لماذا يُصبح المطر أكثر غزارة على كوكب يزداد حرارة؟

طقس العرب - لماذا تتزايد غزارة الأمطار عند ارتفاع درجات الحرارة؟ قد يبدو هذا الأمر غريبًا وغير متوقع، ولكن الفيزياء الكامنة وراء هذه الظاهرة توضح سبب حدوثها.

إحدى أغرب تأثيرات تغير المناخ هو تأثيره على نمط هطول الأمطار. في حين يتعامل معظم الأشخاص مع تداعيات ارتفاع درجات الحرارة الناجمة عن الاحتباس الحراري - والذي يُعتبر أخطر الكوارث الطبيعية في الولايات المتحدة وأماكن أخرى - هناك أيضًا خطر متزايد لمعدلات هطول الأمطار الشديدة

بشكل متوسط، ستزيد كميات الأمطار على الأرض، وستصبح العواصف الفردية أكثر شدة.

بشكل مفهوم من الناحية المنطقية، قد لا يبدو الأمر منطقيًا كثيرًا. ولكن الفيزياء واضحة، وهذا يأتي بأهمية بالغة، خصوصًا مع مدى التدمير والفيضانات القاتلة التي كانت موجودة بالفعل قبل تغير المناخ.

فكر في المطر كما لو أن الأرض تعرق. عندما يتعرق جسمك وتتبخر الرطوبة عن الجلد، تأخذ الحرارة معها. وبالمثل، يقوم تبخر المياه من الأراضي والمحيطات بأخذ الحرارة بعيدًا عن تلك الأسطح. (يقوم هذا التبريد بأداء نحو نصف الوظيفة الإجمالية لتوزيع الحرارة عن سطح الكوكب، مما يحافظ على توازنها مع أشعة الشمس الواردة.) بعد أن ترتفع الرطوبة، تتكثف وتسقط كمطر.

تشبه الغازات الدفيئة الموجودة في الغلاف الجوي الغطاء الذي يجعل من الصعب على الأرض إطلاق الحرارة في الفضاء. وكلما زاد عدد الغازات الدفيئة التي تحتوي عليها، أصبحت هذه البطانية "أكثر سمكًا". تستخدم الأرض المزيد من التبريد بالتبخير، تمامًا كما تتعرق تحت لحاف من الريش أكثر من ملاءة قطنية.

تقول ليز موير، عالمة الغلاف الجوي بجامعة شيكاغو، التي تدرس تأثير تغير المناخ على هطول الأمطار: "إنها مسألة بسيطة لتوازن الطاقة". "إن الفيزياء ذاتها التي تعطينا تأثير الاحتباس الحراري تجعل الكوكب يتخلص من المزيد من هذه الطاقة عن طريق التبخر. ولأن كل ما يرتفع لا بد أن ينزل، فهذا يعني ستهطل المزيد من الأمطار أيضًا."

ويعتمد علماء الغلاف الجوي على معادلة كلاوسيوس-كلابيرون، التي تنص على أنه مقابل كل درجة مئوية واحدة من الاحترار، يمكن للهواء أن يحتوي على كمية أكبر من الماء بنسبة 6% إلى 7% إذا لم يتغير أي شيء آخر، فسنتوقع نفس الزيادة في كمية الأمطار الناتجة عن عاصفة معينة.

ومع ذلك، تحذر موير من أن "حقيقة أن الجو الأكثر دفئًا يحمل المزيد من الرطوبة لا يخبرك بكيفية زيادة متوسط ​​هطول الأمطار. يتم تحديد هذا التغيير بواسطة فيزياء مختلفة. يمكنك حتى أن تتخيل جوًا يحمل المزيد من الرطوبة ولكن لا يوجد به أي زيادة في متوسط ​​هطول الأمطار. في هذه الحالة، سيكون لديك عواصف أكثر شدة، ولكن هطول الأمطار سيكون أقل في كثير من الأحيان. وبعبارة أخرى، فإن المزيد من الرطوبة قد يؤدي إلى المزيد من الرطوبة دون هطول الأمطار.

يقول عالم المناخ يو جيون هام، من جامعة تشونام الوطنية في كوريا الجنوبية (وهي دولة تعاني من الفيضانات): لقد كان من الصعب تاريخيًا بالنسبة للعلماء أن يفصلوا بين التقلبات الطبيعية للأمطار وتأثير تغير المناخ. إن هطول الأمطار بطبيعته ظاهرة معقدة للغاية ومتغيرة؛ فمن الطبيعي أن يكون عام ما أكثر رطوبة أو جفافاً من العام الذي يليه، بغض النظر عن تغير المناخ. يقول هام: "يتميز هطول الأمطار بتقلبات طبيعية عالية جدًا مقارنة بمتغيرات الأرصاد الجوية الأخرى". "يعد هطول الأمطار في حد ذاته متغيرًا صعبًا للغاية للكشف عن إشارات الاحتباس الحراري."

لذلك، في دراسة حديثة، استخدم هام وزملاؤه نموذج التعلم العميق لتحليل بيانات هطول الأمطار، واستخلاص إشارة تغير المناخ في العقود الأخيرة. يقول هام: "لدينا العديد من حالات هطول الأمطار الغزيرة، خاصة هذا العام في شرق آسيا وشرق الولايات المتحدة". "يمكننا أن نستنتج أن هذا النوع من زيادة حدوث هطول الأمطار الغزيرة يرجع إلى ظاهرة الاحتباس الحراري."

وسوف يغرق الساحل الغربي للولايات المتحدة أيضاً. هنا، تتغذى عواصف "النهر الجوي" التي تخترقها على الرطوبة أثناء تحركها عبر المحيط الهادئ. يقول راو كوتامارثي، كبير العلماء في مختبر أرجون الوطني الذي يدرس هطول الأمطار وتغير المناخ: "عندما تقوم بتسخين سطح المحيط بمقدار درجة أو شيء من هذا القبيل، فإنك في الواقع تزيد من كمية المياه التي تأتي إلى كاليفورنيا عبر هذه الأنهار الجوية". "ستشعر بتأثير ذلك من خلال هطول أمطار غزيرة إضافية في كاليفورنيا."

يصبح المطر الشديد خطيرًا بشكل خاص عندما تتدفق المياه بسرعة. ببساطة، ليس لدى المناظر الطبيعية الوقت الكافي لاستيعاب الطوفان، مما يؤدي إلى حدوث فيضانات مفاجئة. إذا تبعت عاصفة أخرى، فقد تكون التربة بالفعل رطبة جدًا بحيث لا يمكنها قبول المزيد من الماء.

ويزداد هذا النوع من المخاطر خطورة في المناطق التي يكثر فيها تساقط الثلوج، مثل المرتفعات العالية. وفي وقت سابق من هذا العام، وجدت إحدى الدراسات أن هطول الأمطار الشديد يتزايد بنسبة 15% لكل درجة مئوية من الاحترار في المناطق الجبلية وخطوط العرض العالية. وهذا أكثر من ضعف ما تقترحه معادلة كلاوسيوس-كلابيرون.

يقول محمد أمبادي، عالم المناخ في جامعة كولومبيا: "عندما نتحدث عن الهطول الشديد - وننظر إلى تأثيره من حيث الفيضانات الشديدة والأضرار التي لحقت بالبنية التحتية - فمن المهم حقًا ما إذا كان الهطول يتساقط على شكل أمطار أو ثلوج". ميشيغان والمؤلف الرئيسي لهذه الورقة قال "ما نراه هو أن ظاهرة الاحتباس الحراري لا تؤدي فقط إلى زيادة هطول الأمطار بسبب وجود المزيد من بخار الماء في الغلاف الجوي، ولكن نسبة أعلى من هذا الهطول الشديد تتساقط على شكل أمطار بدلا من الثلوج."

تتضاعف المخاطر عندما يكون هناك أمطار أكثر وثلوج أقل. يتراكم الثلج ببطء ويمكن أن يستغرق شهورًا حتى يذوب تمامًا. تطلق الأمطار الغزيرة كل تلك المياه دفعة واحدة. وفي المناطق الجبلية، يمكن أن تؤدي الأمطار إلى حدوث انهيارات أرضية أيضًا، مثل تلك التي اجتاحت جبال الهيمالايا في أغسطس. يقول أومبادي: "استنادًا إلى بعض البيانات الأولية التي جمعها الناس، يبدو أن وجود نسبة أعلى من الأمطار المتساقطة على شكل أمطار بدلًا من الثلوج كان في الواقع عاملاً رئيسيًا أدى إلى ما حدث الشهر الماضي".

إن البنية التحتية الحالية ببساطة ليست مبنية للتعامل مع هذا الطوفان المتزايد، وهذا من شأنه أن يعرض حياة الناس للخطر. وبشكل عام، صمم المخططون الحضريون أنظمة الصرف الصحي في المدينة لتصريف مياه الأمطار في أسرع وقت ممكن لتجنب الفيضانات. ولكن مع تزايد هطول الأمطار، لا تستطيع القنوات والمجاري إخراج المياه بسرعة كافية.

لذا فإن التركيز يتحول إلى جعل المدن "أكثر إسفنجية"، مع عدد أقل من الأسطح غير المنفذة حيث يمكن أن تتراكم المياه، مثل الخرسانة، والمزيد من المساحات الخضراء حتى تتمكن المياه من التسرب إلى طبقات المياه الجوفية الأساسية لاستخدامها في وقت لاحق. يقول أومبادي: "نحن بالتأكيد بحاجة إلى تغيير الطريقة التي نصمم بها البنية التحتية الجديدة لتكون متسقة مع التغيير الذي يجلبه الانحباس الحراري العالمي، وما سيحدث بعد 10 سنوات، و20 سنة، و30 سنة من الآن".

المصدر: wired