نیما حیدری – اختصاصی اندیشۀ نو
پیش‌درآمد
دست‌کم چند دهه است که ما ساکنان کرهٔ زمین شاهد وقوع مکرر و زودبهزود «بلاهای طبیعی» از هر نوع- سیل و گردباد و توفند و خشک‌سالی و حتی آتش‌سوزی و…- در مناطقی بی‌سابقه هستیم. در منطقه‌ای که اغلب خشک و صحرایی بوده است برف می‌بارد، باران‌های سیل‌آسا مناطق عظیمی را در آب فرو می‌برد، جنگل‌های وسیع آتش می‌گیرد، و طوفان‌ها و توفندها و گردبادها ویرانی‌های گسترده‌ای به بار می‌آورند و از ساکنان کشته می‌گیرند. قدرت این «بلاهای طبیعی» نیز گویا بیشتر از گذشته شده است. همین اواخر بخش‌هایی از جنوب کشور آمریکا و بخش‌هایی در مرکز قارهٔ آمریکا در معرض توفند ایدالیا قرار گرفت. پیش از این، توفندهای بزرگ و ویرانگر دیگری مانند توفند کاترینا را نیز شاهد بوده‌ایم که ویرانی و تباهی زیادی برای ساکنان به بار آورد.
توفَند (hurricane) سامانهٔ جوّی بسیار متلاطمی است که ویژگی آن یک مرکز یا «چشم» کم‌فشار است و اغلب با بارندگی و بادهای شدید و چرخنده (حول «چشم») و سیلاب همراه است. سرعت باد در توفند ایدالیا به ۲۰۰ کیلومتر در ساعت هم رسید. به‌دلیل ساختار آبوهوایی (دما و فشار و رطوبت) توفندها، این سامانه‌های جوّی اغلب در مناطق استوایی (حارّه‌ای) و مرطوب، هم در نیمکرهٔ شمالی و هم در نیمکرهٔ جنوبی، پیرامون و روی اقیانوسهای اطلس و آرام و هند پدید می‌آیند. به این پدیده چرخند (cyclone) حارّه‌ای، تیفون (typhoon)، طوفان حارّه‌ای، یا طوفان چرخندی نیز می‌گویند. از آنجا که سازوکار این پدیده، در کنار عوامل دیگر، به دمای هوا و آب اقیانوس‌ها بستگی مستقیم دارد، بد نیست نگاهی بیندازیم به اثر بازخوردی یا متقابل دمای هوا (با توجه به گرمایش کنونی جوّ زمین) و دریاها و اقیانوس‌ها در پدید آمدن و از میان رفتن یا تکرار زودبهزود توفندها.[1]
سیلاب و ویرانی ناشی از توفند کاترینا در نیواورلئان (آمریکا)، ۱۳۸۴
*****
بیشتر از ۹۷درصد همهٔ آب‌های روی کرهٔ زمین در دریاها و اقیانوس‌ها است. اقیانوس‌ها عامل تعیین‌کننده‌ٔ مهمی در چگونگی آب‌وهوای کرهٔ زمین‌اند، زیرا آب «ظرفیت گرمایی» بسیار زیادی دارد. [ظرفیت گرمایی هر ماده مقدار گرمایی است که باید به آن داد تا دمای آن یک درجه افزایش یابد.-م] این در ضمن یعنی که آب خیلی خوب می‌تواند مقدار زیادی گرما را جذب کند و در خودش نگه دارد. یک کتری آب را جوش بیاورید و ببینید تا چه مدت گرم باقی می‌ماند. حالا همین کار را با هوا (کتری خالی) بکنید. ممکن است این بار کتری را بسوزانید، ولی در مجموع یک آزمایش علمی واقعی کرده‌اید. می‌بینید که گرم کردن آب و گرم نگه داشتن آن چقدر آسان‌تر از گرم کردن هوا و گرم نگه داشتن آن است.
اقیانوس‌ها مقدار عظیمی از گرمایش جهانی (گرمای جوّ زمین)، یعنی چیزی در حدود ۸۰درصد آن را جذب می‌کنند. اما چون اقیانوس‌ها عمیق‌اند و آب آنها مرتب به هم می‌خورد و مخلوط می‌شود، تغییرات دما در نواحی ساحلی ممکن است کمتر مشخص باشد. به دلیل مشابه، در نیمکرهٔ جنوبی، که بیشتر اقیانوسهای جهان در آنجاست، [به‌رغم گرمایش جوّ زمین] دمای هوا ممکن است آهسته‌تر افزایش یابد. اقیانوس‌ها اثر تأخیری نیز دارند، به طوری که حتی اگر همین امروز غلظت گازهای گلخانه‌یی [در جوّ زمین] را ثابت نگه داریم، گرمایش جهانی زمین ادامه خواهد یافت و سطح آب دریاها تا بیشتر از هزار سال دیگر بالا خواهد رفت.
همچنین، اقیانوسهای گرم‌تر به معنای اقیانوسهای حجیم‌تر است [چون آب بر اثر گرما منبسط می‌شود و حجمش افزایش می‌یابد] و این خود یعنی بالا رفتن سطح دریاها. گرما آب دریا را نیز مانند مواد دیگر اندکی منبسط می‌کند. وقتی این انبساط را در میلیاردها لیتر حجم عظیم آب دریاهای دنیا ضرب کنیم، در مجموع سر به انبساط عظیمی می‌زند. اینکه این افزایش حجم و بالا رفتن سطح دریاها بر اثر گرما چقدر باشد و چقدر سریع رخ دهد به عوامل بسیاری وابسته است، ولی مدل‌های محاسباتی گوناگون پیش‌بینی می‌کنند که سطح تمام دریاهای دنیا تا سال ۲۱۰۰ تا ۵۹ سانتی‌متر بالا برود. این مقدار ممکن است خیلی زیاد به نظر نیاید، ولی توجه داشته باشید که این رقم فقط میانگین کل است و در محل‌ها و منطقه‌های جداگانه در سراسر کرهٔ زمین، حدّ بالای این افزایش سطح ممکن است خیلی بیش از اینها باشد.
افزایش سطح دریا ممکن است بسیار بیشتر شود. اگر در مناطقی مانند گرینلند [در قطب شمال] یا قطب جنوب پوشش یا کلاهک یخی (Ice Cap) آب شود، هزاران میلیارد تن آبی که اکنون به صورت برف و یخ در سطحی بالاتر از سطح دریاها «محبوس» است، رها و وارد اقیانوس‌ها خواهد شد. اگر یَخسار [Ice Sheet] یا همان پوشش یخی گرینلند کاملاً ذوب/آب شود، بیشتر از هفت متر به سطح آب دریاهای جهان افزوده خواهد شد. فعلاً [در سال ۲۰۰۷] «هیئت بین‌دولتی تغییر آب‌وهوا» (IPCC) پیش‌بینی می‌کند که کاهش پوشش یخی گرینلند [به علت گرمایش زمین] ادامه خواهد یافت، ولی پوشش یخی قطب جنوب به‌علت افزایش بارش برف همچنان ضخیم‌تر خواهد شد.
چگونگی این فرایندها یا هنوز کاملاً شناخته نشده است یا دانشمندان بر سر آن توافق ندارند. (مطابق برخی پیش‌بینی‌ها، تا پایان قرن بیست و یکم، تمام یخ دریایی شناور در اقیانوس منجمد شمالی [در قطب شمال] از بین خواهد رفت. البته این وضع به دلایل متعدد- مثلاً اختلال در زندگی خرس‌های قطبی- چشم‌اندازی دهشتناک است، ولی ذوب شدن کوه‌های یخ به بالا رفتن سطح دریاها چیزی اضافه نمی‌کند، چون کوه یخ جای همان‌قدر آب را گرفته است که اکنون به صورت یخ در خود دارد.)
اقیانوس‌ها اثر تأخیری نیز دارند، به طوری که حتی اگر همین امروز غلظت گازهای گلخانه‌یی [در جوّ زمین] را ثابت نگه داریم، گرمایش جهانی زمین ادامه خواهد یافت و سطح آب دریاها تا بیشتر از هزار سال دیگر بالا خواهد رفت.
همان‌طور که گفتیم، اقیانوس‌ها این ظرفیت را دارند که مقدار زیادی گرما در خود ذخیره کنند [به عبارت دیگر، ظرفیت گرمایی زیادی دارند]. همچنین، اقیانوس‌ها مانند تسمه نقالهٔ گرمایی عظیمی عمل می‌کنند که گرمای ذخیره‌شده در خود را به جاهای دیگر دنیا منتقل می‌کنند. نیروی پیشران این جریان‌های اقیانوسی هم چیزی نیست جز «دما». برای مثال، آب سرد در مناطق قطبی به عمق‌های پایین‌تر می‌رود (چون چگالی آب سرد بیشتر از آب گرم است؛ آب سرد سنگین‌تر از آب گرم است) و جای آن را آب گرم‌تری می‌گیرد که از مناطق حارّه‌ای یا استوایی می‌آید. این گردش آب اقیانوس‌ها سبب گرم شدن مناطق قطبی و سرد شدن مناطق استوایی می‌شود.
به نظر دانشمندان، نحوهٔ کار جریان‌های اقیانوسی، و به‌ویژه نقش آنها در ذوب/آب شدن یخ قطبی، احتمالاً تحت اثر بازخوردی و متقابل بسیار قدرتمندی با عوامل دیگر است. دانشمندان بیم آن دارند که گرمایش کرهٔ زمین ممکن است جریان‌های اقیانوسی را دچار اختلال کند و به تغییرهای سریع و شدید یا به‌اصطلاح «تغییرهای ناگهانی» در آب‌وهوای کرهٔ زمین منجر شود.
مغزه‌های یخی [Ice Core، نمونه‌هایی استوانه‌یی که با وسایل خاص از درون یخ‌ها بیرون می‌کشند] تهیه‌شده از یخ‌های گرینلند و ایسلند نشان می‌دهد که تغییر آبوهوایی الزاماً همان تغییر آرام و تدریجی طی قرن‌ها نیست که مدل‌های پژوهشی پیش‌بینی می‌کنند. به دلایلی که هنوز کاملاً روشن نیست، آب‌وهوای کرهٔ زمین در گذشتهٔ اخیر (از لحاظ زمین‌شناختی) شاهد تغییرهای بسیار سریع و مهارنشدنی بوده است؛ تغییرهایی که طی دهه‌ها صورت گرفته است. بنابراین، اگر دمای [طبیعی] جهان را مختل کنیم، در واقع جریان‌های اقیانوسی را مختل می‌کنیم که ممکن است پیامدهایی فاجعه‌بار و پیش‌بینی‌نشدنی داشته باشد.
گلف استریم [Gulf Stream، یا جریان خلیج، جریان اقیانوسی گرم و قدرتمندی در اقیانوس اطلس] نقش و اثر جریان‌های اقیانوسی در آب‌وهوای کرهٔ زمین را به‌خوبی نشان می‌دهد. دو شهر مسکو و گلاسگو تقریباً در عرض جغرافیایی یکسانی [در فاصلهٔ تقریباً مساوی در شمال خط استوا] روی کرهٔ زمین قرار دارند. اما موقعی که اهالی مسکو در دمای منهای ۲۰ درجهٔ سانتی‌گراد پالتو پوشیده‌اند و دارند ودکا می‌نوشند و ترانه‌هایی دربارهٔ مرگ یا انقلاب می‌خوانند، اهالی گلاسگو [در اسکاتلند] به‌ندرت زمستانی سردتر از منهای ۵ درجهٔ سانتی‌گراد دارند و می‌توانند زیر دامن‌های اسکاتلندی‌شان چیزی نپوشند، حتی در وسط زمستان. سرچشمهٔ این تفاوت در گلف استریم است.
شمایی از جریان‌های اقیانوسی، شامل گلف استریم
این جریان اقیانوسی از خلیج گرم مکزیک سرچشمه می‌گیرد و از همان‌جا مقدار عظیمی انرژی [گرمایی] به خود می‌گیرد و با خود حمل می‌کند. سپس، با سرعت چند گره دریایی (دقیقاً ۴ گره دریایی) به سمت شمال، به سوی [غرب] اروپا، جریان می‌یابد و سرانجام به‌تدریج تحلیل می‌رود و همهٔ آن انرژی آفتاب گرم مکزیک را وارد اطلس شمالی می‌کند (جایی که خودِ مکزیکی‌ها بدون ویزا نمی‌توانند بروند).
جریان‌های اقیانوسی دیگری نیز وجود دارند که به طریق مشابه عمل می‌کنند و آب گرم یا سرد را جابه‌جا می‌کنند و روی آب‌وهواهای محلی و منطقه‌یی اثر می‌گذارند. جریان آب سرد بنگوئلا (Benguela) از نزدیکی قطب جنوب سرچشمه می‌گیرد، از کنار ساحل خشک و کم‌آب در غرب آفریقای جنوبی بالا می‌رود، و از کنار بیابان نامیب می‌گذرد که یکی از خشک‌ترین صحراهای جهان است. گرچه همین جریان آب سرد تا حدّی سبب کم بودن میزان بارش باران در آن منطقه است، عامل ایجاد مِه و شبنم شبانگاهی معمول نیز است که به بقای حیات اندکی که در این منطقه وجود دارد کمک می‌کند.
ال نینیو (El Niño)، یکی از شکل‌های چرخشی جریان‌های اقیانوسی و خشک‌سالی‌ها/سیل‌های مرتبط با آن، نمونه‌ای است از اینکه چطور تغییرهای کوچک در جریان‌های دریایی روی آب‌وهوای مناطقی هزاران کیلومتر دورتر اثر می‌گذارد. [ال‌نینیو تحوّل آبوهوایی کلانی است که در اثر رها شدن انرژی انباشته در بزرگ‌ترین حوزهٔ اقیانوسی جهان، یعنی جنوب اقیانوس آرام، رخ می‌دهد. تغییر جهت جریان آب‌های سرد و گرم و همچنین بادهای این منطقه از نشانه‌های اولیهٔ ال‌نینیو است.] چند درجهٔ سانتی‌گراد تغییر در دمای آب‌های سواحل پرو نه‌فقط سبب آشفتگی و تباهی صنعت ماهیگیری محلی می‌شود، بلکه سبب راه افتادن سیل و دیگر «رخدادهای آبوهوایی شدید» در قارهٔ آمریکا و خشک‌سالی ویرانگر در جنوب آفریقا و استرالیا می‌شود.
اقیانوس‌ها سرچشمهٔ اصلی بخار آب در هوا و منبع اصلی باران روی زمین‌اند. اینکه چقدر آب بخار می‌شود بستگی به دمای دریا دارد. بنابراین، منطقی است که هرچه آب اقیانوس گرم‌تر باشد، بخار آب بیشتری ایجاد می‌شود و باران بیشتری می‌بارد. البته واقعاً به این سادگی‌ها نیست، به‌ویژه وقتی می‌خواهید بدانید که آیا در نزدیکی شما باران خواهد آمد و شما هستید که خیس خواهید شد یا نه. جوّ (اتمسفر) زمین نیز مانند اقیانوس‌ها همواره در حرکت است؛ این حرکت را باد می‌نامیم. و از آنجا که نیروی محرّک باد اختلاف دما و فشار هوا است، در اثر گرمایش هوای کرهٔ زمین (گرمایش جهانی)، ابرهای باران‌زا ممکن است دیگر به مناطقی نروند که قبلاً می‌رفتند، یا در کمیّت‌ها و زمان‌هایی نروند که به آن عادت کرده‌ایم. همهٔ آنچه دانشمندان زبردست به ما می‌گویند این است که احتمال زیادی دارد در برخی نواحی باران ببارد، به‌ویژه در عرض‌های جغرافیایی شمالی، و نواحی دیگری ممکن است خشک‌تر شوند، احتمالاً در بخش‌هایی از آفریقا و استرالیا.
هوای مرطوب [حاوی بخار آب] وقتی گرم می‌شود بالا می‌رود. در آن بالا خنک می‌شود و رطوبت آن تقطیر می‌شود [تبدیل بخار آب به آب مایع] و به صورت قطرات ریز آب معلق در می‌آید که آن را ابر می‌نامیم. این چیزهای کوچک، پراکنده، و زودگذر که این همه از آنها در هنر و شعر یاد می‌شود، برای مدل‌سازان آبوهوایی واقع‌گرای ما در روی زمین کابوس‌اند. در چشم به هم زدنی ناپدید می‌شوند و در جایی ظاهر می‌شوند که کمتر انتظار می‌رود و خوشحال‌اند که باد آنها را به هر جا بخواهد می‌برد.
دانشمندان دربارهٔ اثر رطوبت و ابرها بر وضع آب‌وهوا و اینکه این عامل را چگونه در مدل‌های آب‌وهوایی‌شان منظور کنند بحث‌های زیادی با یکدیگر دارند. ابرها بازتاب‌دهندهٔ خوب نور خورشیدند و از این طریق زمین را خنک می‌کنند، ولی بخار آب اثر گلخانه‌یی نیرومندی دارد [از بازتاب نور خورشید به بیرون از جوّ زمین جلوگیری می‌کند] و باعثِ ماندنِ گرما در جوّ زمین می‌شود. مدل‌سازان به‌جای اینکه بکوشند حیات واقعی هر ابر جداگانه را مدل‌سازی کنند، مجبورند با «میانگین‌گیری» اثر ابرها بر آب‌وهوا، این اثر را ساده‌سازی کنند، چون در غیر این صورت، کامپیوترها قاتی می‌کنند و به هم می‌ریزند.
اما مدل‌سازان باید مراقب باشند، چون این نوع فرض‌ها در محاسبات دستاویزی به انکارکنندگان تغییرهای آبوهوایی می‌دهد که از پیش‌بینی‌های مدل آبوهوایی دانشمندان انتقاد کنند و به آنها اهمیتی ندهند. برای اینکه چنین نشود، دانشمندان سناریوهای گوناگونی از نحوهٔ رفتار ابرها در مدل‌هایشان منظور می‌کنند و از راه مقایسهٔ پیش‌بینی‌های مدل‌ها با رخدادهای آبوهوایی واقعی، تغییرهایی در مدل‌هایشان می‌دهند و دقت آنها را مرتب بیشتر و بیشتر می‌کنند.
بخار آب حاوی انرژی زیادی است که همراه با حرکت ابرها به این سو و آن سو برده می‌شود. وقتی این انرژی ناگهان آزاد می‌شود، سبب ایجاد بوران (برف و باد شدید)، کولاک، توفند، و گردباد می‌شود. یادتان است دربارهٔ آزمایش گرم کردن هوا در کتری خالی صحبت کردیم و گفتیم گرم کردن هوا چقدر سخت است؟ موضوع این است که گرم کردن هوا سخت است، چون تقریباً تمام انرژی گرمایی موجود در هوا در واقع در رطوبت هوا (در بخار آب) است. مثالی بزنیم. کولر گازی نه‌فقط با خنک کردن [کاهش دمای] هوا، بلکه با خشک کردن هوا- به عبارت دیگر، زدودن رطوبت هوا که حاوی انرژی زیادی است- کارش را انجام می‌دهد.
در فرایندهای تبخیر [بخار شدن مایع] و تقطیر [مایع شدن بخار]، مقدار عظیمی انرژی منتقال می‌شود که در تولید «رخدادهای آبوهوایی شدید» اثر دارد. مدل‌های گرمایش جهانی کرهٔ زمین پیش‌بینی می‌کنند که شاهد توفان‌های استوایی، توفندها، و تیفون‌ها (توفندهای استوایی) بی‌امان‌تری خواهیم بود. اینکه این وقایع طبیعی کِی و کجا رخ خواهد داد از موضوع‌هایی است که شرکت‌های بیمه بسیار علاقه‌مند به دانستن آن‌اند.
یک عامل مؤثر دیگر دریاها در تحول‌های آبوهوایی- که کمتر از آن صحبت شده است- توان و ظرفیت آنها در جذب مقدار زیادی گازهای جوّی و به‌ویژه دی‌اکسید کربن (گاز کربنیک، ۲CO) است، گازی که بیشتر از هر گاز دیگری در این بحث به آن توجه می‌شود. در قرن‌های نوزدهم و بیستم میلادی، اقیانوس‌ها تقریباً نیمی از این گاز کربنی تولیدشده به‌علت فعالیت [صنعتی و کشاورزی] انسان را جذب کردند.
اما توانایی اقیانوس‌ها در نگهداری این دی‌اکسید کربن [جذب‌شده] به حالت محلول در آب به دما نیز بستگی دارد. آب هرچه گرم‌تر باشد، دی‌اکسید کمتری را می‌تواند به حالت محلول در خودش نگه دارد. و هرچه دریاها میزان کمتری از این گاز را در خود نگه دارند، پس مقدار بیشتری از آن در جوّ (اتمسفر) زمین باقی می‌ماند، و گرایش به محبوس شدن گرما در جوّ زمین و نیز گرم شدن اقیانوس‌ها بیشتر می‌شود. این هم یکی دیگر از اثرهای بازخوردی ناخوشایند!
اندیشه نو: استفاده از تمام یا بخش‌هایی از این مطلب با ذکر منبع بدون مانع است.
[1] آنچه در ادامه می‌خوانید ترجمهٔ بخش کوتاهی از فصل سوم این کتاب است:
Wilson, J., and Law S. (2007). Global Warming. Magpie Books, London.