باران‌های موسمی در سراسر جهان به‌خاطر الگوهای فصلی خود شناخته می‌شوند؛ در برخی ماه‌ها بارش حیاتی را به همراه دارند و در ماه‌های دیگر از بین می‌روند. با این حال، دلایل دقیق تغییر وضعیت از خشکی به بارندگی هنوز برای پژوهشگران به‌طور کامل روشن نیست.
در مطالعه‌ای جدید، دانشمندان نشان داده‌اند که جو زمین می‌تواند رطوبت را برای مدت طولانی‌تری نسبت به آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، در خود نگه دارد؛ کشفی که می‌تواند نگاه ما را به سیستم‌های آبوهوایی در مقیاس بزرگ تغییر دهد.
بارش‌های فصلی و میلیاردها زندگی وابسته
نقش باران موسمی در حیات انسان‌ها
بارش‌های موسمی هرسال در مناطقی همچون آسیای جنوبی، آفریقای غربی، بخش‌هایی از قاره آمریکا و شرق آسیا پدیدار می‌شوند. بیش از دو میلیارد نفر برای آبیاری محصولات کشاورزی و تأمین آب رودخانه‌ها به این باران‌ها وابسته‌اند.
گرمایش زمین و باران موسمی
پیش‌تر، دانشمندان شروع باران‌های موسمی را به گرم شدن زمین در اثر تابش خورشید در فصل بهار نسبت می‌دادند. اما یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که در این میان تنها انرژی خورشیدی نقش ندارد.
حافظه رطوبتی جو
پدیده «دوپایداری» در جو
مطالعه جدید بر ویژگی‌ای به نام دوپایداری تمرکز دارد؛ وضعیتی که در آن جو زمین می‌تواند برای یک سطح خاص از گرمایش خورشیدی، در یکی از دو حالت پایدار یعنی خشک یا بارانی باقی بماند. این وضعیت تا زمانی ادامه دارد که رطوبت از یک آستانه مشخص عبور کند و سیستم به حالت جدیدی منتقل شود.
ذخیره‌سازی اطلاعات توسط بخار آب
آنجا کاتزنبرگر، اقلیم‌شناس مؤسسه تحقیقات تأثیرات اقلیمی پوتسدام، می‌گوید:
«جو می‌تواند با ذخیره اطلاعات فیزیکی به شکل بخار آب، حالت قبلی خود را ‘به یاد بیاورد’.»
این فرآیند منجر به وضعیتی می‌شود که بارندگی می‌تواند پس از رسیدن به میزان معینی از رطوبت، به‌سرعت آغاز شود.
آزمایش رفتار جو بدون دریاها
مدل‌سازی جو به تنهایی
برای بررسی دقیق رفتار جو، پژوهشگران از یک مدل اقلیمی خاص به نام مدل چرخش عمومی استفاده کردند و سیستم‌هایی مانند اقیانوس‌ها را حذف نمودند تا تنها واکنش جو به تغییرات بررسی شود.
یافته‌ای خلاف تصور پیشین
نتایج نشان داد که حتی بدون تأثیر اقیانوس، جو می‌تواند پس از عبور از سطحی مشخص از رطوبت، حالت خود را تغییر دهد. این کشف نشان می‌دهد که نوعی رفتار حافظه‌محور درون خود هوا نیز وجود دارد – رفتاری که پیش‌تر در علم اقلیم نادیده گرفته شده بود.
انباشت رطوبت برای آغاز بارش
رطوبتی که باقی می‌ماند
برخلاف تصور رایج که بخار آب را تنها در بازه‌های زمانی کوتاه‌مدت مؤثر می‌داند، پژوهشگران شواهدی یافته‌اند مبنی بر اینکه بخار آب می‌تواند طی چند هفته انباشته شود و شرایط پایداری برای بارندگی ایجاد کند.
آندرس لورمان، رئیس دپارتمان علوم پیچیدگی در مؤسسه پوتسدام، می‌گوید:
«ما مدت‌هاست می‌دانیم سیستم‌هایی مانند اقیانوس‌ها یا صفحات یخی نوعی حافظه دارند. اما ایده اینکه جو هم چنین ظرفیتی داشته باشد تا کنون بسیار دور از ذهن بود.»
پیامدهای تأخیر در باران موسمی
ریسک مستقیم برای کشاورزی
زمان‌بندی آغاز باران‌های موسمی صرفاً یک مسئله علمی نیست؛ بلکه به کاشت محصول، ذخیره آب و آمادگی در برابر بلایای طبیعی مرتبط است. تغییر تنها چند هفته‌ای در شروع موسمی می‌تواند تفاوت میان برداشت موفق یا ناکام محصول باشد.
ناپایداری‌های اقلیمی در آسیا
مناطقی که به‌شدت به باران‌های فصلی متکی هستند، مانند بخش‌هایی از هند و آسیای جنوب شرقی، هم‌اکنون با افزایش نوسانات در بارش مواجه شده‌اند. این یافته‌های جدید، نگرانی‌ها درباره تأثیر تغییرات اقلیمی بر شدت یا تأخیر بارندگی‌ها را افزایش داده‌اند.
وابستگی میلیاردها انسان به سیستم موسمی
حافظه جوی و تغییرات اقلیمی
زمانی که جو وارد فاز بارانی می‌شود، می‌تواند حتی با کاهش نور خورشید نیز در همان وضعیت باقی بماند. اگر شرایط – مثلاً به‌واسطه آلودگی بیشتر یا دمای بالاتر – تغییر کند، آستانه بازگشت به وضعیت خشک نیز ممکن است جابه‌جا شود.
تغییر ناگهانی و تبعات آن
این تغییرات ناگهانی اهمیت زیادی دارند. بارش‌های موسمی تأخیری می‌توانند مناطق زیادی را خشک و بی‌باران باقی بگذارند، در حالی که دوره‌های بارندگی طولانی ممکن است باعث سیلاب، از بین رفتن محصولات کشاورزی و آشفتگی اقتصادی شود.
بهبود پیش‌بینی‌های موسمی در آینده
نقش تحقیقات آتی
مطالعات آینده می‌توانند سیستم‌های هشدار زودهنگام برای تغییرات شدید آبوهوایی را دقیق‌تر کنند. مشخص کردن سطح رطوبتی که موجب تغییر فاز جو می‌شود، می‌تواند برنامه‌ریزان محلی را در مدیریت بهتر منابع آبی یاری دهد.
دیدگاه نو در مدل‌سازی اقلیم
دانشمندان اقلیم در سراسر جهان با دقت این یافته‌ها را پیگیری می‌کنند. برخی امیدوارند که مفهوم «حافظه جو» را بتوان به الگوهای آبوهوایی دیگر نیز تعمیم داد و از آن در مدل‌سازی بلندمدت اقلیمی بهره گرفت.
سؤالات بی‌پاسخ درباره زمان‌بندی موسمی
مناطق مختلف، پاسخ‌های متفاوت
گرچه این مطالعه نشان می‌دهد که تغییرات موسمی چگونه رخ می‌دهند، اما هنوز مشخص نیست که مناطق مختلف در مواجهه با گرمایش نابرابر زمین، چگونه واکنش نشان می‌دهند. برای پاسخ به این پرسش باید تحقیقات بیشتری انجام شود.
تأثیر فعالیت‌های انسانی
همچنین هنوز نمی‌دانیم فعالیت‌هایی مانند جنگل‌زدایی، انتشار ذرات معلق یا آبیاری گسترده، چگونه ممکن است توانایی جو در ذخیره رطوبت را تغییر دهد. این متغیرها ممکن است برخی سیستم‌های موسمی را به مرز ناپایداری نزدیک کنند، آن‌هم بدون هیچ نشانه هشداردهنده‌ای.
این مطالعه در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.
