Skip to main content
Global

21.1: تأثير الاحتباس الحراري وتغير المناخ

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    169195

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    درجة حرارة الأرض هي قانون التوازن

    تعتمد درجة حرارة الأرض على التوازن بين الطاقة الداخلة والخارجة من الكوكب. عندما يتم امتصاص الطاقة الواردة من الشمس، ترتفع درجة حرارة الأرض. عندما تنعكس طاقة الشمس مرة أخرى إلى الفضاء، تتجنب الأرض الاحترار. عندما يتم إطلاق الطاقة من الأرض إلى الفضاء، يبرد الكوكب. يمكن أن تسبب العديد من العوامل، الطبيعية والبشرية، تغييرات في توازن طاقة الأرض، بما في ذلك:

    • التغييرات في تأثير الاحتباس الحراري، الذي يؤثر على كمية الحرارة التي يحتفظ بها الغلاف الجوي للأرض؛
    • الاختلافات في طاقة الشمس التي تصل إلى الأرض؛
    • التغييرات في انعكاس الغلاف الجوي للأرض وسطحها.

    قام العلماء بتجميع صورة لمناخ الأرض، يعود تاريخها إلى مئات الآلاف من السنين، من خلال تحليل عدد من المقاييس غير المباشرة للمناخ مثل عينات الجليد، وحلقات الأشجار، وحجم الأنهار الجليدية، وعدد حبوب اللقاح، ورواسب المحيطات. درس العلماء أيضًا التغيرات في مدار الأرض حول الشمس ونشاط الشمس نفسها.

    يُظهر السجل التاريخي أن المناخ يختلف بشكل طبيعي على مدى مجموعة واسعة من المقاييس الزمنية. بشكل عام، يمكن تفسير التغيرات المناخية قبل الثورة الصناعية في القرن الثامن عشر بأسباب طبيعية، مثل التغيرات في الطاقة الشمسية والانفجارات البركانية والتغيرات الطبيعية في تركيزات غازات الاحتباس الحراري (GHG). ومع ذلك، لا يمكن تفسير التغيرات الأخيرة في المناخ بالأسباب الطبيعية وحدها. تشير الأبحاث إلى أنه من غير المرجح جدًا أن تفسر الأسباب الطبيعية معظم الاحترار الملحوظ، وخاصة الاحترار منذ منتصف القرن العشرين. بدلاً من ذلك، تفسر الأنشطة البشرية، وخاصة احتراقنا للوقود الأحفوري، الاحترار الحالي (الشكل\(\PageIndex{a}\)). الإجماع العلمي واضح: من خلال التغييرات في دورة الكربون، يقوم البشر بتغيير المناخ العالمي من خلال زيادة آثار شيء يعرف باسم تأثير الاحتباس الحراري.

    يوضح الرسم البياني الخطي التغيرات المتوقعة والملاحظة في درجات الحرارة بمرور الوقت
    الشكل\(\PageIndex{a}\): يوضح هذا الرسم البياني درجات الحرارة المتوقعة من نموذجين مناخيين ودرجات الحرارة المرصودة من 1880 إلى 2020. اعتبر النموذج الأول فقط العوامل الطبيعية التي يمكن أن تؤثر على درجة الحرارة ويمثلها الخط الأخضر (الأسفل). يُظهر بعض التقلبات في درجة الحرارة من خلال عدم وجود زيادة أو نقصان إجمالي. النموذج الثاني يأخذ في الاعتبار العوامل البشرية والطبيعية ويمثله الخط البرتقالي (أعلى). يظهر زيادة إجمالية في درجة الحرارة. تتطابق الملاحظات الفعلية (الأسود، الخط المسنن؛ الوسط) بشكل أوثق مع النموذج الثاني. بشكل عام، ارتفعت درجة الحرارة بنحو 1.2 درجة مئوية (2.1 درجة فهرنهايت) منذ عصور ما قبل الصناعة. تم إعادة تسمية الصورة من Efbrail (CC-BY-SA).

    يتسبب تأثير الاحتباس الحراري في احتفاظ الغلاف الجوي بالحرارة

    يستخدم البستانيون الذين يعيشون في بيئات معتدلة أو باردة البيوت الزجاجية لأنها تحبس الحرارة وتخلق بيئة أكثر دفئًا من درجات الحرارة الخارجية. هذا رائع للنباتات التي تحب الحرارة أو الحساسة لدرجات الحرارة الباردة، مثل نباتات الطماطم والفلفل. تحتوي البيوت الزجاجية على زجاج أو بلاستيك يسمح بمرور الضوء المرئي من الشمس. هذا الضوء، وهو شكل من أشكال الطاقة، تمتصه النباتات والتربة والأسطح ويسخنها. ثم يتم إشعاع بعض هذه الطاقة الحرارية إلى الخارج في شكل أشعة تحت الحمراء، وهو شكل مختلف من الطاقة. على عكس الضوء المرئي، يحجب زجاج الدفيئة الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي يحبس الطاقة الحرارية، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة داخل الدفيئة.

    تحدث نفس الظاهرة داخل السيارة في يوم مشمس. هل سبق لك أن لاحظت مدى ارتفاع درجة حرارة السيارة مقارنة بدرجة الحرارة الخارجية؟ تمر الطاقة الضوئية من الشمس عبر النوافذ وتمتصها الأسطح في السيارة مثل المقاعد ولوحة القيادة. ثم تشع هذه الأسطح الدافئة الأشعة تحت الحمراء، والتي لا يمكن أن تمر عبر الزجاج. تتسبب طاقة الأشعة تحت الحمراء المحاصرة في زيادة درجات حرارة الهواء في السيارة. تُعرف هذه العملية عمومًا باسم تأثير الاحتباس الحراري.

    تم إعداد الفيديو أدناه للأطفال، ولكنه يقدم مقدمة واضحة وبسيطة لتأثير الاحتباس الحراري.

    يحدث تأثير الاحتباس الحراري أيضًا مع الأرض بأكملها. بالطبع، كوكبنا ليس محاطًا بنوافذ زجاجية. بدلاً من ذلك، يتم تغليف الأرض بغلاف جوي يحتوي على غازات الاحتباس الحراري (GHGs). مثل الزجاج الموجود في البيوت الزجاجية، تسمح غازات الدفيئة بمرور طاقة الضوء المرئي الواردة من الشمس، ولكنها تمنع الأشعة تحت الحمراء التي تشع من الأرض باتجاه الفضاء (الشكل\(\PageIndex{b}\)). وبهذه الطريقة، فإنها تساعد في حبس الطاقة الحرارية التي ترفع درجة حرارة الهواء لاحقًا. يعتبر كونه غازًا من غازات الاحتباس الحراري خاصية فيزيائية لأنواع معينة من الغازات؛ بسبب تركيبتها الجزيئية فإنها تمتص الأطوال الموجية من الأشعة تحت الحمراء، ولكنها شفافة للضوء المرئي. بعض غازات الاحتباس الحراري البارزة هي بخار الماء (H 2 O) وثاني أكسيد الكربون (CO 2) والميثان (CH 4). تعمل غازات الدفيئة مثل البطانية، مما يجعل الأرض أكثر دفئًا بكثير مما كانت ستكون عليه بخلاف ذلك. يقدر العلماء أن متوسط درجة الحرارة على الأرض سيكون -18 درجة مئوية بدون غازات الدفيئة التي تحدث بشكل طبيعي.

    الحرارة من الإشعاع الشمسي محاصرة في الغلاف الجوي. تزيد الأنشطة البشرية من غازات الاحتباس الحراري مما يؤدي إلى تعزيز تأثير الاحتباس الحراري.
    الشكل\(\PageIndex{b}\): تأثير الاحتباس الحراري المعزز. الخطوة 1: تصل بعض الإشعاعات الشمسية إلى سطح الأرض، وينعكس بعضها مرة أخرى إلى الفضاء. الخطوة 2: تمتص الأرض والمحيطات بقية طاقة الشمس، مما يؤدي إلى تسخين الأرض. الخطوة 3: تشع الحرارة من الأرض نحو الفضاء. الخطوة 4: تحبس بعض الحرارة غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض. الخطوة 5: أدت الأنشطة البشرية مثل حرق الوقود الأحفوري والزراعة وتطهير الأراضي إلى زيادة تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. الخطوة 6: يؤدي ذلك إلى حبس الحرارة الزائدة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض.

    ما هو الاحتباس الحراري؟

    يشير الاحتباس الحراري إلى الارتفاع الأخير والمستمر في متوسط درجة الحرارة العالمية بالقرب من سطح الأرض. يحدث في الغالب بسبب زيادة تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. يتسبب الاحتباس الحراري في تغيير أنماط المناخ. ومع ذلك، فإن ظاهرة الاحتباس الحراري بحد ذاتها لا تمثل سوى جانب واحد من تغير المناخ.

    ما هو تغير المناخ؟

    يشير تغير المناخ إلى أي تغيير كبير في مقاييس المناخ الدائم لفترة طويلة من الزمن. بعبارة أخرى، يشمل تغير المناخ تغيرات كبيرة في درجات الحرارة أو هطول الأمطار أو أنماط الرياح، من بين تأثيرات أخرى، تحدث على مدى عدة عقود أو أكثر.

    غازات الدفيئة الرئيسية

    تشمل أهم غازات الدفيئة المنبعثة مباشرة من البشر ثاني أكسيد الكربون والميثان. ثاني أكسيد الكربون (CO 2) هو غاز الدفيئة الأساسي الذي يساهم في تغير المناخ العالمي الأخير. يعد ثاني أكسيد الكربون مكونًا طبيعيًا لدورة الكربون، ويشارك في أنشطة مثل التمثيل الضوئي والتنفس والانفجارات البركانية وتبادل المحيط والغلاف الجوي. تطلق الأنشطة البشرية، ولا سيما حرق الوقود الأحفوري والتغيرات في استخدام الأراضي، كميات كبيرة جدًا من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع تركيزه في الغلاف الجوي.

    زادت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 45٪ منذ عصور ما قبل الصناعة، من حوالي 280 جزءًا في المليون (ppm) في القرن الثامن عشر إلى 409.8 جزء في المليون في عام 2019 (الشكل\(\PageIndex{c}\)). مستوى ثاني أكسيد الكربون الحالي أعلى مما كان عليه منذ 800,000 عام على الأقل، بناءً على أدلة من عينات الجليد التي تحافظ على غازات الغلاف الجوي القديمة (الشكل\(\PageIndex{d-f}\)). تطلق الأنشطة البشرية حاليًا أكثر من 30 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كل عام. في حين أن بعض الانفجارات البركانية أطلقت كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الماضي البعيد، تشير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) إلى أن الأنشطة البشرية تنبعث منها الآن أكثر من 135 ضعف كمية ثاني أكسيد الكربون التي تنبعث منها البراكين كل عام. هذا التراكم الذي يسببه الإنسان لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يشبه الحوض المملوء بالماء، حيث يتدفق المزيد من الماء من الصنبور أكثر مما يمكن أن يأخذه الصرف.

    يُظهر الرسم البياني الخطي زيادة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بمرور الوقت مع تقلبات بين الفصول كل عام
    الشكل\(\PageIndex{c}\): تم قياس المتوسط الشهري لتركيز ثاني أكسيد الكربون بأجزاء في المليون (جزء في المليون) في مرصد مونا لوا، هاواي. تشكل بيانات ثاني أكسيد الكربون على Mauna Loa أطول سجل للقياسات المباشرة لثاني أكسيد الكربون 2 في الغلاف الجوي. يمثل الخط الأحمر المتقلب القيم المتوسطة الشهرية، ويتركز في منتصف كل شهر. تنخفض تركيزات ثاني أكسيد الكربون كل صيف بسبب زيادة التمثيل الضوئي. يمثل الخط الأسود الأكثر سلاسة نفس الشيء، بعد التصحيح للدورة الموسمية المتوسطة. الصورة والتعليق (تم تعديلهما) بواسطة NOAA (المجال العام).
    نواة جليدية أسطوانية طويلة
    الشكل\(\PageIndex{d}\): قلب EastGrip الجليدي، الذي تم حفره من الغطاء الجليدي في جرينلاند. يمكنك قراءة المزيد هنا. الصورة من هيلي أستريد كيار (CC-BY).
    رسم بياني لمستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بمرور الوقت
    الشكل\(\PageIndex{e}\): يقدم هذا الرسم البياني، الذي يستند إلى مقارنة عينات الغلاف الجوي الموجودة في عينات الجليد والقياسات المباشرة الحديثة، دليلاً على زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي منذ الثورة الصناعية. على المحور السيني توجد السنوات التي تسبق اليوم (0 = 1950). يبدأ قبل 400,000 سنة من عام 1950. على المحور y يوجد مستوى ثاني أكسيد الكربون بأجزاء في المليون. تقلبت مستويات ثاني أكسيد الكربون على مر السنين، لكنها لم تتجاوز 300 جزء في المليون حتى عام 1950. في عام 2018، وصلت مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى 409.8 جزء في المليون. (يرجع تاريخ هذا الرسم البياني إلى بضع سنوات ويظهر مستوى ثاني أكسيد الكربون الحالي عند 400 جزء في المليون؛ المصدر: بيانات فوستوك آيس كور/جيه آر بيتي وآخرون؛ سجل NOAA Mauna Loa CO2.)
    توضح الرسوم البيانية الخطية وجود علاقة بين درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون بمرور الوقت
    الشكل\(\PageIndex{f}\): رسم بياني للتغير في درجة الحرارة بالدرجات المئوية (الخط العلوي والأزرق) وتركيز ثاني أكسيد الكربون بأجزاء في المليون حسب الحجم (الخط السفلي، الخط الأخضر) المقاسة من فوستوك، قلب الجليد في أنتاركتيكا. لقد تم ربطها منذ أكثر من 400,000 عام. مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون، زادت درجة الحرارة أيضًا. مع انخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون، انخفضت درجة الحرارة أيضًا. تم جمع هذه البيانات في عام 1999. منذ ذلك الحين، زادت تركيزات ثاني أكسيد الكربون إلى 409.8 جزء في المليون (متوسط 2019). الصورة والتعليق (تم تعديلهما) بواسطة NOAA/Autopilot (CC-BY-SA)

    غازات الدفيئة الأخرى

    على الرغم من أن هذا التركيز أقل بكثير من تركيز ثاني أكسيد الكربون، فإن الميثان (CH 4) أقوى بـ 28 مرة من غازات الاحتباس الحراري. يتم إنتاج الميثان عندما تقوم البكتيريا بتفكيك المواد العضوية تحت الظروف اللاهوائية ويمكن إطلاقه بسبب العمليات الطبيعية أو البشرية. يمكن أن تحدث الظروف اللاهوائية عندما تكون المواد العضوية محاصرة تحت الماء (مثل حقول الأرز) أو في أمعاء الحيوانات العاشبة. تمثل الأسباب البشرية الآن 60٪ من إجمالي إطلاق الميثان. ومن الأمثلة على ذلك الزراعة، واستخراج الوقود الأحفوري والنقل، والتعدين، واستخدام مدافن القمامة، وحرق الغابات. على وجه التحديد، تؤدي تربية الماشية إلى إطلاق الميثان بسبب التخمير في الكرش مما ينتج الميثان الذي يتم طرده من الجهاز الهضمي. يوجد الميثان بكثرة في الغلاف الجوي للأرض الآن أكثر من أي وقت مضى منذ 650 ألف عام على الأقل، وزادت تركيزات CH 4 بشكل حاد خلال معظم القرن العشرين. وهي الآن أكثر من مرتين ونصف مستويات ما قبل الصناعة (1.9 جزء في المليون)، لكن معدل الزيادة تباطأ بشكل كبير في العقود الأخيرة.

    بخار الماء هو أكثر غازات الاحتباس الحراري وفرة والأكثر أهمية أيضًا من حيث مساهمته في تأثير الاحتباس الحراري الطبيعي، على الرغم من قصر عمر الغلاف الجوي. يمكن أن تؤثر بعض الأنشطة البشرية على مستويات بخار الماء المحلية. ومع ذلك، على المستوى العالمي، يتم التحكم في تركيز بخار الماء من خلال درجة الحرارة، مما يؤثر على المعدلات الإجمالية للتبخر والأمطار. لذلك، لا يتأثر التركيز العالمي لبخار الماء بشكل كبير بالانبعاثات البشرية المباشرة.

    الأوزون على مستوى الأرض (O 3)، والذي له أيضًا عمر قصير في الغلاف الجوي، هو أحد غازات الاحتباس الحراري القوية. تخلق التفاعلات الكيميائية الأوزون من انبعاثات أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة من السيارات ومحطات الطاقة وغيرها من المصادر الصناعية والتجارية في وجود ضوء الشمس (كما تمت مناقشته في القسم 10.1). بالإضافة إلى حبس الحرارة، يعد الأوزون ملوثًا يمكن أن يسبب مشاكل في صحة الجهاز التنفسي ويضر بالمحاصيل والنظم البيئية.

    تؤثر التغييرات في طاقة الشمس على مقدار الطاقة التي تصل إلى الأرض

    يمكن أن يتأثر المناخ بالتغيرات الطبيعية التي تؤثر على كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض. تشمل هذه التغييرات التغييرات داخل الشمس والتغيرات في مدار الأرض. يمكن أن تؤثر التغييرات التي تحدث في الشمس نفسها على شدة ضوء الشمس الذي يصل إلى سطح الأرض. يمكن أن تتسبب شدة ضوء الشمس إما في الاحترار (خلال فترات الكثافة الشمسية القوية) أو التبريد (خلال فترات الكثافة الشمسية الضعيفة). تتبع الشمس دورة طبيعية مدتها 11 عامًا من فترات الصعود والهبوط الصغيرة في الشدة، لكن التأثير على مناخ الأرض صغير. يمكن أن تؤثر التغييرات في شكل مدار الأرض وكذلك ميل محور الأرض وموضعه أيضًا على كمية ضوء الشمس التي تصل إلى سطح الأرض.

    لقد أثرت التغيرات في شدة الشمس على مناخ الأرض في الماضي. على سبيل المثال، قد يكون ما يسمى بـ «العصر الجليدي الصغير» بين القرنين السابع عشر والتاسع عشر ناتجًا جزئيًا عن مرحلة النشاط الشمسي المنخفض من 1645 إلى 1715، والتي تزامنت مع درجات حرارة أكثر برودة. يشير العصر الجليدي الصغير إلى التبريد الطفيف لأمريكا الشمالية وأوروبا وربما مناطق أخرى حول العالم. كان للتغيرات في مدار الأرض تأثير كبير على المناخ على مدى عشرات الآلاف من السنين. يبدو أن هذه التغييرات هي السبب الرئيسي للدورات الماضية من العصور الجليدية، حيث شهدت الأرض فترات طويلة من درجات الحرارة الباردة (العصور الجليدية)، بالإضافة إلى فترات أقصر بين الجليديات (فترات بين العصور الجليدية) لدرجات حرارة أكثر دفئًا نسبيًا.

    تستمر التغييرات في الطاقة الشمسية في التأثير على المناخ. ومع ذلك، كان النشاط الشمسي ثابتًا نسبيًا، بصرف النظر عن دورة 11 عامًا، منذ منتصف القرن العشرين، وبالتالي لا يفسر الاحترار الأخير للأرض. وبالمثل، تؤثر التغيرات في شكل مدار الأرض وكذلك ميل محور الأرض وموضعه على درجة الحرارة على نطاقات زمنية طويلة نسبيًا (عشرات الآلاف من السنين)، وبالتالي لا يمكن تفسير الاحترار الأخير.

    تؤثر التغييرات في الانعكاسية على مقدار الطاقة التي تدخل نظام الأرض

    عندما تصل طاقة ضوء الشمس إلى الأرض، يمكن أن تنعكس أو تمتص. تعتمد الكمية المنعكسة أو الممتصة على سطح الأرض والغلاف الجوي. تميل الأجسام والأسطح ذات الألوان الفاتحة، مثل الثلج والسحب، إلى عكس معظم ضوء الشمس، بينما تميل الأجسام والأسطح الداكنة، مثل المحيط والغابات، إلى امتصاص المزيد من ضوء الشمس. يشير مصطلح البياض إلى كمية الإشعاع الشمسي المنعكس من جسم أو سطح، وغالبًا ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية. تبلغ نسبة البياض في الأرض ككل حوالي 30٪، مما يعني أن 70٪ من ضوء الشمس الذي يصل إلى الكوكب يتم امتصاصه. ضوء الشمس الذي يتم امتصاصه يسخن أرض الأرض والمياه والغلاف الجوي.

    يتأثر ألبيدو أيضًا بالهباء الجوي. الأيروسولات عبارة عن جزيئات صغيرة أو قطرات سائلة في الغلاف الجوي يمكنها امتصاص أشعة الشمس أو عكسها. على عكس غازات الاحتباس الحراري (GHGs)، تختلف التأثيرات المناخية للهباء الجوي اعتمادًا على صنعه ومكان انبعاثه. تلك الأيروسولات التي تعكس ضوء الشمس، مثل الجسيمات من الانفجارات البركانية أو انبعاثات الكبريت من حرق الفحم، لها تأثير التبريد. تلك التي تمتص ضوء الشمس، مثل الكربون الأسود (جزء من السخام)، لها تأثير الاحترار.

    ساهمت التغيرات الطبيعية في البياض، مثل ذوبان الجليد البحري أو زيادة الغطاء السحابي، في تغير المناخ في الماضي، وغالبًا ما كانت بمثابة ردود فعل على العمليات الأخرى. لعبت البراكين دورًا ملحوظًا في المناخ. يمكن للجسيمات البركانية التي تصل إلى الغلاف الجوي العلوي أن تعكس كمية كافية من ضوء الشمس إلى الفضاء لتبريد سطح الكوكب ببضعة أعشار من الدرجة لعدة سنوات. لا تنتج الجسيمات البركانية الناتجة عن ثوران واحد تغييرًا طويل المدى لأنها تبقى في الغلاف الجوي لفترة أقصر بكثير من غازات الدفيئة.

    لقد غيرت التغيرات البشرية في استخدام الأراضي والغطاء الأرضي بياض الأرض. غالبًا ما تساهم عمليات مثل إزالة الغابات وإعادة التحريج والتصحر والتحضر في التغيرات المناخية في الأماكن التي تحدث فيها. قد تكون هذه التأثيرات مهمة على المستوى الإقليمي، ولكنها تكون أصغر عند متوسطها في جميع أنحاء العالم.

    إجماع علمي: تغير المناخ العالمي حقيقي

    تم إنشاء الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) في عام 1988 من قبل برنامج الأمم المتحدة للبيئة والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية. وهي مكلفة بمهمة تقييم وتوليف الأدلة العلمية المحيطة بتغير المناخ العالمي. تستخدم الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ هذه المعلومات لتقييم التأثيرات الحالية والمخاطر المستقبلية، بالإضافة إلى تزويد صانعي السياسات بالتقييمات. يتم إصدار هذه التقييمات مرة واحدة كل ست سنوات. تم إصدار أحدث تقرير، التقييم الخامس، في عام 2013. تم اختيار المئات من العلماء البارزين من جميع أنحاء العالم لتأليف هذه التقارير. على مدار تاريخ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، استعرض هؤلاء العلماء آلاف الدراسات التي تمت مراجعتها من قبل الأقران والمتاحة للجمهور. الإجماع العلمي واضح: تغير المناخ العالمي حقيقي والبشر هم على الأرجح سبب هذا التغيير.

    بالإضافة إلى ذلك، تتفق الوكالات العلمية الرئيسية في الولايات المتحدة، بما في ذلك الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، أيضًا على أن تغير المناخ يحدث وأن البشر يقودونه. في عام 2010، خلص مجلس البحوث الوطني الأمريكي إلى أن «تغير المناخ يحدث، ومن المحتمل جدًا أن يكون سببه الأنشطة البشرية، ويشكل مخاطر كبيرة على مجموعة واسعة من الأنظمة البشرية والطبيعية». أصدرت العديد من المنظمات العلمية المستقلة بيانات مماثلة، سواء في الولايات المتحدة أو في الخارج. هذا لا يعني بالضرورة أن كل عالم يراقب كل مكون من مكونات مشكلة تغير المناخ، ولكن هناك اتفاق واسع على أن تغير المناخ يحدث ويحدث في المقام الأول بسبب غازات الاحتباس الحراري الزائدة من الأنشطة البشرية. يحاول منتقدو تغير المناخ، مدفوعين بالأيديولوجية بدلاً من الأدلة، أن يقترحوا للجمهور أنه لا يوجد إجماع علمي حول تغير المناخ العالمي. مثل هذا التأكيد خاطئ بشكل واضح.

    الوضع الحالي لتغير المناخ العالمي والتغيرات المستقبلية

    ستستمر تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي في الزيادة ما لم تنخفض مليارات الأطنان من الانبعاثات البشرية كل عام بشكل كبير. من المتوقع أن تؤدي التركيزات المتزايدة إلى القيام بما يلي:

    • زيادة متوسط درجة حرارة الأرض (الشكل\(\PageIndex{g}\))،
    • التأثير على أنماط وكميات هطول الأمطار،
    • تقليل الغطاء الجليدي والثلجي، وكذلك التربة الصقيعية،
    • رفع مستوى سطح البحر (الشكل\(\PageIndex{h}\))،
    • زيادة حموضة المحيطات.
    خريطة العالم باللون الأحمر والبرتقالي والأصفر في الغالب، مما يشير إلى زيادات في متوسط درجة الحرارة العالمية منذ 1951-1980
    الشكل\(\PageIndex{g}\): كانت الزيادات في درجات الحرارة أكثر وضوحًا في خطوط العرض الشمالية وفوق الكتل الأرضية. تمثل الألوان فرق درجة الحرارة بين متوسط 2011-2020 وخط الأساس 1951-1980، حيث تمثل الألوان الأكثر دفئًا (الأصفر والبرتقالي والأحمر) الزيادات، والألوان الباردة (الأخضر والأزرق) تمثل انخفاضات. تستخدم الصورة متوسطات طويلة المدى لمدة عقد على الأقل للتخفيف من تقلبات المناخ بسبب عوامل مثل ظاهرة النينيو. لا تحتوي المناطق الرمادية في الصورة على بيانات كافية للعرض. الصورة والتعليق (تم تعديلهما) من استوديو التصور العلمي التابع لناسا/إريك فيسك (المجال العام).

    يوضح الرسم البياني الخطي الزيادات الإجمالية في ارتفاع سطح البحر من 1993 إلى 2020

     

    الشكل\(\PageIndex{h}\): تغير ارتفاع البحر (مم) بمرور الوقت. ارتفع ارتفاع البحر بحوالي 3.3 ملليمتر سنويًا في المتوسط منذ عام 1993. البيانات مأخوذة من ملاحظات الأقمار الصناعية لمستوى سطح البحر من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. الصورة من وكالة ناسا (المجال العام).

    ستؤثر هذه التغييرات على إمداداتنا الغذائية وموارد المياه والبنية التحتية والنظم البيئية وحتى صحتنا. يعتمد حجم ومعدل تغير المناخ في المستقبل بشكل أساسي على العوامل التالية:

    • المعدل الذي تستمر به مستويات تركيزات غازات الاحتباس الحراري في غلافنا الجوي في الزيادة،
    • مدى قوة استجابة سمات المناخ (مثل درجة الحرارة وهطول الأمطار ومستوى سطح البحر) للزيادة المتوقعة في تركيزات غازات الاحتباس الحراري،
    • التأثيرات الطبيعية على المناخ (على سبيل المثال، من النشاط البركاني والتغيرات في شدة الشمس) والعمليات الطبيعية داخل النظام المناخي (على سبيل المثال، التغيرات في أنماط دوران المحيطات).

    ستؤثر انبعاثات غازات الدفيئة في الماضي والحاضر على المناخ بعيدًا في المستقبل

    تبقى العديد من غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي لفترات طويلة من الزمن. ونتيجة لذلك، حتى لو توقفت الانبعاثات عن الزيادة، فإن تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ستظل مرتفعة لمئات السنين. علاوة على ذلك، إذا قمنا بتثبيت التركيزات وظلت تركيبة الغلاف الجوي اليوم ثابتة (الأمر الذي يتطلب انخفاضًا كبيرًا في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الحالية)، فسوف تستمر درجات حرارة الهواء السطحي في الارتفاع. وذلك لأن المحيطات، التي تخزن الحرارة، تستغرق عقودًا عديدة للاستجابة بشكل كامل لتركيزات غازات الاحتباس الحراري العالية. ستستمر استجابة المحيط لتركيزات غازات الاحتباس الحراري المرتفعة ودرجات الحرارة المرتفعة في التأثير على المناخ على مدى العقود العديدة القادمة إلى مئات السنين.

    تغييرات درجة الحرارة المستقبلية

    تتوقع النماذج المناخية التغيرات الرئيسية التالية المتعلقة بدرجة الحرارة:

    • من المتوقع أن يرتفع متوسط درجات الحرارة العالمية بمقدار 2 درجة فهرنهايت إلى 11.5 درجة فهرنهايت بحلول عام 2100، اعتمادًا على مستوى انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المستقبلية، ونتائج النماذج المناخية المختلفة.
    • بحلول عام 2100، من المتوقع أن يسخن متوسط درجة الحرارة العالمية على الأقل ضعف ما كان عليه خلال المائة عام الماضية.
    • من المتوقع أن تستمر درجات حرارة الهواء على مستوى الأرض في التسخين بسرعة أكبر على الأرض من المحيطات.
    • من المتوقع أن تشهد بعض أجزاء العالم زيادات في درجات الحرارة أكبر من المتوسط العالمي.

    أحداث هطول الأمطار والعواصف في المستقبل

    من المرجح أن تتغير أنماط هطول الأمطار وعواصف الأمطار، بما في ذلك المطر وتساقط الثلوج. ومع ذلك، فإن بعض هذه التغييرات أقل تأكيدًا من التغييرات المرتبطة بدرجة الحرارة. تشير التوقعات إلى أن التغيرات المستقبلية في هطول الأمطار والعواصف ستختلف حسب الموسم والمنطقة. قد يكون هطول الأمطار في بعض المناطق أقل، وقد يكون هناك المزيد من الأمطار في بعض المناطق، وقد يكون هناك تغيير طفيف أو معدوم في بعض المناطق. من المرجح أن تزداد كمية الأمطار المتساقطة في أحداث هطول الأمطار الغزيرة في معظم المناطق، بينما من المتوقع أن تتحول مسارات العواصف نحو القطبين. تتوقع النماذج المناخية التغيرات التالية في هطول الأمطار والعواصف:

    • من المتوقع أن يزداد المتوسط العالمي لهطول الأمطار السنوي حتى نهاية القرن، على الرغم من أن التغيرات في كمية وكثافة هطول الأمطار ستختلف حسب المنطقة.
    • من المرجح أن تزداد شدة أحداث هطول الأمطار في المتوسط. سيكون هذا واضحًا بشكل خاص في المناطق الاستوائية ومناطق خطوط العرض المرتفعة، والتي من المتوقع أيضًا أن تشهد زيادات إجمالية في هطول الأمطار.
    • من المرجح أن تزداد قوة الرياح المرتبطة بالعواصف الاستوائية. من المرجح أيضًا أن تزداد كمية الأمطار التي تسقط في العواصف الاستوائية.
    • ومن المتوقع أن يزداد المتوسط السنوي لهطول الأمطار في بعض المناطق وينخفض في مناطق أخرى.

    الجليد المستقبلي وزجاج الثلج والتربة الصقيعية

    يتراجع الجليد البحري في القطب الشمالي بالفعل بشكل كبير. انخفضت مساحة الغطاء الثلجي في نصف الكرة الشمالي منذ عام 1970. ارتفعت درجة حرارة التربة الصقيعية خلال القرن الماضي، مما جعلها أكثر عرضة للذوبان. خلال القرن المقبل، من المتوقع أن يستمر الجليد البحري في الانخفاض، وستستمر الأنهار الجليدية في الانكماش، وسيستمر الغطاء الثلجي في الانخفاض، وستستمر التربة الصقيعية في الذوبان.

    مقابل كل 2 درجة فهرنهايت من الاحترار، تتوقع النماذج انخفاضًا بنسبة 15٪ تقريبًا في مدى المتوسط السنوي للجليد البحري وانخفاضًا بنسبة 25٪ في الجليد البحري في القطب الشمالي في سبتمبر. من المتوقع أن تستمر الأجزاء الساحلية من الصفائح الجليدية في جرينلاند وأنتاركتيكا في الذوبان أو الانزلاق إلى المحيط. إذا زاد معدل ذوبان الجليد هذا في القرن الحادي والعشرين، يمكن أن تضيف الصفائح الجليدية بشكل كبير إلى ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي. من المتوقع أن تستمر الأنهار الجليدية في الانخفاض في الحجم. من المتوقع أن يستمر معدل الذوبان في الزيادة، مما سيسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر.

    تغيير مستوى سطح البحر في المستقبل

    تساهم درجات الحرارة الدافئة في ارتفاع مستوى سطح البحر من خلال توسيع مياه المحيط، وذوبان الأنهار الجليدية الجبلية والغطاء الجليدي، والتسبب في ذوبان أو تدفق أجزاء من الصفائح الجليدية في جرينلاند وأنتاركتيكا إلى المحيط. منذ عام 1870، ارتفع مستوى سطح البحر العالمي بنحو 8 بوصات. تختلف تقديرات ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل باختلاف المناطق، ولكن من المتوقع أن يرتفع مستوى سطح البحر العالمي في القرن المقبل بمعدل أكبر مما كان عليه خلال الخمسين عامًا الماضية. تمت دراسة مساهمة التمدد الحراري والغطاء الجليدي والأنهار الجليدية الصغيرة في ارتفاع مستوى سطح البحر جيدًا نسبيًا، ولكن آثار تغير المناخ على الصفائح الجليدية أقل فهمًا وتمثل مجالًا نشطًا للبحث. وبالتالي، من الصعب التنبؤ بمدى التغيرات في الصفائح الجليدية التي ستساهم في ارتفاع مستوى سطح البحر. يمكن أن تساهم الصفائح الجليدية في جرينلاند وأنتاركتيكا في ارتفاع إضافي بمقدار قدم واحد من مستوى سطح البحر، اعتمادًا على كيفية استجابة الصفائح الجليدية.

    ستؤثر العوامل الإقليمية والمحلية على الارتفاع النسبي لمستوى سطح البحر في المستقبل لسواحل محددة حول العالم (الشكل\(\PageIndex{i}\)). على سبيل المثال، يعتمد الارتفاع النسبي لمستوى سطح البحر على التغيرات في ارتفاع الأرض التي تحدث نتيجة الهبوط (الغرق) أو الارتفاع (الارتفاع)، بالإضافة إلى أشياء مثل التيارات المحلية والرياح والملوحة ودرجات حرارة المياه والقرب من الصفائح الجليدية الرقيقة. بافتراض استمرار هذه القوى الجيولوجية التاريخية، فإن ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي بمقدار قدمين بحلول عام 2100 سيؤدي إلى الارتفاع النسبي التالي في مستوى سطح البحر:

    • 2.3 قدم في مدينة نيويورك
    • 2.9 قدم في هامبتون رودز، فيرجينيا
    • 3.5 قدم في جالفستون، تكساس
    • 1 قدم في خليج نيه في ولاية واشنطن
    غمرت المياه ساحة منزل متضرر وغمر جذع شجرة
    الشكل\(\PageIndex{i}\): دفعت حكومة الولايات المتحدة لسكان جزيرة دي جان تشارلز، وهي جزيرة تقع جنوب لويزيانا (وهي أيضًا جزء من لويزيانا)، للانتقال عندما أصبحت صالحة للسكن بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر. الصورة من كارين أبريكوت (CC-BY-SA).

    تحمض المحيطات في المستقبل

    تحمض المحيطات هو عملية انخفاض درجة الحموضة في مياه المحيطات. تصبح المحيطات أكثر حمضية مع ذوبان انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO 2) في الغلاف الجوي في المحيط. يتم قياس هذا التغيير على مقياس الأس الهيدروجيني، حيث تكون القيم الأقل أكثر حمضية. انخفض مستوى درجة الحموضة في المحيطات بحوالي 0.1 وحدة من وحدات درجة الحموضة منذ عصور ما قبل الصناعة، وهو ما يعادل زيادة الحموضة بنسبة 25٪. ومن المتوقع أن ينخفض مستوى درجة الحموضة في المحيطات أكثر بحلول نهاية القرن حيث من المتوقع أن تزداد تركيزات ثاني أكسيد الكربون في المستقبل المنظور. يؤثر تحمض المحيطات سلبًا على العديد من الأنواع البحرية، بما في ذلك العوالق والرخويات والمحار والشعاب المرجانية. ومع زيادة تحمض المحيطات، سينخفض توافر كربونات الكالسيوم. تعتبر كربونات الكالسيوم لبنة أساسية في بناء الأصداف والهياكل العظمية للعديد من الكائنات البحرية. إذا تضاعفت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، فمن المتوقع أن تنخفض معدلات تكلس المرجان بأكثر من 30٪. إذا استمرت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الارتفاع بمعدلها الحالي، فقد تصبح الشعاب المرجانية نادرة في الشعاب الاستوائية وشبه الاستوائية بحلول عام 2050.

    تفاعلات غير متطابقة

    يؤثر تغير المناخ أيضًا على علم الفينولوجيا، ودراسة آثار الظروف المناخية على توقيت أحداث دورة الحياة الدورية، مثل الإزهار في النباتات أو الهجرة في الطيور. أظهر الباحثون أن 385 نوعًا من النباتات في بريطانيا العظمى تزهر قبل 4.5 يومًا مما تم تسجيله سابقًا خلال الأربعين عامًا السابقة. بالإضافة إلى ذلك، كانت الأنواع الملقحة بالحشرات أكثر عرضة للتكاثر في وقت أبكر من الأنواع الملقحة بالرياح. سيتم تخفيف تأثير التغييرات في تاريخ الإزهار إذا ظهرت الملقحات الحشرية في وقت سابق. يمكن أن يؤدي هذا التوقيت غير المتطابق للنباتات والملقحات إلى تأثيرات ضارة على النظام البيئي لأنه من أجل استمرار البقاء، يجب أن تزهر النباتات الملقحة بالحشرات عند وجود الملقحات الخاصة بها.

    وبالمثل، تعتمد الطيور المهاجرة على إشارات طول النهار، والتي لا تتأثر بتغير المناخ. ومع ذلك، فإن مصادر طعام الحشرات الخاصة بهم تظهر في وقت سابق من العام استجابة لدرجات الحرارة الأكثر دفئًا. ونتيجة لذلك، يقلل تغير المناخ من توافر الغذاء لأنواع الطيور المهاجرة.

    انتشار المرض

    سيؤدي هذا الارتفاع في درجات الحرارة العالمية إلى زيادة نطاق الحشرات الحاملة للأمراض والفيروسات والطفيليات المسببة للأمراض التي تؤويها. وبالتالي، ستنتشر الأمراض إلى مناطق جديدة من العالم. وقد تم بالفعل توثيق هذا الانتشار بحمى الضنك، وهو مرض يصيب مئات الملايين سنويًا، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية. عادةً ما تحد درجات الحرارة الباردة من توزيع أنواع معينة، مثل البعوض الذي ينقل الملاريا، لأن درجات الحرارة المتجمدة تدمر بيضها.

    لن يتوسع نطاق بعض الحشرات المسببة للأمراض فحسب، بل ستؤدي درجات الحرارة المتزايدة أيضًا إلى تسريع دورات حياتها، مما يسمح لها بالتكاثر والتكاثر بشكل أسرع، وربما تطوير مقاومة المبيدات بشكل أسرع. بالإضافة إلى حمى الضنك، من المتوقع أن تنتشر أمراض أخرى إلى أجزاء جديدة من العالم مع ارتفاع درجة حرارة المناخ العالمي. وتشمل هذه الأمراض الملاريا والحمى الصفراء وفيروس غرب النيل وفيروس زيكا والشيكونغونيا.

    لا يؤدي تغير المناخ فقط إلى زيادة انتشار الأمراض بين البشر. يرتبط ارتفاع درجات الحرارة بزيادة معدل وفيات البرمائيات بسبب داء الكيتريديوكوسيس (انظر الأنواع الغازية). وبالمثل، أدت درجات الحرارة المرتفعة إلى تفاقم إصابة خنفساء اللحاء بالأشجار الصنوبرية، مثل الصنوبر والتنوب.

    يؤثر تغير المناخ على الجميع

    ترتبط حياتنا بالمناخ. تكيفت المجتمعات البشرية مع المناخ المستقر نسبيًا الذي تمتعنا به منذ العصر الجليدي الأخير الذي انتهى قبل عدة آلاف من السنين. سيؤدي المناخ الدافئ إلى تغييرات يمكن أن تؤثر على إمدادات المياه والزراعة وأنظمة الطاقة والنقل والبيئة الطبيعية وحتى صحتنا وسلامتنا.

    يمكن أن يبقى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لمدة قرن تقريبًا، في المتوسط، لذلك ستستمر الأرض في الدفء في العقود القادمة. كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد خطر حدوث تغييرات أكثر حدة في المناخ ونظام الأرض. على الرغم من صعوبة التنبؤ بالتأثيرات الدقيقة لتغير المناخ، إلا أن الأمر الواضح هو أن المناخ الذي اعتدنا عليه لم يعد دليلًا موثوقًا لما يمكن توقعه في المستقبل.

    يمكننا تقليل المخاطر التي سنواجهها من تغير المناخ. من خلال اتخاذ خيارات تقلل من تلوث غازات الاحتباس الحراري، والاستعداد للتغييرات الجارية بالفعل، يمكننا تقليل مخاطر تغير المناخ. إن قراراتنا اليوم ستشكل العالم الذي سيعيش فيه أطفالنا وأحفادنا.

    يمكنك اتخاذ خطوات في المنزل وعلى الطريق وفي مكتبك للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والمخاطر المرتبطة بتغير المناخ. يمكن أن توفر لك العديد من هذه الخطوات المال. بعضها، مثل المشي أو ركوب الدراجات إلى العمل، يمكن أن يحسن صحتك! يمكنك أيضًا المشاركة على المستوى المحلي أو مستوى الولاية لدعم كفاءة الطاقة أو برامج الطاقة النظيفة أو برامج المناخ الأخرى.

    قراءة تكميلية مقترحة

    الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. 2013. التقييم الخامس: ملخص لصانعي السياسات.

    ناسا. 2018. تغير المناخ العالمي: علامات حيوية للكوكب. يوفر موقع الويب هذا من وكالة ناسا مجموعة متنوعة من الوسائط المتعددة للمحتوى الجذاب. تعرف على تغير المناخ باستخدام البيانات التي جمعتها أقمار ناسا الصناعية والمزيد.

    الإسناد

    تم تعديله بواسطة Melissa Ha من المصادر التالية: