أظهرت الأبحاث في منطقة الأمازون أن جزيئات السخام الأسود المنبعثة من الحرائق يمكن أن تصبح المكون الأكثر أهمية لتشتت الإشعاع؛ كما تُستخدم القياسات الأرضية لمعايرة قياسات الأقمار الصناعية وتحسين التنبؤات بأزمة المناخ.
مايا فلاح، زاوية – وكالة أنباء العلوم والبيئة
مؤتمر المناخ (COP30) انتهى الأمر دون التوصل إلى اتفاقيات رائدة، وفي غضون ذلك، تواصل الشمس ما دأبت عليه لمليارات السنين: إرسال أشعتها إلى الأرض. وتحدد طريقة وصول هذه الأشعة إلى الغلاف الجوي إلى حد كبير ما يحدث لمناخنا. جميعنا سمعنا عن غازات الاحتباس الحراري، لكن قليلون يعلمون أن هناك عاملاً آخر، أصغر حجماً لكنه بالغ الأهمية، إلى جانبها: الجسيمات العالقة. تشمل هذه الجسيمات، من بين أمور أخرى، حبيبات دقيقة من الدخان والغبار والسخام التي تطفو في الهواء وتغير سلوك أشعة الشمس. بعض هذه الجسيمات يشتت الضوء ويبرد الغلاف الجوي، بينما يمتصه البعض الآخر ويسخنه. م تم اكتشاف كيف تؤثر جزيئات الدخان الدقيقة الناتجة عن الحرائق في الأمازون على أزمة المناخ.
عالم كامل من الجسيمات
يوضح الدكتور رافائيل ستيرن، الباحث الرئيسي وخريج جامعة برنامج الواجهة وهو حاليًا باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد بالولايات المتحدة. يقول ستيرن: "نعلم أن تأثير غازات الاحتباس الحراري على المناخ سيء للغاية، وهناك عوامل أخرى نعلم أن لها تأثيرًا إيجابيًا إلى حد ما. أما بالنسبة للجسيمات، فنحن لا نعرف حتى ما إذا كان تأثيرها "جيدًا" أم "سيئًا".
يقول: "هناك جزيئات تُعتبر أكثر "طبيعية"، مثل ملح البحر، الذي يتميز بخفته الشديدة لدرجة أن الرياح تحمله وتنشره في الغلاف الجوي. وهذا ما نسميه "رائحة البحر"، واستنشاقها مفيد جدًا لصحتنا". ويضيف: "من ناحية أخرى، عند اندلاع حريق، على سبيل المثال، تنبعث جزيئات كثيرة ضارة جدًا بصحتنا. وينطبق الأمر نفسه على الجزيئات المنبعثة من السيارات ومختلف الصناعات. هناك عالم واسع من الجزيئات، ونظرًا لتنوعها الكبير واختلافها في القطر والتركيب الكيميائي واللون، فإن تأثيرها على الغلاف الجوي والإشعاع متنوع للغاية أيضًا. فإذا كانت الجزيئات كبيرة ولامعة، فإنها تُشتت إشعاع الشمس وتمنعه من الوصول إلى سطح الأرض. أما إذا كانت صغيرة وداكنة، فإنها تمتص الإشعاع وتُسخن الغلاف الجوي".
لفهم كيفية تأثير الجسيمات على المناخ بشكل أفضل، ذهب ستيرن وفريقه البحثي إلى أحد الأماكن التي لا يزال الهواء فيها نظيفًا نسبيًا من التلوث الحضري، ولكنه يتأثر بشكل كبير بدخان الحرائق: قلب غابة الأمازونهناك، في قلب الغابة الاستوائية الشاسعة، التي ربما تُعدّ من آخر الأماكن التي لا تزال تبدو فيها الطبيعة أقوى من الإنسان، تجري عمليات دقيقة لكنها مؤثرة، تُؤثر على النظام البيئي بأكمله. يوضح ستيرن قائلاً: "في الأمازون، توجد العديد من العمليات الطبيعية التي تشمل أنواعًا مختلفة من الجزيئات. على سبيل المثال، حبوب لقاح الأزهار، وحتى حبيبات الرمل من الصحراء الكبرى، تعبر المحيط لتصل إلى هناك. كل هذه تُشكّل مصدرًا بالغ الأهمية لتغذية تربة الغابة، التي تُعدّ فقيرة بطبيعتها بالعناصر الغذائية. هذه عمليات طبيعية تحدث منذ ملايين السنين".على مدى عقود أحدث الأخبار لقد أصبحت هذه الحرائق شديدة للغاية. بسبب التدخلات البشرية المختلفة في المنطقة، مثل إزالة الغابات. عندما يحدث ذلك كل عام مساحات شاسعة من غابات الأمازون تحترق.ويقول: "إنه يغير التوازن الكامل للجسيمات. إنه يؤثر، على سبيل المثال، على كمية الأمطار وتوزيعها في الأمازون، إنه يغير كل شيء".
مفاجأة الفحم الأسود
في إطار الدراسة، قام الفريق بنمذجة الهواء، وفحص تركيب الجسيمات، ودراسة كيفية تأثير كل نوع منها على توازن الإشعاع: كمية الضوء المتشتت وكمية الضوء الممتص. يعني تشتت الإشعاع أن الضوء لا يصل إلى الأرض مباشرةً، بل يتشتت في الغلاف الجوي، مما يقلل فعلياً من كمية الحرارة المتراكمة على سطح الأرض. بعبارة أخرى، بينما يؤدي امتصاص الإشعاع إلى ارتفاع درجة الحرارة، فإن تشتت الإشعاع عملية تُسهم في التبريد النسبي.
أظهرت النتائج أن الجسيمات الصغيرة الداكنة، وخاصة تلك التي تنتمي إلى الكربون الأسود - وهو الجسيم الكلاسيكي المنبعث من الحرائق - يمكن أن تؤثر بشكل كبير على الحرارة المتراكمة على الأرض، حتى عندما تشكل جزءًا صغيرًا فقط من إجمالي كتلة الجسيمات في الهواء. لم يُثر هذا الأمر الكثير من التساؤلات حتى الآن، ولكن بعد ذلك جاءت المفاجأة. يقول ستيرن: "اخترنا أخذ عينات من منطقة تبعد آلاف الكيلومترات عن الحرائق لفهم كيفية تأثير الحرائق على نطاق أوسع. تستغرق الجسيمات عدة أيام للوصول من منطقة الحريق إلى المنطقة التي قمنا بقياسها. وفي هذه الأثناء، تمتص جميع أنواع الغازات والسوائل الأخرى على طول الطريق، مما يؤدي إلى تغيير شكلها وحجمها وحتى تركيبها الكيميائي. ما اكتشفناه هو أن الكربون الأسود يظل فعالًا للغاية في امتصاص الإشعاع، ولكنه بالإضافة إلى ذلك، يصبح العامل الأكثر أهمية في تشتيت الإشعاع، وهو أمر جديد."
يؤكد ستيرن أن الرسالة ليست أن انبعاثات الكربون الأسود من محارق النفايات أمر إيجابي. ويقول: "قد ينظر البعض إلى هذا الأمر بنظرة تشاؤمية ويقولون: 'انظروا، ليس من السيئ حرق الغابات لأنه لا يتسبب فقط في ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي، بل يساهم أيضاً في تبريده'. لذا، لا، رسالتنا هي قطعاً عدم حرق الغابات. ولكن إذا اندلع حريق، فعليكم أن تفهموا عواقبه".
كلما فهمنا هذه العمليات بشكل أفضل، كلما تمكنا من الإنتاج بشكل أفضل نماذج دقيقة "سيساعدنا ذلك بشكل أكبر في التنبؤ بتغير المناخ، وبالتالي سنتمكن من تحديد ما هو مطلوب منا بشكل أفضل. على سبيل المثال، هناك أقمار صناعية تقيس الجسيمات عن بُعد في جميع أنحاء الأرض على مدار الساعة. ولتحسين دقة قياسات هذه الأقمار، تستخدم قياسات أرضية مماثلة لتلك التي نجريها. هدفنا النهائي هو فهم العمليات التي تحدث على الأرض: العمليات التي من صنع الإنسان والعمليات الطبيعية. نحتاج إلى مراعاة العديد من العوامل. فعندما ننظر إلى غازات الاحتباس الحراري، على سبيل المثال، ونبحث عن طرق لتقليل انبعاثاتها، لا نعرف بالضرورة كيف سيؤثر خفض كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون على جميع أنواع العمليات الطبيعية في نطاقات مختلفة. كلما زادت معرفتنا ودقة البيانات التي نتمكن من إدخالها في النماذج العالمية، كلما تمكنا من تحديد وجهتنا بشكل أفضل وما نحتاج إلى فعله للوصول إليها"، هكذا يختتم حديثه.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
