برای سال‌ها، دانشمندان می‌دانستند که آمریکای شمالی هزاران سال پیش دچار دوره‌های خشکسالی طولانی شده است. این خشکسالی‌ها منجر به نابودی گسترده جنگل‌ها و تغییرات اساسی در اکوسیستم‌ها شدند. اما دلیل دقیق این دوره‌های خشک تا همین اواخر ناشناخته باقی مانده بود.
ارتباط خشکسالی‌های تاریخی با مدار زمین
مطالعه‌ای بین‌المللی در دوران هولوسن
یک تیم پژوهشی بین‌المللی، ارتباط قوی‌ای میان خشکسالی‌های شدید و نیرویی ظریف اما قدرتمند یعنی تغییرات مدار زمین یافته است. این مطالعه بر دوره‌ای گرم در تاریخ زمین به نام هولوسن تمرکز داشت؛ دوره‌ای که پس از آخرین عصر یخبندان آغاز شد و تا امروز ادامه دارد.
بازسازی تغییرات اقلیمی منطقه‌ای
پژوهشگران برای بررسی میزان رطوبت در ۱۱,۰۰۰ سال گذشته، از دانه‌های گرده فسیل‌شده جمع‌آوری‌شده از سراسر آمریکای شمالی استفاده کردند. یک الگوریتم یادگیری ماشینی به آن‌ها کمک کرد تا تغییرات اقلیمی منطقه‌ای را در این بازه زمانی بازسازی کنند.
یافته‌های کلیدی: خشکی در طول هزاران سال
یافته‌ها حیرت‌انگیز بودند. شرایط رطوبتی در بسیاری از مناطق هزاران سال کمتر از سطح امروزی بود و زمان وقوع خشکسالی‌ها بسته به منطقه متفاوت بود.
خشکسالی‌هایی با طول هزاران سال
آغاز در شمال‌شرقی آمریکا
دکتر ج. ساکاری سالونن، محقق آکادمی علوم فنلاند در دانشگاه هلسینکی، می‌گوید:
«شرایط خشک ابتدا در شمال‌شرقی ایالات متحده و مناطق مجاور کانادا آغاز شد، یعنی مناطقی که امروزه جزو مرطوب‌ترین بخش‌های آمریکای شمالی هستند. در اینجا، اوج خشکسالی حدود ۱۱,۰۰۰ سال پیش رخ داد.»
انتقال خشکسالی به مرکز قاره
در مناطق مرکزی که امروزه شامل دشت‌های وسیع هستند، شدیدترین خشکسالی حدود ۷,۰۰۰ سال پیش رخ داد، یعنی هزاران سال بعد از مناطق ساحلی اقیانوس اطلس. تا آن زمان، سواحل اقیانوس اطلس شروع به دریافت رطوبت کرده بودند. به گفته سالونن، گویی این بی‌نظمی اقلیمی از شرق به سمت غرب مهاجرت کرده است.
بررسی دلایل خشکسالی‌های باستانی
افسانه فراوانی آب در شرق آمریکا
جک ویلیامز از دانشگاه ویسکانسین مدیسن اشاره می‌کند که باور اشتباهی وجود دارد مبنی بر اینکه آب همیشه در دسترس است، به‌ویژه در شرق آمریکا. او می‌گوید:
«مطالعات تاریخی نشان می‌دهد که خشکسالی‌های طولانی حتی در شرق هم می‌توانند منجر به تغییرات شدید در الگوی آتش‌سوزی‌ها و مرگ گسترده درختان شوند. بنابراین، درک الگوهای مکانی خشکسالی‌ها و دلایل آن‌ها حیاتی است.»
شبیه‌سازی اقلیم برای بررسی علت‌ها
پژوهشگران برای آزمایش دلایل این خشکسالی‌ها از مدل‌های شبیه‌سازی اقلیمی با وضوح بالا استفاده کردند. این شبیه‌سازی‌ها با داده‌های گرده‌ای تطابق داشت و علل گستردگی خشکسالی را توضیح دادند.
نتایج شبیه‌سازی‌ها چه می‌گویند؟
فشار بالا و گرمایش تابستان‌ها
طبق گفته پژوهشگران، دو عامل اصلی در این دوره‌ها نقش داشتند:
- در اوایل هولوسن، سیستم فشار بالای جو که از یخچال‌های باقی‌مانده نشأت می‌گرفت، رطوبت را از بخش بزرگی از قاره دور می‌کرد، به‌ویژه در شرق.
- با ذوب شدن یخچال‌ها، عامل دومی وارد عمل شد: افزایش دمای تابستان‌ها، که باعث خشک شدن سریع خاک می‌شد.
توضیح مکانیزم‌های اقلیمی
فردریک شنک، فیزیک‌دان جوّی از دانشگاه استکهلم و محقق مهمان دانشگاه هلسینکی، بیان می‌کند:
«شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که در اوایل هولوسن، سیستم فشار بالا در شمال قاره، مسیر انتقال رطوبت را منحرف می‌کرد، که توضیحی برای جابه‌جایی جغرافیایی شرایط خشک است.»
او اضافه می‌کند:
«در کل، اقلیم گرم‌تر معمولاً مرطوب‌تر است. اما این قاعده برای همه مناطق صدق نمی‌کند. نتایج ما نشان می‌دهند که برای برخی مناطق، میزان بارندگی نمی‌تواند تبخیر ناشی از گرمایش شدید را جبران کند. در نتیجه، خشکسالی‌هایی با طول هزاران سال پدید آمدند.»
گازهای گلخانه‌ای و خشکسالی‌های مدرن
پژوهشگران تأکید می‌کنند که با وجود تفاوت علل خشکسالی‌های گذشته و آینده، پیامدهای آن‌ها می‌تواند مشابه باشد. در گذشته، تغییرات آهسته در مدار زمین تابستان‌ها را گرم‌تر می‌کرد و منجر به خشکسالی‌های شدید می‌شد. امروزه، انتشار سریع گازهای گلخانه‌ای نسخه‌ای شتاب‌یافته از همان روند را ایجاد کرده است.
سالونن هشدار می‌دهد:
«اگر پیش‌بینی‌های اقلیمی برای این قرن درست از آب درآیند، با نسخه‌ای سریع‌تر از رویدادهایی که ده‌هزار سال پیش با دلایل طبیعی رخ داد، روبرو هستیم.»
با وجود پیش‌بینی افزایش بارندگی، انتظار می‌رود بخش زیادی از آمریکای شمالی تا پایان قرن دچار خشکی شود، چرا که هوای گرم‌تر باعث تبخیر بیشتر می‌شود، حتی اگر میزان بارندگی هم بیشتر شود.
نقش مدار زمین در شکل‌گیری خشکسالی‌های شدید
چرخه‌های میلانکوویچ و تغییرات اقلیمی
مدار زمین به‌صورت دائمی در بازه‌های زمانی طولانی تغییر می‌کند. این تغییرات، که به نام چرخه‌های میلانکوویچ شناخته می‌شوند، بر شیب و فاصله زمین از خورشید تأثیر می‌گذارند. این چرخه‌ها در طول ده‌ها هزار سال رخ می‌دهند و اقلیم زمین را شکل داده‌اند.
حدود ۲۰,۰۰۰ سال پیش، مدار زمین میزان تابش خورشید در نیم‌کره شمالی را کاهش داد و باعث شکل‌گیری یخچال‌های عظیم شد. تا ۱۰,۰۰۰ سال پیش، بیشتر این یخچال‌ها ذوب شده بودند و دوره هولوسن آغاز شد؛ دوره‌ای گرم که زمین را برای هزاران سال تحت تأثیر قرار داد.
بازگشت به گذشته برای درک آینده
این مطالعه نشان می‌دهد همان شرایط مداری که زمین را گرم کرد، زمینه را برای خشکسالی‌های چندصدساله در آمریکای شمالی فراهم کرد. با اینکه زمین از آن زمان به‌تدریج در حال سرد شدن بود، گرمایش شدید ناشی از فعالیت انسانی در قرن اخیر این چرخه طبیعی را مختل کرده است.
پژوهشگران هشدار می‌دهند که درک اتفاقات گذشته برای آمادگی نسبت به آینده حیاتی است. این تحقیق یادآوری می‌کند که حتی تغییرات آهسته و طبیعی در مدار زمین توانایی ایجاد دگرگونی‌های عظیم اقلیمی را داشته‌اند. حالا، این تغییرات بسیار سریع‌تر رخ می‌دهند و پیامدهایشان ممکن است حتی شدیدتر باشد.
این مطالعه کامل در مجله Nature Communications منتشر شده است.
