يشرح الجيولوجي أن تغير المناخ لا يقتصر على زيادة بسيطة في متوسط مستوى سطح البحر في جميع أنحاء الكوكب.
كان جيري ميتروفيتشا يدحض الحكمة التقليدية منذ عقود. بصفته عالمًا جيوفيزيائيًا في جامعة هارفارد ، يدرس البنية الداخلية للأرض وعملياتها ، مما يؤثر على مجالات مثل علم المناخ ، والهجرة البشرية ، وحتى البحث عن الحياة على الكواكب الأخرى. في فجر حياته المهنية ، أظهر هو وزملاؤه أن الصفائح التكتونية للأرض تتحرك ليس فقط من جانب إلى آخر ، مما يؤدي إلى
انجراف القارات ، ولكن أيضًا إلى الأعلى والأسفل. من خلال إعادة توجيه الانتباه من أفقي الجيوفيزياء الحديث إلى الرأسي ، ساعد في اكتشاف ما يسميه هو الجيوفيزياء ما بعد الحداثة. أحيت ميتروفيتشا مؤخرًا روحًا جديدة في الحياة وأدخلت أفكارًا جديدة حول العوامل التي تغير بشكل خطير مستوى سطح البحر ، والتي تعتبر عواقبها مهمة جدًا لدراسة تغير المناخ من حالة الأنهار الجليدية والأغطية الجليدية.
التقينا بميتروفيتشا في مكتبه الواسع بالقرب من مجموعة هارفارد المعدنية الشهيرة. على الرغم من أن لديه خبرة واسعة في التحدث أمام الجمهور والعديد من الجوائز ، إلا أنه يتحدث في محيط طبيعي بهدوء ويرفض المجاملات. غالبًا ما يتحدث عن الكيفية التي ألهمه بها زملاؤه وطلاب الدراسات العليا والمعلمون للعمل وساهموا فيها.
قد يبدو هذا غير بديهي ، ولكن ذوبان الأنهار الجليدية يمكن أن يؤدي إلى انخفاض مستوى سطح البحر في مكان ما والنمو في مكان آخر ، وأكثر بعدًا.تستكشف بعض أعمالك الحديثة جاذبية مياه المحيط والأغطية الجليدية. هذا غير متوقع.هذا هو ببساطة قانون الجذب لنيوتن كما هو مطبق على الأرض. الصفيحة الجليدية ، مثل الشمس والقمر ، تمارس جاذبية على المياه المحيطة. ليس هناك شك في ذلك.
ماذا يحدث عندما يذوب نهر جليدي كبير مثل الغطاء الجليدي في غرينلاند؟تحدث ثلاثة أشياء. أولاً ، كل هذا الماء المذاب في المحيط. لذلك ، ستنمو الكتلة الكلية للمحيط بالتأكيد إذا ذابت الصفائح الجليدية - كما يحدث اليوم. والثاني هو سحب الجاذبية الذي يمارسه الغطاء الجليدي على المياه المحيطة ، يتناقص. ونتيجة لذلك ، يتحرك الماء بعيدًا عن الغطاء الجليدي. ثالثاً ، مع ذوبان الجليد ، ترتفع الأرض تحته. يحدث الارتداد.
ما هو التأثير المشترك لانصهار الصفيحة الجليدية وتدفق المياه وانخفاض الجاذبية؟تأثير الجاذبية عظيم. عندما يذوب الصفيحة الجليدية ، يقع بالقرب من مستوى سطح البحر. هذا ليس بديهية. السؤال هو ، إلى أي مدى يجب أن أذهب من الغطاء الجليدي بحيث تصبح آثار الحد من الجاذبية وزيادة القشرة صغيرة جدًا بحيث يبدأ مستوى سطح البحر في الارتفاع؟ هذا ليس بديهيًا أيضًا. هذا حوالي 2000 كيلومتر من الغطاء الجليدي. لذلك ، إذا اختفى جليد غرينلاند غدًا ، فسوف ينخفض مستوى سطح البحر في أيسلندا ونيوفاوندلاند والسويد والنرويج - وكلها تقع في دائرة نصف قطرها 2000 كم من غرينلاند. على ساحل جرينلاند ، يمكن أن يكون السقوط من 30 إلى 50 مترًا ، ولكن كلما كان أبعد من جرينلاند ، كلما كان الحساب أقوى. إذا ذابت الصفيحة الجليدية في غرينلاند ، فإن مستوى سطح البحر في نصف الكرة الجنوبي سيرتفع بنسبة 30٪ أكثر من المتوسط. هذا كثير.
ماذا يحدث بعد ذوبان الجليد في القارة القطبية الجنوبية؟إذا ذابت الصفيحة الجليدية في القطب الجنوبي ، فسيقترب مستوى البحر بالقرب منها. لكنها ستنمو أكثر من المتوقع في نصف الكرة الشمالي. يُعرف هذا النمط بآثار مستوى سطح البحر ، لأن كل لوح جليدي له هندسة خاصة به. تعطي غرينلاند هندسة تغيير مستوى سطح البحر ، بينما تعطي أنتاركتيكا هندسة أخرى. الأنهار الجليدية الجبلية لها مساراتها الخاصة. وهذا يفسر تغير مستوى سطح البحر. هذه أيضًا فرصة مهمة. إذا أنكر شخص ما تغير المناخ بسبب الاختلافات الجغرافية في تغير مستوى سطح البحر - أي أنه لا ينمو كما هو في كل مكان - يمكنك القول "هذا ليس كذلك ، لأن ذوبان الصفائح الجليدية يعطي تغيرًا متغيرًا جغرافيًا في مستوى سطح البحر". يمكن استخدام هذا التباين لحساب عدد النسبة المئوية التي تأتي من غرينلاند ، وكم من القارة القطبية الجنوبية ، وكم من الأنهار الجليدية الجبلية. يمكنك تحديد مصدر الذوبان. وهذه حجة مهمة من حيث المخاطر العامة.
لماذا مصدر الذوبان مهم جدا؟إذا كنت تعيش على الساحل الشرقي للولايات المتحدة أو في هولندا ، فلا داعي للقلق بشأن أين يذهب مستوى سطح البحر العالمي. منذ بضع سنوات كنت في هولندا ، وحاولت إقناع السكان المحليين بأنهم لا يحتاجون إلى القلق بشأن ذوبان الغطاء الجليدي في غرينلاند عنه في القارة القطبية الجنوبية. ولكن هذا لا يعتبر. عندما ألقي محاضرات ، يهز الناس رؤوسهم فقط. لا يؤمنون عندما أظهر هذه الدوائر حول الغطاء الجليدي الذائب في غرينلاند ، مما يشير إلى المنطقة التي سينخفض فيها مستوى سطح البحر. يعتمد حدسنا على المشي على طول الشاطئ أو استخدام صنابير المياه. لا يعتمد على الأفكار حول ما سيحدث عندما يذوب أحد الصفائح الجليدية الرئيسية.
يؤثر الغطاء الجليدي المنصهر على مستوى سطح البحر بطريقتين. انخفاض الجاذبية يخفض مستوى سطح البحر بالقرب من الدرع. في الوقت نفسه ، ترفع المياه المتدفقة إلى المحيط. لذا إذا سقطت الغطاء الجليدي في جرينلاند في البحر ، فإن الماء المذاب سيرفع مستوى البحر بشكل كبير. لكن الدول المجاورة ستسجل انخفاضًا في المستويات.لماذا أنت متأكد من أن الأنهار الجليدية في الكوكب ، بما في ذلك الأغطية القطبية ، ستستمر في الذوبان؟تتمثل إحدى الطرق لفهم أين يتجه عالم الإحماء في التخلص من نموذج المناخ. آخر هو النظر إلى الماضي والسؤال عما فعلته الألواح الجليدية في المرة الأخيرة التي كانت فيها درجة الحرارة هي نفسها أو أعلى قليلاً. نحن الآن في فترة وسيطة دافئة بين الدورات الجليدية. إذا لم يسخن الناس المناخ ، فسيتعين على الأرض الاستعداد لدخول
العصر الجليدي التالي في المستقبل. كانت الفترة بين الجليدية الأخيرة قبل هذا حوالي 120،000 سنة. بالطبع ، قبل 120،000 سنة ، لم يكن للناس أي تأثير على المناخ. كان تقلب المناخ الطبيعي.
كيف تصرفت الصفائح الجليدية في المرة الأخيرة التي كان فيها المناخ دافئًا جدًا؟آخر مرة ، عندما كانت دافئة كما هي الآن ، اختفت الصفائح الجليدية ، التي نعتبرها مستقرة ، وإن لم تكن سريعة. فلماذا نتوقع شيئًا آخر في بضع مئات أو آلاف السنين القادمة؟ لا يوجد سبب لذلك ، ما لم نفعل شيئًا لعكس العملية.
حسنًا ، فلنفترض أننا نتوقع ارتفاع درجة الحرارة لإذابة الصفائح الجليدية ورفع مستوى سطح البحر. ولكن أين الدليل على أننا نشهد هذه العملية اليوم؟كان متوسط تغير مستوى سطح البحر في القرن العشرين 1.2 ملم في السنة. على مدار العشرين عامًا الماضية ، نرى متوسط تغيير قدره 3 مم سنويًا - زيادة 2.5 مرة مقارنة بالقرن العشرين. حجة جيدة للغاية للمشككين الذين يدعون أن لا شيء يتغير أو لا شيء يزداد سوءًا. أصبحت أسوأ بالفعل. وإذا نظرت إلى الماضي منذ آلاف السنين ، ستجد العديد من الأدوات المناسبة. سجلات الكسوف أو أحواض السمك الرومانية.
ماذا يمكن أن تخبرنا أحواض السمك الرومانية عن مستوى سطح البحر؟خلال عهد
أوكتافيان أغسطس ، بنى الرومان الأثرياء خزانات أسماك. جاء الصيادون بصيد ، ووضعوها هناك بحيث كانت الأسماك طازجة عندما كانوا يأكلونها - أراد الرومان إبقاء الأسماك حية لعدة أيام أو أسابيع. كان الرومان مهندسين ، لذلك قاموا ببناء هذه الدبابات بما يتفق تمامًا مع مستوى سطح البحر. من الضروري ألا تكون الجدران منخفضة جدًا ، لأنه في حالة المد المرتفع يمكن للأسماك أن تسبح بعيدًا ، وليست عالية جدًا ، بحيث تعمل الأمواج على تحديث المياه في أحواض السمك.
أدرك كيرت لامبيك ، الأستاذ في الجامعة الوطنية الأسترالية ، أنه من خلال دراسة مستوى سطح البحر اليوم مقارنة بارتفاع جدران جدران أحواض السمك هذه ، يمكن القول كيف تغير مستوى سطح البحر خلال 2500 عام الماضية. إذا كان مستوى سطح البحر في السنوات الـ 2500 الماضية سيرتفع بمعدل ارتفع في القرن العشرين ، فستكون هذه الأحواض المائية 4 أمتار تحت الماء - ويمكنني أن أؤكد لك أن هذا ليس كذلك. يمكن رؤيتها. يمكنك المشي على طول الشاطئ ، ويمكن رؤيتها من هناك. هذا يشير إلى أن مستوى سطح البحر لا يمكن أن يرتفع بالسرعة التي رأيناها في القرن العشرين لفترة طويلة. لم يرتفع مستوى سطح البحر على مدى 2500 عام الماضية بقدر ارتفاعه خلال القرن العشرين.
وماذا يمكن للسجلات البابلية للكسوف قبل 2500 عام أن تخبرنا عن تغير المناخ؟يمكنك دراسة هذه الملاحظات والقول على وجه اليقين في أي نقطة تم تسجيل الكسوف في بابل. ثم يمكنك إجراء حسابات وقول متى كان هذا الكسوف سيحدث إذا لم تتغير سرعة دوران الأرض الحالية منذ تلك اللحظة. ويمكن القيام بذلك للسجلات اليونانية والعربية والبابلية والصينية للكسوف - كما فعل الأستاذ البريطاني F. Richard Stevenson. قام ببناء طاولة ، مثل العلماء الآخرين قبله ، مع مجموعة كبيرة من الكسوف المماثل ، وأظهر تباطؤًا واضحًا في سرعة دوران الأرض على مدى عدة آلاف من السنين الماضية. لنفترض أنك قمت بالمزامنة قبل ساعتين 2500 سنة. يحسب البعض الوقت بدقة ، بينما كان البعض الآخر متصلًا بالأرض ، مما يبطئ الدوران. أكثر من 2500 سنة ، سيكونون غير متزامنين لمدة 4 ساعات. هذا مثل هذا التباطؤ. لذلك ، نعلم أن سرعة دوران الأرض تباطأت على مدى 2500 عامًا مضت. لكننا لا نتوقع تباطؤ الأرض.
ولماذا يجب أن يتباطأ دوران الأرض على الإطلاق؟لقد نشرت مؤخرًا في Science Advances ورقة حول "
لغز مونش ". لقد أظهرنا أن هذا يرجع إلى ثلاثة أسباب مختلفة. الأول هو تشتت المد والجزر. ضرب المد والجزر الساحل ، وتبديد الطاقة ، ولعدة أسباب يبطئ دوران الأرض. سبب آخر هو التفاعل الخفي إلى حد ما بين النواة الحديدية وعباءة الأرض الصخرية ، والتي تعمل على إبطاء سرعة الدوران التي نلاحظها أثناء وجودنا على سطح الكوكب.
هل هذا شيء يشبه الاحتكاك في علبة تروس السيارة؟ هل هذا مرتبط بالتفاعل اللزج بين الأجزاء الداخلية والخارجية للكوكب؟هذا ليس احتكاكًا ، ولكنه قريب جدًا من ذلك. الحقيقة هي أن لدينا سائلاً يتحرك حول سائل آخر ، بسرعات مختلفة فقط. إذا كانت غير متزامنة ، فإن سرعتها تؤثر على بعضها البعض. ولكن ، نعم ، أنت تقول بشكل صحيح أن هناك صلة بينهما.
هذا هو التأثير الثاني. هناك المد العالي وما يسميه علماء الجيوفيزياء تزاوج النواة والغطاء. يمكن توقع كلا التأثيرين بدقة تامة ، ولكن يبقى عامل آخر - وهو مرتبط بعصر الجليد ، ونحن أيضًا نمثله. أي نحصل على تشتت المد والجزر ، وإقران القلب والقشرة ، وإضافة تأثير العصر الجليدي ، الذي أنا فيه خبير. وانظر: نضيف كل هذه التأثيرات الثلاثة معًا ونحسب بالضبط تباطؤ الأربع ساعات الذي حصلنا عليه في الواقع.
ما هو تأثير العصر الجليدي؟الأرض تقترب من المجال. منذ 20000 عام كان هناك المزيد من الجليد في القطبين. عندما يكون هناك أغطية جليدية في القطبين ، فإنها تضغط على الأرض من كلا القطبين ، وتتسطح. عندما ذابت الأغطية ، بدأ الكوكب المسطح في استعادة شكله ، وأصبح أقرب إلى الكرة ، لذلك يجب أن تزيد سرعة دوراننا - مثل راقصة الباليه أو متزلج. يوفر التصحيح من العصر الجليدي زيادة في سرعة الدوران.
اتضح أن هذه العوامل الثلاثة - اقتران اللب والغطاء ، واستعادة القطبين بعد الجليد ، وتشتت المد والجزر - تفسر التغيرات في سرعة الأرض حتى القرن العشرين. ماذا يحدث اليوم؟نحتاج أن نأخذ نفس نموذج العصر الجليدي ونعدله مع مراعاة دوران الأرض في القرن العشرين. بعد القيام بذلك ، نحصل على اختلاف ، لا يمكننا تفسيره حتى الآن. لذلك ، نقول - حسنًا ، ربما يرجع ذلك إلى ذوبان القبعات القطبية أو الأنهار الجليدية.
عليك أن تأخذ آخر تقرير للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (
IPCC ) ، وأنظر إلى حسابات ذوبان الأنهار الجليدية الجبلية. يقولون أن صفائح الجليد في القرن العشرين لم تتغير بشكل خاص. بدأوا في الذوبان بنشاط فقط في السنوات العشرين الماضية ، لكن الأنهار الجليدية ، من حيث المبدأ ، اختفت طوال القرن العشرين. نأخذ حسابات الانصهار من IPCC ، ونحسب تأثيرها على الدوران - يجب أن يبطئوا دوران الأرض ، كما هو الحال في مثال المتزلج - ونقارنها بالملاحظات المصححة للعصر الجليدي.
اتضح أن الماء يتدفق من الأنهار الجليدية ، ويبطئ دوران الأرض ، كما لو كان المتزلج يبتعد عن ذراعيه؟نعم تقع الأنهار الجليدية بشكل رئيسي بالقرب من المحور. تقع بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي ، ولكن معظم مياه المحيط ليست كذلك. وبعبارة أخرى ، نأخذ الأنهار الجليدية على خطوط عرض عالية ، مثل ألاسكا وباتاغونيا ، نذوب ، ونوزعها على الكوكب. بشكل عام ، يتدفق الماء إلى خط الاستواء ، حيث تنتقل المواد من القطبين إلى المحيطات.
أي ذوبان الأنهار الجليدية والقبعات القطبية ينقل كتلة من الماء إلى خط الاستواء؟نعم بالطبع ، المحيط في كل مكان ، ولكن إذا قمت بنقل الجليد من خطوط العرض المرتفعة إلى المحيط ، فأنت تضيف كتلة عند خط الاستواء وتأخذه من المناطق القطبية ، وهذا من شأنه أن يبطئ الدوران. قمنا بهذه الحسابات. حسبنا أيضًا كيف ستؤثر هذه الأنهار الجليدية على اتجاه القطبين. في كلتا الحالتين ، تتزامن حساباتنا تمامًا مع الملاحظات الفلكية والأقمار الصناعية المصححة للعصر الجليدي.
في عمل حديث ، أظهرنا أن بيانات الدوران الحالية بعد التصحيح للعصر الجليدي لا تزال غير متطابقة ، وهي بالضبط ما يجب أن تكون ، إذا كنت تعتقد أن رأي العلماء حول كيفية ذوبان الجليد في القرن العشرين.
بالنظر إلى هذا العدد من المراحل ، من المفاجئ عمومًا أن الحسابات قد اجتمعت معًا.هذه طريقة مختلفة تمامًا لإثبات ذوبان الألواح الجليدية. وهذا جيد جدًا ، لأنه إذا نظرت إلى جرينلاند وقلت: "أوه ، الجليد يذوب في القطاع الجنوبي ، يمكنك أن ترى انخفاضًا في كميته" ، فليس معروفًا ما يحدث في الشمال. ليس من الممكن بناء صورة جيدة متكاملة للغطاء الجليدي في جرينلاند بالكامل. لكن الدوران لا يهم ما إذا كان الجنوب أو الشمال ، فهو يعتمد فقط على مقدار الكتلة التي تنتقل من غرينلاند إلى المحيطات. لذلك ، يعطي الدوران ، كما يقول العلماء ، مقياسًا متكاملًا أنيقًا لتوازن الكتلة للأغطية الجليدية القطبية.
ما الذي ألهمك لتصبح عالمًا؟في عائلتي ، كان هناك دائمًا حديث عن تاريخ عصر النهضة أكثر من الحديث عن العلم. أنا العالم الوحيد في الأسرة. أخذت علوم الهندسة ، برنامج الفيزياء الهندسية. في سنتي الثالثة ، حضرت دورة عن تكتونية الصفائح ، وفكرت: "رائع!" وكان عملي الأول - كانت فكرة القيم الخاصة بي - مقالًا حول أسباب الفيضانات في غرب أمريكا الشمالية من 50 إلى 80 مليون سنة مضت. كانت ممتعة للغاية. أنت تدرس في المعهد ، وتنشر بالفعل عملاً يشرح لماذا كانت أمريكا الشمالية تحت الماء ، أو بالأحرى الجزء الغربي منها.
ولماذا؟يقول البعض أن كل شيء يرجع إلى الجليد ، بسبب التغيرات في أحجامه. في كثير من الأحيان ، يعتقد الناس أن هذا يرجع إلى التغيرات في معدل حدوث الصفائح التكتونية. لكن في عملي الذي كتبته مع زملائي ، أظهرنا أن مثل هذا الفيضان في القارات لا يحدث عادة بسبب التغيرات في مستوى سطح البحر. هذا هو نتيجة الحركة العمودية للقارة ، كرد فعل للقوى التي تتحكم في تكتونية الصفائح ، وتحريك القارات صعودا وهبوطا.
تبدو العديد من نتائج عملك مجردة وغير بديهية. هل حدث بالصدفة؟في علمنا ، هناك العديد من المشاكل المثيرة للاهتمام التي يمكنك رؤيتها بأم عينيك. لكن العيون يمكن أن تخدع. في بعض الأحيان ، بدأ ريتشارد فاينمان ، الفيزيائي العظيم ، محاضراته عن الفيزياء ، موضحا كم يمكن القيام به في حدس واحد. يمكنهم القيام ببعض الأشياء بشكل حدسي بحت ، والحصول على الإجابة الصحيحة. ثم أعطاهم بعض الأمثلة المضادة للحدس. وقال: "هذا هو السبب في الحاجة إلى الفيزياء. عليك أن تفهم متى قد لا يعمل حدسك ". أنا من أتباع فاينمان. يمكن شرح بعض الأشياء ، لكن العالم سيواجه دائمًا أشياء لا تتوافق مع الحدس. استنادًا إلى التجربة اليومية لاستخدام الحمام ، لن تفهم أن مستوى المياه بالقرب من الأنهار الجليدية ينخفض. بحاجة لجذب شيء أكثر ؛ في هذه الحالة ، انجراف الجاذبية النيوتوني الثاني. من الضروري اجتذاب الفيزياء ، وإلا فلن يمكن تفسيره أبدًا.
كيف تأتي التخمينات غير المتوقعة لك؟أعتقد أن بعض العلماء سيختلفون معي ، لكني أعتقد أنك تحتاج فقط إلى منح نفسك الوقت للتفكير. يحتاج العالم إلى بعض الفرص للتفكير في الحقائق. أوصي بشدة أن يكتسب طلابي بعض الاهتمامات الأخرى ، حيث أن أفضل طريقة لتوفير الوقت للتأمل هي أخذ استراحة في العلوم. حدث لي أنني رأيت في نماذجي شيئًا لم أره من قبل ، وفكرت: "حسنًا ، عالِمٌ جيد لن يترك هذا الأمر أبدًا". عالمة جيدة يعضها في مثل هذه اللحظات ويسأل أسئلة مثل: "لماذا أرى هذا؟" رؤية شيء غير متوقع هي إحدى مكافآت القيام بالعلوم.