تغير المناخ على سطح الأرض منذ ظهور الحياة

ما هو التغير العقدي للمناخ على سطح الأرض؟

يختلف المناخ على فترات زمنية عقدية مع مجموعات متعددة السنوات من الظروف الرطبة أو الجافة أو الباردة أو الدافئة، ويمكن أن يكون لهذه المجموعات متعددة السنوات تأثيرات دراماتيكية على الأنشطة البشرية ورفاهيتها، على سبيل المثال من المحتمل أن يكون الجفاف الشديد الذي دام ثلاث سنوات في أواخر القرن السادس عشر قد ساهم في تدمير المستعمرة المفقودة، للسير ثلاث سنوات في جزيرة رونوك في ما يعرف الآن بولاية نورث كارولينا، وأدى جفاف لاحق استمر سبع سنوات (1606-12) إلى معدل وفيات مرتفع في مستعمرة جيمستاون في فيرجينيا.

كما أشار بعض العلماء إلى أن الجفاف الشديد والمستمر، هو السبب الرئيسي لانهيار حضارة المايا في أمريكا الوسطى بين عام 750 وعام 950 بعد الميلاد، ومع ذلك تشير الاكتشافات في أوائل القرن الحادي والعشرين إلى أن الاضطرابات التجارية المرتبطة بالحرب لعبت دوراً، وربما تفاعلت مع المجاعات والضغوط الأخرى المرتبطة بالجفاف.

على الرغم من أن التباين المناخي على نطاق العقد موثق جيداً، إلا أن الأسباب ليست واضحة تماماً، يرتبط الكثير من التباين العقدي في المناخ بالتغيرات بين السنوات، على سبيل المثال يتغير تواتر وحجم ظاهرة النينيو عبر الزمن، كما تميزت أوائل التسعينيات بظواهر النينيو المتكررة، وقد تم تحديد العديد من هذه التجمعات على أنها حدثت خلال القرن العشرين، يتغير انحدار انحدار (NAO) أيضاً على نطاقات زمنية عقدية؛ لذلك لقد كانت شديدة الانحدار بشكل خاص منذ السبعينيات.

كشفت الأبحاث الحديثة أن الاختلافات العقدية في المناخ ناتجة عن التفاعلات بين المحيط والغلاف الجوي، أحد هذه الاختلافات هو التذبذب العقدي للمحيط الهادئ (PDO)، والذي يشار إليه أيضاً باسم التغير العقدي للمحيط الهادئ (PDV)، والذي يتضمن تغير درجات حرارة سطح البحر (SSTs) في شمال المحيط الهادئ، وتؤثر درجات حرارة سطح البحر على قوة وموقع منخفض ألوشيان، والذي بدوره يؤثر بشدة على أنماط هطول الأمطار على طول ساحل المحيط الهادئ في أمريكا الشمالية.

يتكون تباين (PDO) من تناوب بين فترات الطور البارد، وعندما تكون ألاسكا الساحلية جافة نسبياً، ويكون شمال غرب المحيط الهادئ رطباً نسبياً (على سبيل المثال ما حدث خلال عامي 1947 و1976)، وفترات المرحلة الدافئة التي تتميز بتساقط مرتفع نسبياً في ألاسكا الساحلية، وانخفاض هطول الأمطار في شمال غرب المحيط الهادئ (على سبيل المثال ما حدث في 1925–46، 1977–98)، حلقات الشجرة وسجلات الشعاب المرجانية، التي تمتد على الأقل خلال القرون الأربعة الماضية توثق الاختلاف (PDO).

يحدث تذبذب مماثل وهو التذبذب الأطلسي متعدد العقود (AMO)، في شمال المحيط الأطلسي، ويؤثر بشدة على أنماط هطول الأمطار في شرق ووسط أمريكا الشمالية، يرتبط (AMO) في المرحلة الدافئة (درجات حرارة سطح البحر في شمال الأطلسي الدافئة نسبياً)، بهطول الأمطار المرتفع نسبياً في فلوريدا وانخفاض هطول الأمطار في معظم وادي أوهايو، ومع ذلك يتفاعل (AMO مع PDO)، ويتفاعل كلاهما مع الاختلافات بين السنوات مثل (ENSO وNAO) بطرق معقدة، قد تؤدي مثل هذه التفاعلات إلى تضخم حالات الجفاف والفيضانات أو غيرها من الحالات المناخية الشاذة.

على سبيل المثال ارتبطت حالات الجفاف الشديدة التي اجتاحت معظم الولايات المتحدة، القريبة في السنوات القليلة الأولى من القرن الحادي والعشرين بمرحلة الأموات الدافئة المقترنة بالطور البارد PDO، الآليات الكامنة وراء الاختلافات العقدية، مثل (PDO و AMO) غير مفهومة جيداً، ولكن من المحتمل أنها مرتبطة بتفاعلات المحيط والغلاف الجوي مع ثوابت زمنية أكبر من الاختلافات بين السنوات، الاختلافات المناخية العقدية هي موضوع دراسة مكثفة من قبل علماء المناخ وعلماء المناخ القديم.

تغير المناخ منذ ظهور الحضارة:

شهدت المجتمعات البشرية تغير المناخ منذ تطوير الزراعة قبل حوالي 10000 عام، غالباً ما كان لهذه التغيرات المناخية تأثيرات عميقة على الثقافات والمجتمعات البشرية، وهي تشمل التقلبات المناخية السنوية والعقدية مثل تلك الموصوفة أعلاه، فضلاً عن التغيرات الكبيرة الحجم التي تحدث على مدى مئوي إلى نطاقات زمنية متعددة الألفيات، ويُعتقد أن مثل هذه التغييرات قد أثرت بل وحفزت على الزراعة الأولية وتدجين نباتات المحاصيل، فضلاً عن تدجين الحيوانات ورعيها، لقد تغيرت المجتمعات البشرية بشكل تكيفي استجابة لتقلبات المناخ، على الرغم من كثرة الأدلة على أن بعض المجتمعات والحضارات قد انهارت في مواجهة التغيرات المناخية السريعة والشديدة.

تشير السجلات التاريخية وكذلك السجلات البديلة (خاصة حلقات الأشجار والشعاب المرجانية ولب الجليد)، إلى أن المناخ قد تغير خلال الألف سنة الماضية في فترات مئوية؛ أي أنه لم يكن هناك قرنان متشابهان تماماً، وخلال الـ 150 عاماً الماضية، ظهر نظام الأرض من فترة تسمى العصر الجليدي الصغير، والتي تميزت في منطقة شمال الأطلسي وفي أماكن أخرى بدرجات حرارة منخفضة نسبياً.

شهد القرن العشرين على وجه الخصوص نمطاً كبيراً من الاحترار في العديد من المناطق، قد يُعزى بعض هذا الاحترار إلى الانتقال من العصر الجليدي الصغير أو لأسباب طبيعية أخرى، ومع ذلك يعتقد العديد من علماء المناخ أن الكثير من الاحترار في القرن العشرين، وخاصة في العقود اللاحقة، كما نتج عن تراكم غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي (خاصة ثاني أكسيد الكربون، co2).

الظروف المناخية خلال العصر الجليدي:

اشتهر العصر الجليدي الصغير في أوروبا ومنطقة شمال الأطلسي، التي شهدت ظروفاً باردة نسبياً بين أوائل القرن الرابع عشر ومنتصف القرن التاسع عشر، لم تكن هذه فترة مناخ بارد بشكل موحد، حيث أن التقلبات بين السنوات والعقد جلبت العديد من السنوات الدافئة، علاوة على ذلك فإن أبرد الفترات لم تتطابق دائماً بين المناطق؛ لذلك شهدت بعض المناطق ظروفاً دافئة نسبياً في نفس الوقت الذي تعرضت فيه مناطق أخرى لظروف شديدة البرودة.

وتقدمت الأنهار الجليدية في جبال الألب بعيداً عن حدودها السابقة (والحالية)، مما أدى إلى طمس المزارع والكنائس والقرى في سويسرا وفرنسا وأماكن أخرى، دمر الشتاء البارد المتكرر والصيف البارد الرطب محاصيل النبيذ، وأدى إلى فشل المحاصيل والمجاعات في معظم شمال ووسط أوروبا، وانخفضت مصايد أسماك القد في شمال الأطلسي مع انخفاض درجات حرارة المحيط في القرن السابع عشر، وتم قطع المستعمرات الإسكندنافية على ساحل جرينلاند عن بقية الحضارة الإسكندنافية خلال أوائل القرن الخامس عشر مع ازدياد حزم الجليد والعاصفة في شمال المحيط الأطلسي.

ثم انهارت مستعمرة جرينلاند الغربية من خلال الجوع، وتم التخلي عن المستعمرة الشرقية، بالإضافة إلى ذلك أصبحت أيسلندا معزولة بشكل متزايد عن الدول الاسكندنافية.

سبقت العصر الجليدي الصغير فترة من الظروف المعتدلة نسبياً في شمال ووسط أوروبا، وهذه الفترة المعروفة باسم فترة القرون الوسطى الدافئة، حدثت من حوالي 1000 بعد الميلاد إلى النصف الأول من القرن الثالث عشر، أدى الصيف والشتاء المعتدلان إلى حصاد جيد في معظم أنحاء أوروبا، وازدهرت زراعة القمح وكروم العنب على خطوط عرض ومرتفعات أعلى بكثير مما هي عليه اليوم، كما ازدهرت المستعمرات الإسكندنافية في أيسلندا وجرينلاند وصيدت الأطراف الإسكندنافية، وصيدت واستكشفت ساحل لابرادور ونيوفاوندلاند.

تم توثيق فترة العصور الوسطى الدافئة بشكل جيد في معظم منطقة شمال المحيط الأطلسي، بما في ذلك نوى الجليد من جرينلاند، مثل العصر الجليدي الصغير، ولم تكن هذه المرة فترة مناخية موحدة ولا فترة درجات حرارة دافئة بشكل موحد في كل مكان في العالم، تفتقر مناطق أخرى من العالم إلى أدلة على ارتفاع درجات الحرارة خلال هذه الفترة.

لا يزال الكثير من الاهتمام العلمي مكرساً لسلسلة من حالات الجفاف الشديدة، التي حدثت بين القرنين الحادي عشر والرابع عشر، تم توثيق حالات الجفاف هذه، التي امتدت كل منها لعدة عقود، بشكل جيد في سجلات حلقات الأشجار عبر غرب أمريكا الشمالية وفي سجلات أراضي الخث في منطقة البحيرات العظمى، يبدو أن السجلات مرتبطة باختلالات درجة حرارة المحيطات في أحواض المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي، لكنها لا تزال غير مفهومة بشكل كافٍ، وتشير المعلومات إلى أن جزءاً كبيراً من الولايات المتحدة عرضة للجفاف المستمر الذي قد يكون مدمراً لموارد المياه والزراعة.

الاختلاف المناخي الألفي والمتعدد الألفي:

تم فرض التغيرات المناخية في الألف سنة الماضية، على التغيرات والاتجاهات في كل من النطاقات الزمنية الألفية وما بعدها، تظهر العديد من المؤشرات من شرق أمريكا الشمالية وأوروبا اتجاهات، لزيادة التبريد وزيادة الرطوبة الفعالة خلال الثلاثة آلاف عام الماضية، على سبيل المثال في (Great Lakes – St) مناطق لورانس على طول الحدود الأمريكية الكندية، وارتفعت مستويات المياه في البحيرات وتطورت أراضي الخث وتوسعت، ثم وسعت الأشجار المحبة للرطوبة مثل الزان والشوكران نطاقاتها غرباً، وزادت أعداد الأشجار الشمالية، مثل شجرة التنوب والطماطم وتوسعت جنوبا.

تشير جميع هذه الأنماط إلى اتجاه زيادة الرطوبة الفعالة، مما قد يشير إلى زيادة هطول الأمطار أو انخفاض التبخر بسبب التبريد أو كليهما، ولا تشير الأنماط بالضرورة إلى حدث تبريد مترابط؛ أي أنه ربما حدثت تغيرات مناخية أكثر تعقيداً، على سبيل المثال توسع خشب الزان شمالاً وتنبت جنوباً خلال الثلاثة آلاف عام الماضية في كل من شرق أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية.