تغير المناخ على سطح الأرض منذ ظهور البشر

تغير المناخ في عصر الميوسين Miocene:

شهدت أجزاء كثيرة من العالم درجات حرارة أعلى مما هي عليه اليوم، وذلك في وقت ما خلال فترة الهولوسين المبكرة إلى منتصفها، وفي بعض الحالات كان ارتفاع درجات الحرارة مصحوباً بانخفاض توافر الرطوبة، على الرغم من الإشارة إلى الحد الأقصى للحرارة في أمريكا الشمالية وأماكن أخرى على أنها حدث واسع الانتشار، (يشار إليه بشكل مختلف باسم Altithermal أو Xerothermic Interval أو Climatic Optimum أو Thermal Optimum)، فمن المعترف به الآن أن اختلفت فترات درجات الحرارة القصوى بين المناطق.

على سبيل المثال شهد شمال غرب كندا أعلى درجات حرارة له قبل آلاف السنين، من وسط أو شرق أمريكا الشمالية، ولوحظ عدم تجانس مماثل في سجلات الرطوبة، فعلى سبيل المثال يُظهر سجل حدود غابات البراري في منطقة الغرب الأوسط من الولايات المتحدة توسع البراري باتجاه الشرق في أيوا وإلينوي قبل 6000 عام، (مما يشير إلى ظروف جافة بشكل متزايد)، في حين توسعت غابات مينيسوتا غرباً إلى مناطق البراري في نفس الوقت (يشير إلى زيادة الرطوبة).

وتعد صحراء أتاكاما الواقعة في المقام الأول في تشيلي وبوليفيا الحالية، على الجانب الغربي من أمريكا الجنوبية واحدة من أكثر الأماكن جفافاً على وجه الأرض اليوم، لكنها كانت أكثر رطوبة خلال عصر الهولوسين المبكر عندما كانت العديد من المناطق الأخرى في أشدها جفافاً.

كان الدافع الأساسي للتغيرات في درجة الحرارة والرطوبة خلال الهولوسين هو التباين المداري، والذي أدى ببطء إلى تغيير التوزيع العرضي والموسمي للإشعاع الشمسي على سطح الأرض والغلاف الجوي، ومع ذلك فإن عدم تجانس هذه التغييرات كان سببه تغير أنماط دوران الغلاف الجوي وتيارات المحيط.

ونظراً للأهمية العالمية لاختلاف (ENSO) اليوم، فإن تباين الهولوسين في أنماط (ENSO) وشدتها يخضع لدراسة جادة من قبل علماء المناخ القديم، لا يزال السجل مجزأً، ولكن الأدلة من الشعاب المرجانية الأحفورية وحلقات الأشجار وسجلات البحيرات ونمذجة المناخ، وغيرها من الأساليب تتراكم مما يشير إلى أن تباين (ENSO) كان ضعيفاً نسبياً في أوائل الهولوسين، كما أشارت الأساليب إلى أنه قد مر (ENSO) بالذكرى المئوية الاختلافات الألفية في القوة خلال السنوات الـ 11،700 الماضية.

وغير ذلك إن أنماط وقوة (ENSO) مماثلة لتلك الموجودة حالياً، والتي تم تطويرها خلال الـ 5000 سنة الماضية، هذا الدليل واضح بشكل خاص عند مقارنة تباين (ENSO) على مدار 3000 سنة الماضية بأنماط اليوم، لا يزال يجري استكشاف أسباب تباين النينيو على المدى الطويل، ولكن التغيرات في الإشعاع الشمسي بسبب اختلافات ميلانكوفيتش متورطة بشدة من خلال دراسات النمذجة.

تضخيم الرياح الموسمية في المحيط الهندي خلال الميوسين:

يقع جزء كبير من إفريقيا والشرق الأوسط وشبه القارة الهندية تحت تأثير قوي لدورة مناخية سنوية، تُعرف باسم الرياح الموسمية للمحيط الهندي، إن مناخ هذه المنطقة موسمي للغاية، ويتناوب بين سماء صافية مع هواء جاف (شتاء) وسماء غائمة مع هطول أمطار غزيرة (صيف)، كما تخضع شدة الرياح الموسمية، مثلها مثل الجوانب الأخرى للمناخ، للتغيرات بين السنوات والعقد والعام، والتي يرتبط بعضها على الأقل بظاهرة النينيو ودورات أخرى.

توجد أدلة وفيرة على وجود اختلافات كبيرة في شدة الرياح الموسمية خلال عصر الهولوسين، وتُظهِر دراسات علم الأحافير وعلم الأحياء القديمة أن أجزاء كبيرة من المنطقة شهدت هطولاً أكبر بكثير خلال الهولوسين المبكر (11700 إلى 6000 سنة) مقارنةً باليوم، وقد تم العثور على رواسب البحيرات والأراضي الرطبة، التي تعود إلى هذه الفترة تحت رمال أجزاء من الصحراء الكبرى، تحتوي هذه الرواسب على أحافير الأفيال والتماسيح وأفراس النهر والزرافات، بالإضافة إلى أدلة حبوب اللقاح للنباتات في الغابات.

في الأجزاء القاحلة وشبه الجافة من إفريقيا والجزيرة العربية والهند، توجد بحيرات المياه العذبة الكبيرة والعميقة في أحواض جافة الآن أو تحتلها بحيرات ضحلة ومالحة، وازدهرت الحضارات القائمة على زراعة النباتات ورعي الحيوانات، مثل حضارة هارابان في شمال غرب الهند وباكستان المجاورة في هذه المناطق، التي أصبحت قاحلة منذ ذلك الحين.

تشير هذه الأدلة وغيرها من الأدلة المماثلة، جنباً إلى جنب مع البيانات الحفرية والجيوكيميائية من الرواسب البحرية ودراسات نمذجة المناخ، إلى أن الرياح الموسمية في المحيط الهندي قد تضخمت بشكل كبير خلال الهولوسين المبكر، مما وفر رطوبة وفيرة في المناطق الداخلية البعيدة في القارات الأفريقية والآسيوية، وكان هذا التضخيم ناتجاً عن ارتفاع الإشعاع الشمسي في الصيف، والذي كان أعلى بنسبة 7 في المائة تقريباً منذ 11700 عام مما هو عليه اليوم، وكان ناتجاً عن التأثير المداري (تغيرات في الانحراف المركزي للأرض والميل المحوري).

أدى التشمس الصيفي المرتفع إلى ارتفاع درجات حرارة الهواء في الصيف وانخفاض الضغط السطحي فوق المناطق القارية، وبالتالي زيادة تدفق الهواء المحمّل بالرطوبة من المحيط الهندي إلى المناطق الداخلية القارية، وتشير دراسات النمذجة إلى أن تدفق الرياح الموسمية قد تم تضخيمه بشكل أكبر، من خلال ردود الفعل التي تنطوي على الغلاف الجوي والنباتات والتربة، أدت زيادة الرطوبة إلى تربة أكثر رطوبة ونباتات أكثر تساقطاً، مما أدى بدوره إلى زيادة هطول الأمطار وتغلغل أكبر للهواء الرطب في المناطق الداخلية القارية، وأدى انخفاض التشمس الصيفي خلال 4000 إلى 6000 سنة الماضية إلى إضعاف الرياح الموسمية للمحيط الهندي.

تغير المناخ منذ ظهور البشر:

يرتبط تاريخ البشرية (من الظهور الأولي للجنس (Homo) منذ أكثر من 2000000 سنة، إلى ظهور وتوسع الأنواع البشرية الحديثة (Homo sapiens) منذ حوالي 150.000 سنة) ارتباطاً وثيقاً بتبدل المناخ وتغيره، شهد الإنسان العاقل ما يقرب من دورتين جليديتين كاملتين، لكن التوسع الجغرافي العالمي والزيادة السكانية الهائلة والتنوع الثقافي والسيطرة البيئية العالمية، لم تبدأ إلا خلال الفترة الجليدية الأخيرة وتسارعت خلال الانتقال الجليدي الأخير بين الجليدية.

ظهرت القردة الأولى ذات قدمين في فترة انتقال وتنوع مناخي، حيث نشأ الإنسان المنتصب، وهو نوع منقرض ربما يكون أسلافاً للإنسان الحديث خلال عصر البليستوسين الأكثر برودة، ونجا من كل من الفترة الانتقالية ودورات جليدية متعددة، وبالتالي يمكن القول أن تغير المناخ كان بمثابة القابلة للإنسانية ومختلف ثقافاتها وحضاراتها.

الفترات الجليدية والعصرية الحديثة:

أحدث مرحلة جليدية كانت مع اقتصار الجليد الجليدي على خطوط العرض والارتفاعات العالية، حيث كانت الأرض قبل 125000 عام في فترة بين الجليدية مماثلة لتلك التي تحدث اليوم، ومع ذلك خلال الـ 125000 سنة الماضية، مر نظام الأرض بدورة جليدية أي دورة جليدية كاملة، كانت الأحدث فقط من بين العديد من الدورات التي حدثت خلال المليون سنة الماضية، بدأت أحدث فترة من التبريد والتجلد منذ ما يقرب من 120 ألف عام، ثم نشأت صفائح جليدية كبيرة واستمرت في معظم أنحاء كندا وشمال أوراسيا.

بعد التطور الأولي للظروف الجليدية، تناوب نظام الأرض بين وضعين، أحدهما درجات الحرارة الباردة ونمو الأنهار الجليدية والآخر درجات حرارة دافئة نسبياً (على الرغم من برودة الطقس اليوم) وتراجع الأنهار الجليدية، وحدثت دورات (Dansgaard Oeschger) هذه المسجلة في كل من قلب الجليد والرواسب البحرية، كل 1500 عام تقريباً، يتم فرض دورة التردد المنخفض، والتي تسمى دورة (Bond) على نمط دورات (DO)؛ لذلك حدثت دورات السندات كل 3000-8000 سنة.

تتميز كل دورة بوند بظروف باردة بشكل غير عادي تحدث خلال المرحلة الباردة من دورة (DO)، وحدث (Heinrich) اللاحق (وهي مرحلة جافة وباردة قصيرة)، ومرحلة الاحترار السريع التي تلي كل حدث (Heinrich) خلال كل حدث هاينريش، وتم إطلاق أساطيل ضخمة من الجبال الجليدية في شمال المحيط الأطلسي، لتقوم بحمل الصخور التي التقطتها الأنهار الجليدية بعيداً عن البحر، يتم تمييز أحداث هاينريش في الرواسب البحرية بواسطة طبقات واضحة من شظايا الصخور المنقولة عبر الجبال الجليدية.

كانت العديد من التحولات في دورات (DO و Bond) سريعة ومفاجئة، ويتم دراستها بشكل مكثف من قبل علماء المناخ القديم وعلماء نظام الأرض لفهم الآليات الدافعة لمثل هذه التغيرات المناخية الدرامية، ويبدو الآن أن هذه الدورات ناتجة عن التفاعلات بين الغلاف الجوي والمحيطات والصفائح الجليدية والأنهار القارية، والتي تؤثر على الدورة الحرارية الملحية، (نمط تيارات المحيط التي تحركها الاختلافات في كثافة المياه والملوحة ودرجة الحرارة، بدلاً من الرياح)، يتحكم الدوران الحراري الملحي بدوره، في نقل حرارة المحيط مثل (Gulf Stream).

الحد الأقصى الجليدي الأخير:

خلال الـ 25000 سنة الماضية، خضع نظام الأرض لسلسلة من التحولات الدراماتيكية، وبلغت أحدث فترة جليدية ذروتها منذ 21500 عام خلال العصر الجليدي الأخير الأقصى، أو( LGM)، في ذلك الوقت كان الثلث الشمالي من أمريكا الشمالية مغطى بصفيحة (Laurentide) الجليدية، والتي امتدت جنوبا حتى دي موين  ومدينة نيويورك، غطت صفيحة كورديليران الجليدية الكثير من غرب كندا، وكذلك شمال واشنطن وأيداهو ومونتانا في الولايات المتحدة.

وفي أوروبا كانت الصفيحة الجليدية الاسكندنافية فوق الجزر البريطانية، والدول الاسكندنافية وشمال شرق أوروبا وشمال وسط سيبيريا، كما كانت الأنهار الجليدية الجبلية واسعة الانتشار في مناطق أخرى، حتى عند خطوط العرض المنخفضة في إفريقيا وأمريكا الجنوبية، وكان مستوى سطح البحر العالمي 125 متراً (410 أقدام) تحت المستويات الحديثة، بسبب النقل الصافي الطويل المدى للمياه من المحيطات إلى الصفائح الجليدية.

كانت درجات الحرارة بالقرب من سطح الأرض في المناطق غير المتجمدة أكثر برودة بنحو 5 درجات مئوية (9 درجات فهرنهايت) مما هي عليه اليوم، يسكن العديد من الأنواع النباتية والحيوانية في نصف الكرة الشمالي مناطق بعيدة جنوب نطاقاتها الحالية، فعلى سبيل المثال نمت أشجار الصنوبر والتنوب الأبيض في شمال غرب جورجيا على بعد 1000 كيلو متر (600 ميل) جنوب حدود مداها الحديثة في منطقة البحيرات الكبرى في أمريكا الشمالية.