برای دهه‌ها، مدل‌های اقلیمی پیش‌بینی می‌کردند که اقیانوس جنوبی که قطب جنوب را احاطه کرده است، باید در پاسخ به تغییرات اقلیمی جهانی گرم شود. اما به طرز شگفت‌انگیزی، داده‌های واقعی چیز دیگری نشان می‌دهند: بخش زیادی از این اقیانوس در چهل سال گذشته در واقع سرد شده است.
اکنون، دانشمندان دانشگاه استنفورد معتقدند که توضیحی قانع‌کننده برای این پدیده یافته‌اند و این کشف درک ما را از یکی از مهم‌ترین مناطق سیستم اقلیمی زمین تغییر می‌دهد.
یک اقیانوس سرد در آب و هوای گرم‌تر
تحقیقات جدیدی که در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده، به دو عامل مهم اما کمتر مورد توجه اشاره دارد: آب ذوب‌شده از صفحات یخی قطب جنوب و افزایش بارندگی.
“ما دریافتیم که روند سرمایش اقیانوس جنوبی در واقع پاسخی به گرمایش جهانی است که باعث افزایش ذوب شدن صفحات یخی و بارش‌های محلی می‌شود.” این گفته ارل ویلسون، استاد علوم سیستم زمین در دانشکده پایداری دانشگاه استنفورد و نویسنده ارشد این مطالعه است.
با ذوب شدن بیشتر یخ‌ها و افزایش بارندگی در اطراف قطب جنوب، سطح اقیانوس شیرین‌تر و کم‌نمک‌تر می‌شود. این کاهش شوری، چگالی آب را کاهش داده و مانع از اختلاط عمودی معمولی می‌شود که آب‌های گرم‌تر اعماق اقیانوس را به سطح می‌آورد.
ویلسون توضیح می‌دهد: “هرچه سطح آب را شیرین‌تر کنید، مخلوط کردن آب گرم به سطح دشوارتر می‌شود.” نتیجه این فرایند، ایجاد نوعی لایه محافظ است که آب‌های سردتر را در سطح نگه می‌دارد و باعث سرد شدن منطقه می‌شود، علیرغم افزایش دمای جهانی.
تغییرات در آب‌های قطب جنوب
این اثر سرمایشی تاکنون در بیشتر مدل‌های پیشرفته اقلیمی به‌درستی نمایش داده نشده است. محققان استدلال می‌کنند که این عامل نادیده گرفته‌شده – ورودی آب شیرین ناشی از ذوب شدن یخچال‌های طبیعی – مدت‌ها یک خلأ بزرگ در پیش‌بینی‌های اقلیمی بوده است.
این کمبود می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای داشته باشد. اقیانوس جنوبی نقش کلیدی در تنظیم اقلیم جهانی دارد و مقدار قابل‌توجهی از دی‌اکسید کربن و گرمای اضافی ناشی از فعالیت‌های انسانی را جذب می‌کند.
زکری کافمن، نویسنده اصلی این مطالعه و پژوهشگر فوق‌دکتری علوم سیستم زمین در دانشگاه استنفورد، می‌گوید: “اقیانوس جنوبی یکی از مکان‌های اصلی برای این فرایند است.”
به همین دلیل، تغییرات دمایی در اقیانوس جنوبی فقط محدود به این منطقه نیست. تغییرات دمای سطحی می‌تواند بر سطح جهانی دریاها، جذب گرمای اقیانوس و حتی پدیده‌هایی مانند ال‌نینو و لا‌نینا تأثیر بگذارد که الگوهای بارش را در نقاط دوردستی مثل کالیفرنیا تحت تأثیر قرار می‌دهند.
سازگاری ناهماهنگی‌های اقلیمی جهانی
اختلاف بین پیش‌بینی مدل‌های اقلیمی و داده‌های واقعی در اقیانوس جنوبی، تنها بخشی از یک معمای بزرگ‌تر است. مدل‌های اقلیمی جهانی فعلی، روند سرمایش در شرق اقیانوس آرام استوایی را به‌درستی شبیه‌سازی نمی‌کنند و معمولاً فراوانی رویدادهای لا‌نینا را کمتر از میزان واقعی نشان می‌دهند.
هم‌زمان، این مدل‌ها اغلب میزان گرمایش در سایر مناطق مانند اقیانوس هند و غرب اقیانوس آرام را بیش از حد برآورد می‌کنند.
باوجود وقوع رویدادهای گرمایشی در آب‌های قطب جنوب طی هشت سال گذشته، این تغییرات نتوانسته‌اند روند سرمایش بلندمدت را از بین ببرند.
به گفته ویلسون، اگر الگوهای دمایی دنیای واقعی همچنان با پیش‌بینی‌های مدل‌ها متفاوت باشد، این امر می‌تواند انتظارات علمی را از تأثیرات اقلیمی کوتاه‌مدت تغییر دهد.
آب شیرین در نزدیکی قطب جنوب
محققان برای درک این موضوع که تا چه حد سرمایش مشاهده‌شده می‌تواند به فرآیند شیرین شدن آب (رقیق شدن آب شور توسط باران و یخ‌های ذوب‌شده) نسبت داده شود، تحقیقات خود را آغاز کردند. در ابتدا، فرض آن‌ها این بود که محل ورود آب شیرین چندان اهمیتی ندارد.
اما نتایج آن‌ها را شگفت‌زده کرد. تحلیل آن‌ها نشان داد که دمای سطح دریا به ورودی‌های آب شیرین در نزدیکی سواحل قطب جنوب بسیار حساس‌تر از بارش‌های پراکنده در سطح وسیع اقیانوس است.
ویلسون توضیح می‌دهد: “افزودن آب شیرین در نزدیکی حاشیه قطب جنوب تأثیر بیشتری بر تشکیل یخ دریا و چرخه فصلی آن دارد که سپس اثرات زنجیره‌ای بر دمای سطح دریا خواهد داشت.”
نتایج این تحقیق نه تنها غیرمنتظره بود، بلکه اهمیت موقعیت جغرافیایی در شکل‌دهی به پویایی‌های اقیانوسی را نیز برجسته کرد.
تأثیر آب‌های ذوب‌شده نادیده گرفته‌شده
در گذشته، پژوهشگران تلاش کرده‌اند اثرات آب‌های ذوب‌شده قطب جنوب را از طریق آزمایش‌هایی موسوم به “شبیه‌سازی‌های هوزینگ” (hosing experiments) بررسی کنند که در آن‌ها آب شیرین به روش‌های مختلف به مدل‌سازی‌ها اضافه می‌شود. اما تفاوت در نحوه تنظیم این مدل‌ها، مقایسه نتایج را دشوار می‌کرد.
برای حل این مشکل، تیم استنفورد از یک رویکرد جامع استفاده کرد. آن‌ها از مجموعه‌ای جدید از شبیه‌سازی‌ها تحت ابتکار ورودی آب شیرین اقیانوس جنوبی از قطب جنوب (SOFIA) بهره بردند و آن را با مدل‌های قدیمی‌تر ترکیب کردند تا تغییرات چگالی و گردش اقیانوس را بررسی کنند.
با مقایسه دمای مدل‌سازی‌شده سطح دریا با ورودی‌های واقعی آب شیرین بین سال‌های ۱۹۹۰ تا ۲۰۲۱، آن‌ها توانستند میزان تأثیر این عامل بر اختلافات دمایی را تعیین کنند.
کافمن می‌گوید: “بحث‌هایی وجود داشت که آیا این مقدار آب شیرین در طول دوره تاریخی واقعاً اهمیت دارد یا نه. ما نشان دادیم که چنین است.” یافته‌های آن‌ها نشان داد که تا ۶۰ درصد از عدم تطابق بین دمای سطح مشاهده‌شده و مدل‌سازی‌شده در اقیانوس جنوبی، به دلیل نادیده گرفتن این ورودی‌های آب شیرین است.
نگاهی جدید به آینده اقلیمی
پیامدهای این مطالعه گسترده است. ویلسون می‌گوید: “ما مدتی است که می‌دانیم ذوب شدن صفحات یخی در قرن آینده و پس از آن بر گردش اقیانوسی تأثیر خواهد گذاشت.”
“نتایج ما شواهد جدیدی ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد این روندهای ذوب یخ از همین حالا در حال تغییر پویایی‌های اقیانوس و احتمالاً اقلیم جهانی هستند.”
با اصلاح مدل‌های علمی برای در نظر گرفتن این اثرات نادیده گرفته‌شده، سیاست‌گذاران و برنامه‌ریزان تصویر دقیق‌تری از تغییرات اقلیمی خواهند داشت – و راه‌های بهتری برای آماده شدن برای چالش‌های آینده پیدا خواهند کرد.
