عدم تعادل حرارتی زمین در حال افزایش است و سیاره ما همچنان گرمتر میشود، زیرا بخش بیشتری از انرژی خورشید در سامانه اقلیمی زمین به دام میافتد. دانشمندان این پدیده را عدم تعادل انرژی زمین مینامند. زمانی که انرژی ورودی از خورشید بیشتر از انرژی خروجی به فضا باشد، گرما در اقیانوسها، خشکی و جو انباشته میشود.
در سالهای گذشته، بسیاری از پژوهشها افزایش گرمایش اخیر را به کاهش آلودگی هوا و پاکتر شدن جو نسبت میدادند. اما اکنون پژوهشی تازه، توضیحی متفاوت و دقیقتر ارائه میدهد.
عدم تعادل انرژی زمین چیست؟
زمین انرژی خود را از خورشید بهصورت تابش کوتاهموج، عمدتاً نور مرئی، دریافت میکند. بخشی از این انرژی توسط ابرها، یخها و سطوح روشن زمین به فضا بازتاب میشود.
بخش باقیمانده، اقیانوسها و خشکی را گرم میکند. زمین همچنین انرژی را به شکل تابش گرمایی بلندموج دوباره به فضا پس میفرستد.
اندازهگیریهای اخیر نشان میدهد افزایش گرمای زمین عمدتاً ناشی از جذب بیشتر نور خورشید است، نه کاهش خروج گرما. در این میان، انرژی کوتاهموج نقش بسیار پررنگتری نسبت به انرژی بلندموج دارد. ابرها و بازتابپذیری سطح زمین، کنترلکننده اصلی این تغییرات هستند.
ذرات معلق هوا چگونه بر گرمایش اثر میگذارند؟
ذرات معلق یا آئروسلها، ذرات بسیار ریزی هستند که در هوا شناورند. منابع آنها شامل آلودگی کارخانهها، دود خودروها، آتشسوزیهای جنگلی، پاشش آب دریا و فعالیتهای آتشفشانی میشود.
آئروسلها از دو مسیر اصلی بر اقلیم تأثیر میگذارند:
- برهمکنش تابشی آئروسلها: زمانی که ذرات نور خورشید را پراکنده یا جذب میکنند.
- برهمکنش آئروسل و ابر: زمانی که ذرات اندازه و تعداد قطرات ابر را تغییر میدهند.
افزایش ذرات معلق میتواند باعث تشکیل قطرات کوچکتر، ابرهای روشنتر و بازتاب بیشتر نور خورشید شود. کاهش ذرات، برعکس، ابرها را تیرهتر میکند و اجازه میدهد نور بیشتری به سطح زمین برسد.
بسیاری از مدلهای اقلیمی فرض میکردند کاهش آئروسلها عامل اصلی گرمایش اخیر است. اما دادههای مشاهداتی تصویر متعادلتری ارائه میدهند.
رفتار متفاوت آسمان نیمکره شمالی و جنوبی
دادههای ماهوارهای و بازتحلیلهای جوی نشان میدهد تفاوت چشمگیری میان دو نیمکره وجود دارد. در نیمکره شمالی، قوانین سختگیرانه کیفیت هوا باعث کاهش تدریجی آلودگی شده است.
کاهش سولفاتها به معنای ذرات کمتر برای تشکیل ابر بود. در نتیجه، ابرها نور کمتری بازتاب دادند و انرژی بیشتری سطح زمین و اقیانوسها را گرم کرد.
اما نیمکره جنوبی مسیر متفاوتی را طی کرد. رویدادهای طبیعی بزرگ باعث افزایش آئروسلها شدند. آتشسوزیهای گسترده استرالیا در سالهای ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ حجم عظیمی از دود را وارد جو کرد.
همچنین فوران آتشفشانی نزدیک تونگا در سال ۲۰۲۲ ذرات زیادی را به لایههای بالای جو فرستاد که توسط بادها در گستره وسیعی از اقیانوسها پخش شد.
این افزایش آئروسلها باعث روشنتر شدن ابرها و بازتاب بیشتر نور خورشید شد. خنکشدگی نیمکره جنوبی، گرمایش نیمکره شمالی را خنثی کرد. در نهایت، اثر کلی آئروسلها در مقیاس جهانی تقریباً صفر باقی ماند.
ردیابی آلودگی هوا و گرمایش زمین
پژوهشگران برای بررسی تغییرات آئروسلها از دو روش مستقل استفاده کردند. روش اول بر مشاهدات ماهوارهای تکیه داشت که اثر ذرات بر عبور نور خورشید از جو را اندازهگیری میکند.
روش دوم از دادههای بازتحلیل جوی برای برآورد مقدار ذرات سولفات در نزدیکی سطوح تشکیل ابر بهره گرفت.
هر دو روش الگوهای مشابهی را نشان دادند: کاهش آئروسلهای ناشی از آلودگی در مناطق صنعتی شمال و افزایش آئروسلهای طبیعی در اقیانوسهای جنوبی. این همخوانی، اطمینان به نتایج را تقویت کرد.
ابرها عامل اصلی گرمایش کنونی
دانشمندان همچنین بررسی کردند که آئروسلها چگونه بر ابرهای کمارتفاع اقیانوسی اثر میگذارند؛ جایی که این برهمکنشها بیشترین اهمیت را دارند.
محاسبات نشان داد اثر آئروسلها الگوهای منطقهای قویِ گرمایش و سرمایش ایجاد میکند، اما در مقیاس جهانی یکدیگر را خنثی میکنند.
رفتار ابرها اکنون توضیحدهنده بخش عمده رشد عدم تعادل انرژی زمین است. تغییر در پوشش و روشنایی ابرها، بازتاب نور خورشید را در مناطق وسیعی کاهش داده است.
گرمشدن سطح زمین همچنین باعث کاهش یخ و برف شده و بازتابپذیری سطح را کم کرده است. الگوهای طبیعی اقلیم، مانند تغییرات دمای اقیانوسها، بر شکلگیری و موقعیت ابرها اثر گذاشتهاند. بازخورد ابرهای کوتاهموج بهعنوان عامل کلیدی انباشت مداوم گرما شناخته میشود.
پیامدها برای درک تغییرات اقلیمی
چانیونگ پارک، نویسنده اصلی این پژوهش و دانشجوی دکتری علوم جوی در مدرسه روزنستیل دانشگاه میامی، میگوید:
«درک این موازنه میان دو نیمکره به جامعه کمک میکند بر نیروهای واقعی گرمایش جهانی تمرکز کند؛ یعنی تغییر رفتار ابرها که با گرمشدن سطح زمین و نوسانات طبیعی اقلیم مرتبط است، نه اینکه گرمایش اخیر را به اشتباه به پاکتر شدن هوا نسبت دهیم.»
مدلهای اقلیمی اغلب کاهش آلودگی در نیمکره شمالی را برجسته میکنند و افزایش طبیعی آئروسلها در سایر مناطق را نادیده میگیرند. این خلأ میتواند به برآورد بیشازحد اثر گرمایی آئروسلها منجر شود.
شواهد مشاهداتی نشان میدهد رشد عدم تعادل انرژی زمین عمدتاً ناشی از تغییرات ابرها و گرمشدن سطح زمین است.
گام بعدی چیست؟
برایان سودن، استاد علوم جوی و از نویسندگان این مطالعه، توضیح میدهد:
«عدم تعادل انرژی زمین به ما میگوید گرما با چه سرعتی در سامانه اقلیمی انباشته میشود. بسیاری از مطالعات پیشین تصور میکردند هوای پاکتر عامل اصلی افزایش اخیر است، اما نتایج ما نشان میدهد تغییرات آئروسلها میان نیمکره شمالی و جنوبی تقریباً یکدیگر را خنثی میکنند.»
او تأکید میکند که برای درک ادامه گرمایش سیاره، باید تمرکز بیشتری بر تغییرات ابرها و نوسانات طبیعی اقلیم داشت.
این پژوهش در نشریه علمی Science Advances منتشر شده است.
جمعبندی
افزایش عدم تعادل حرارتی زمین بیش از آنکه به آلودگی هوا مربوط باشد، نتیجه تغییرات ابرها، بازتابپذیری سطح زمین و الگوهای طبیعی اقلیم است. این یافتهها مسیر تازهای برای درک دقیقتر گرمایش جهانی ترسیم میکنند.
اگر به موضوع تغییرات اقلیمی علاقهمند هستید، مقالههای مرتبط ما را مطالعه کنید و دیدگاه خود را در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید.
