك اتجاه متزايد ، كما يقول بيرسون:
"هناك بعض الدلائل على أن الأعاصير القطبية الشمالية قد تكون أكثر تواترا الآن ، ولكن المشكلة هي أنه ليس لدينا الكثير من القياسات من قبل. ربما كان التردد المنخفض السابق الذي لاحظناه يرجع إلى حقيقة أن نماذجنا ، أو عمليات إعادة بناء الماضي ، ليست كاملة بما فيه الكفاية. "
يقول بيرسون: هناك جانب آخر للعواصف في القطب الشمالي لم يحصل العلماء على صورة واضحة عنها وهي بنيتهم المادية.
يبدو أن للأعاصير القطبية الشمالية بنية مختلفة عن الأعاصير ذات خطوط العرض الوسطى. كانت هناك بعض الدراسات خلال العامين إلى الأربع سنوات الأخيرة التي اقترحت أن لديهم بنية رأسية أكثر مماثلة لإعصار من إلى عاصفة متوسطة الطول. "
خلال حملة MOSAiC ، يهدف إلى جمع البيانات حول الهيكل الرأسي لعواصف القطب الشمالي. تتركز الحملة حول Polarstern ، وهي كاسحة ثلجية ألمانية تم تجميدها عمداً في جليد البحر. سوف تنجرف السفينة بشكل سلبي مع الجليد أثناء تحركها شمالًا خلال العام المقبل.
خريطة تبين طريق بولارستيرن من مغادرتها ترومسو في 20 سبتمبر 2019 إلى حوالي 85 درجة شمالًا في المحيط المتجمد الشمالي الأوسط ، حيث ربطت نفسها بعائمة جليدية في 6 أكتوبر 2019 (أحمر). يوضح السهم المسقوف بالقش المنطقة التي قد تنجرف بها السفينة في رحلتها التي تمتد لمدة عام ، والتي ستنتهي بالقرب من مضيق Fram. الائتمان: توم براتر للكربون موجز
لدراسة تركيبة عواصف القطب الشمالي ، سيحتاج بيرسون وزملاؤه إلى الانتظار حتى يعبروا السفينة. سيقومون بعد ذلك بجمع بيانات عن العواصف باستخدام سلسلة من الأدوات ، بما في ذلك بالونات الطقس ، والتي تلتقط التغيرات في درجة حرارة الغلاف الجوي والضغط والرطوبة والرياح. وسيستخدمون أيضًا رادارات الطقس المتخصصة ، التي تستخدم موجات الراديو للكشف عن التغيرات في هطول الأمطار وسرعة الرياح.
سوف تتخذ مجموعة الأدوات قياسات على ارتفاعات مختلفة في الجو أثناء العاصفة. من خلال تجميع هذه المعلومات معًا ، يأمل الباحثون في معرفة المزيد عن البنية الرأسية لتمرير عواصف القطب الشمالي.
يورجن غرايزر يطلق بالوناً جوياً على سطح مروحية بولارستيرن. 22 سبتمبر 2019. الائتمان: استير هورفاث
كسر الجليد
بالإضافة إلى دراسة بنية عواصف القطب الشمالي ، سيحاول باحثو MOSAiC أيضًا الحصول على صورة لكيفية تأثيرهم على جليد البحر. بيرسون يقول:
"ما لاحظه الناس في السنوات القليلة الماضية هو أنه عندما يكون لدينا إعصار كبير في القطب الشمالي ، يختفي الجليد البحري".
حدث مثال درامي على هذا في 2012، عندما تعرضت المنطقة القطبية الشمالية لعاصفة قوية بطيئة الحركة في أغسطس. استمر الإعصار ما يقرب من أسبوعين ، مما تسبب في هطول أمطار غزيرة و 30mph الرياح.
في تلك السنة ، بلغ الجليد البحري في القطب الشمالي أدنى مستوى مسجل. من المحتمل أن تكون العاصفة قد لعبت دوراً في دفع التراجع السريع في الجليد البحري.
لقد افترض العلماء أن العاصفة عززت فقدان الجليد عن طريق التسبب في انهيار الجليد ، وتركه أكثر عرضة للانصهار. يقول الباحثون إن الرياح العاصفة ربما دفعت الجليد إلى المياه الدافئة ، مما زاد من ذوبانه.
ومع ذلك ، فقد جادل باحثون آخرون أن العاصفة لعبت فقط دورا ثانويا في انخفاض قياسي.
A دراسة نشرت في عام 2013 تحليل تأثير العاصفة باستخدام نمذجة المناخ. أجرى الباحثون مجموعتين من المحاكاة: واحدة تعكس ظروف القطب الشمالي في عام 2012 مع عاصفة أغسطس وشملت واحدة تعكس ظروف عام 2012 دون العاصفة.
وجد البحث أنه في كلتا المجموعتين من عمليات المحاكاة ، انخفض الجليد البحري في القطب الشمالي إلى مستوى قياسي جديد. ومع ذلك ، في عمليات المحاكاة بما في ذلك العاصفة ، تم تعيين مستوى قياسي منخفض قبل حوالي 10 أيام في المحاكاة دون العاصفة.
وقال الباحثون إن النتائج تشير إلى أن عوامل أخرى كانت أكثر أهمية لظروف الجليد المنخفض القياسية التي شوهدت في عام 2012. على سبيل المثال ، في ذلك العام ، كانت درجات حرارة الصيف في القطب الشمالي أكثر دفئًا من المتوسط وتألفت كتلة الجليد إلى حد كبير من "الجليد في السنة الأولى"- الجليد الشباب الذي هو أكثر عرضة للذوبان.
يتغير مدى الجليد البحري في القطب الشمالي الذي يقل عمره عن عام واحد (أزرق فاتح) إلى جليد عمره أربع سنوات وما فوق (أزرق غامق) بمرور الوقت. يظهر النطاق في الأسبوع نفسه (22-28 أكتوبر) من 1985-2019. مصدر البيانات: المركز الوطني لبيانات الثلوج والجليد. الرسم البياني من خلال موجز الكربون باستخدام Highcharts
في حين ساعدت الدراسة على تسليط الضوء على إعصار عام 2012 ، فإن التأثير الحقيقي لعواصف القطب الشمالي على الجليد البحري لا يزال غير معروف إلى حد كبير. "نظرنا فقط في عاصفة واحدة كبيرة ،" محمد دراسة المؤلف المشارك الدكتور رون ليندساي، من جامعة واشنطن في عام 2013. "إذا كنا نريد أن نفهم كيف ستؤثر العواصف على الغطاء الجليدي في المستقبل ، فنحن بحاجة إلى فهم تأثير العواصف في ظروف مختلفة".
أحد الأهداف البحثية لبعثة MOSAiC هو دراسة تأثير عواصف القطب الشمالي على الجليد البحري لمدة عام كامل ، في ظل مجموعة واسعة من الظروف.
في دائرة نصف قطرها 50 كيلومترا حول معسكر الجليد الرئيسي في MOSAiC ، والعلماء تثبيت شبكة من المحطات البحثية العائمة. هذه المحطات هي موطن لسلسلة من الأدوات التي ، للعام المقبل ، سوف تتخذ قياسات شبه مستمرة للتغيرات في الغلاف الجوي والجليد البحري والمحيط.
واحدة من هذه الصكوك ، أ تمزلج معدني عملاق سوف تستخدم من قبل بيرسون وزملاؤه ، لدراسة العواصف في القطب الشمالي. يتم تغطية الزلاجة بواسطة قطع مختلفة من المعدات التي تقيس التغيرات في الغلاف الجوي.
أهم جزء في المجموعة لمراقبة عواصف القطب الشمالي العابرة هو "مقياس شدة الريح الصوتي" - أداة تخرج من جانب الزلاجة تستخدم الموجات الصوتية لقياس التغيرات في سرعة الرياح واتجاهها.
الدكتور علا بيرسون وزميل له يربطان مقياس شدة الصوت الصوتية بأداة علمية في المحيط المتجمد الشمالي الأوسط. الائتمان: ديزي دون لجيزة الكربون
تتميز الزلاجة أيضًا بنظام GPS متقدم ، والذي يسمح للباحثين بتتبع موقع الجليد العائم في الوقت الفعلي.
باستخدام هذه الأدوات ، يخطط الباحثون لمراقبة سرعة وقوة الرياح أثناء العواصف - وما إذا كانت هذه الرياح تتسبب في تكسر الجليد البحري وتحركه في اتجاهات مختلفة.
يقول هتشينغز: "نأمل أن نكون قادرين على تحديد استجابة الجليد خلال الإعصار ومعرفة ما إذا كانت الرياح العاتية الناجمة عن الأعاصير تتسبب في تباعد الجليد".
البحث محفوف بالمخاطر. قد تتسبب العاصفة الشديدة بشكل خاص في انقسام الجليد البحري إلى قسمين أو الانقسام تمامًا ، مما يؤدي إلى سقوط أدوات الباحثين في المحيط.
يقول: "هذا شيء سيكون مثيراً للاهتمام أن نرى ، ما هي طوف الجليد التي تبقى في النهاية - والتي لا تفعل ذلك" الدكتور توماس كرومبين، باحث في الجليد البحري من AWI وزعيم رحلة بحرية على متن Akademik Fedorov.
نأمل أن تلقي القياسات التي تم إجراؤها حتى نهاية البعثة في سبتمبر 2020 مزيدًا من الضوء على تأثير عواصف القطب الشمالي على الغطاء الجليدي.
العواصف هاربا
أحد أسباب حرص علماء MOSAiC على جمع بيانات عن عواصف القطب الشمالي هو أن بعض الأدلة تشير إلى أنها قد تؤثر على الظروف المناخية بعيدًا عن القطبين.
هذا لأنه ، في ظل ظروف معينة ، يبدو أن الطقس في القطب الشمالي يمكن أن يهرب من المنطقة القطبية ويصل إلى أسفل في خطوط العرض الوسطى ، كما يقول بيرسون.
مثال على ذلك حدث في أوائل عام 2019 ، عندما ضربت أجزاء من الولايات المتحدة وكندا من قبل المفاجئة الباردة المدقع التي أرسلت درجات الحرارة تنخفض إلى -17C و تحت.
رجل يحفر سيارة شيفروليه حمراء من مكان وقوف السيارات في الصباح. تورنتو كندا. 29 يناير 2019. الائتمان: تورونتون / علمي ألبوم الصور
رغم ذلك العلم ليس مؤكد بعد، يبدو أن عواصف القطب الشمالي يمكن أن تتحرك من القطب الشمالي إلى خطوط العرض الوسطى عندما يكون هناك اضطراب في "دوامة قطبية الستراتوسفيرية”- نظام طقس منخفض الضغط يقع على ارتفاع حوالي 50 كم فوق القطب الشمالي.
عند الاضطراب ، يمكن أن تضعف الدوامة القطبية - مما يسمح للطقس البارد الذي تحتويه عادة بالانتشار إلى خطوط العرض الوسطى. يقول بيرسون: "[هذا] يجلب الكثير من الهواء البارد ويدور كثيرًا من العواصف وتساقط الثلوج".
يوضح الرسم البياني أدناه كيف يمكن لدوامة قطبية ضعيفة أن تسمح للطقس القطبي الشمالي البارد بالهروب من القطب الشمالي.
العلم وراء الدوامة القطبية. الائتمان: NOAA
على الرغم من أن خطوط العرض الوسطى شهدت العديد من اللقطات الباردة البارزة في السنوات الأخيرة ، إلا أنه لم يتضح بعد ما إذا كانت مثل هذه الأحداث أصبحت أكثر احتمالًا ، كما يقول بيرسون.
من خلال جمع البيانات حول تحركات عواصف القطب الشمالي على مدار MOSAiC ، يأمل في الحصول على فهم أفضل لعدد المرات التي يسافرون فيها خارج القطب الشمالي. "الجواب المختصر هو أن هناك بعض التأثير على خطوط العرض الوسطى من الأعاصير القطبية الشمالية ، لكننا لا نعرف ما الذي يحدث ذلك".
نبذة عن الكاتب
كان ديزي دون واحدًا من خمسة صحفيين تم اختيارهم للإبلاغ عن MOSAiC. تمت تغطية تكاليفها بمجرد مغادرتها ترومسو من قبل معهد ألفريد فيجنر ، الذي نظم الحملة.
هذه المادة ظهرت أصلا كربون بريf
كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ
تغير المناخ: ما يحتاج الجميع إلى معرفته
جوزيف روم
التمهيدي الأساسي على ما سيكون موضوع تعريف عصرنا ، تغير المناخ: ما يحتاج الجميع إلى معرفته هي نظرة عامة واضحة على العلوم والصراعات والآثار المترتبة على كوكبنا الدافئ. من جوزيف روم ، كبير مستشاري العلوم في ناشيونال جيوغرافيك سنوات من العيش تحت الخطر سلسلة واحدة من "الناس 100 الذين يغيرون أمريكا" في رولينج ستون تغير المناخ يقدم إجابات سهلة الاستخدام وصارمة من الناحية العلمية على أصعب الأسئلة (وأكثرها تسييسًا) المحيطة بما اعتبره عالم المناخ لوني تومبسون "خطرًا واضحًا وحاضرًا على الحضارة". متاح في أمازون
تغير المناخ: علم الاحترار العالمي ومستقبل طاقتنا الطبعة الثانية
بقلم جيسون سميردون
هذه الطبعة الثانية من تغير المناخ هو دليل يمكن الوصول إليها وشاملة للعلوم وراء الاحتباس الحراري. يتضح بشكل رائع ، يتم توجيه النص نحو الطلاب في مجموعة متنوعة من المستويات. يقدم كل من إدموند ماثيز وجايسون سميردون مقدمة واسعة ومفيدة للعلم الذي يقوم عليه فهمنا لنظام المناخ وتأثيرات النشاط البشري على ارتفاع حرارة كوكبنا. يصف ماثيز وسميردون الأدوار التي يقوم بها الغلاف الجوي والمحيطات. لعب في مناخنا ، وإدخال مفهوم توازن الإشعاع ، وشرح التغيرات المناخية التي حدثت في الماضي. كما أنها توضح بالتفصيل الأنشطة البشرية التي تؤثر على المناخ ، مثل انبعاثات غازات الدفيئة والهباء الجوي وإزالة الغابات ، وكذلك آثار الظواهر الطبيعية. متاح في أمازون
علم تغير المناخ: دورة تدريبية عملية
بقلم بلير لي ، ألينا باخمان
يستخدم علم تغير المناخ: دورة تدريبية عملية النص و 18 نشاطًا عمليًا لشرح وتعليم علم الاحترار العالمي وتغير المناخ ، وكيف يتحمل البشر المسؤولية ، وما الذي يمكن فعله لإبطاء أو إيقاف معدل الاحترار العالمي وتغير المناخ. هذا الكتاب هو دليل كامل وشامل لموضوع بيئي أساسي. تشمل الموضوعات التي يتناولها هذا الكتاب ما يلي: كيف تنقل الجزيئات الطاقة من الشمس لتسخين الغلاف الجوي ، وغازات الدفيئة ، وتأثير الاحتباس الحراري ، والاحتباس الحراري ، والثورة الصناعية ، ورد فعل الاحتراق ، وحلقات التغذية الراجعة ، والعلاقة بين الطقس والمناخ ، وتغير المناخ ، أحواض الكربون ، الانقراض ، بصمة الكربون ، إعادة التدوير ، والطاقة البديلة. متاح في أمازون
من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.
