تسخين الأنهار بشكل أسرع من الهواء – هذه مشكلة للحياة المائية والناس

عندما تفكر في موجات الحرارة ، يمكنك تصوير المدن المتأخرة ، والاسفلت المتلألئة وبعد الظهر الصيفي الذي لا يطاق. تهيمن هذه الأمواج الحرارية على العناوين لأننا نشعر بها مباشرة.

من ناحية أخرى ، يُنظر إلى الأنهار ، على أنها ملاجئ باردة ، أماكن للهروب من حرارة الصيف.

ومع ذلك ، فإن الأنهار تسخن أيضًا. في الواقع ، إنهم يسخنون أسرع من الهواء.

يظهر بحث جديد من فريقي أن موجات الحرارة النهرية-فترات من درجات حرارة المياه المرتفعة بشكل غير طبيعي في الأنهار-أصبحت أكثر شيوعًا وأكثر كثافة وأطول ما كانت قبل 40 عامًا. تتزايد تواترها وشدتها ومدةها بمعدلات أكثر من ضعف سرعة الموجات الحرارية في الغلاف الجوي.

تضع الحرارة المتزايدة المزيد من التوتر على النظم الإيكولوجية المائية وجودة المياه وإنتاج الطاقة والزراعة ، ويمكن أن تهدد الأنواع التي تعتمد على الجداول الباردة.

تهديد خفي

موجات الحرارة النهرية مضطربة بطرق يمكن أن تتسلل عبر النظم الإيكولوجية المائية.

أسماك المياه الباردة مثل تراوت وسمك السلمون معرضة بشكل خاص: فترات طويلة من درجات حرارة المياه العالية بشكل غير طبيعي يمكن أن تضعف التكاثر ، والنمو البطيء ، والموت في الكتلة.

الماء الأكثر دفئًا يحمل أيضًا أكسجين أقل ، وربما يخنق الحياة المائية. بالإضافة إلى ذلك ، يزيد الماء الساخن من احتمال إزهار الطحالب ويزيد من تكلفة علاج المياه لجعله آمنًا للشرب. يمكن أن تخلق المياه الدافئة أيضًا مشاكل لإنتاج الطاقة. تعتمد العديد من محطات الوقود الأحفورية الحرارية والنباتات النووية على مياه النهر للتبريد ، والمياه الأكثر دفئًا تقلل من كفاءة إنتاج الطاقة ، مما قد يعني ارتفاع تكاليف الطاقة.

على الرغم من هذه المخاطر الخطيرة ، فإن موجات الحرارة النهرية قد لم يلاحظها أحد بهدوء.

هذا يرجع ، جزئياً ، إلى العرض الضيق للأنهار والجداول. المحيطات والبحيرات كبيرة بما يكفي بحيث يمكن مراقبتها باستمرار بواسطة الأقمار الصناعية. ومع ذلك ، يصعب تتبع الأنهار ، وخاصة الأنهار الصغيرة. يتطلب قياس درجات الحرارة في تيارات الضيقة المتعرجة دقة عالية تفتقر إليها العديد من أجهزة استشعار الأقمار الصناعية.

قام العلماء في الجامعات والوكالات الحكومية بتركيب العديد من أجهزة الاستشعار في تيارات لقياس درجة حرارة الماء ، وقد انتشرت أعداد المستشعرات منذ التسعينيات. لكن البيانات كانت غير مكتملة وغير متسقة. حتى وقت قريب ، كان العلماء يفتقرون إلى الأدوات اللازمة لغرز هذه الشظايا في صورة متماسكة. لقد طورنا طريقة للقيام بذلك.

AI يساعد على إنشاء الصورة الكاملة

للتغلب على هذا التحدي ، قمنا بتدريب نموذج تعليمي عميق على استخدام سجلات متناثرة وغير متناسقة لإعادة بناء درجات حرارة المياه اليومية المستمرة عبر 1،471 موقعًا للنهر في الولايات المتحدة المتجاورة من عام 1980 إلى عام 2022.

مكنتنا تاريخ التغيير الذي أعيد بناؤه ، لأول مرة ، من مقارنة خصائص موجات الحرارة النهر والهواء بشكل منهجي عبر مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنهار وكشف الاتجاهات التي قد تظل غير مرئية.

النتائج تكشف عن نمط مقلق.

في المتوسط ​​، وجدنا أن موجات الحرارة النهرية تحدث حوالي نصف موجات حرارة الهواء ، وزيادة درجات الحرارة لها هي ثلث مكثف ، لكنها تدوم ما يقرب من ضعف طولها.

بشكل أكثر إثارة للاهتمام ، يزداد تواترها بشكل أسرع من أحداث الموجة الحرارية للهواء. بالمقارنة مع عام 1980 ، شهد نهر أمريكي متوسط ​​ما يقرب من حدثين إضافيين من موجة الحرارة في عام 2022. في عام 2022 ، استمرت موجات حرارة النهر هذه أكثر من ثلاثة أيام إضافية في المتوسط ​​عن عام 1980 وكانت ما يقرب من درجة فهرنهايت (ما يقرب من نصف درجة مئوية) أكثر سخونة في عام 1980.

أظهرت الأنهار في روكي والشمال الشرقي بعض الزيادات الأكثر حدة ، مدفوعة جزئياً عن طريق تقلص عوامل الثلج التي كانت ذات مرة تخزنت الجداول مع إمدادات ثابتة من مياه الذوبان الباردة. تسخين الأنهار بهدوء ولكن أسرع من الهواء فوقها.

السائقين: تغير المناخ والبنية التحتية البشرية

أردنا أيضًا معرفة ما إذا كانت هذه الاتجاهات مدفوعة بشكل أساسي بتغير المناخ أو عن طريق البنية التحتية المحلية وغيرها من النشاط ، مثل السدود والزراعة.

وجد نموذج التعلم الآلي الذي قمنا بتطويره لتصنيف أهمية العوامل البيئية المؤثرة التي تدفع موجات الحرارة النهرية أن ارتفاع درجات حرارة الهواء ، وخاصة في الليل ، كانت باستمرار أقوى العوامل خلف الاحترار في النهر. كما لعبت الانخفاضات في الثلج وتدفق الأدوار أدوارًا رئيسية ، وخاصة في المناطق الجبلية حيث تنتج عوامل الثلج المتناقصة مياه ذوبان أقل.

تلعب البنية التحتية البشرية والأنشطة الأخرى أيضًا أدوارًا داعمة مهمة.

على سبيل المثال ، يميل وجود السدود الكبيرة إلى إطالة موجات الحرارة ، حيث يتم إطلاق مياه الخزان الدافئة في اتجاه مجرى النهر. تُظهر الزراعة تأثيرات أكثر تعقيدًا: في بعض المناطق ، لا سيما الغرب الأوسط والري وغطاء المحاصيل يمكن أن يبرد الأنهار عن طريق تغيير المناخ المحلي والهيدرولوجيا. لكن هذه التأثيرات ، سواء كانت ضارة أو مفيدة ، هي ثانوية مقارنة بالقوة الشاملة لتغير المناخ.

ماذا يحمل المستقبل؟

في عالم الاحترار ، تهدد موجات الحرارة النهرية بأن تصبح بعدًا حرجة ولكنه لا يحظى بتقديرها من رابطة الطعام العالمية للطاقة والطعام.

غالبًا ما تتزامن موجات الحرارة مع تدفقات التدفق المنخفضة – وهي نتيجة محتملة حيث أن تغير المناخ يقلل من الجريان السطحي من ذوبان الثلوج. مجمع المخاطر. يسخن المياه المنخفضة والبطيئة بسهولة أكبر ويحمل الأكسجين أقل ، مما يخلق ظروفًا خطيرة للحياة المائية وزيادة فرص الوفاة على نطاق واسع.

هذه ليست مجرد مشاكل بيئية. كما أنها تؤثر بشكل مباشر على إمدادات المياه والغذاء ، إلى جانب موثوقية الطاقة.

على عكس موجات حرارة الهواء ، تظل موجات الحرارة النهرية حاليًا غائبة إلى حد كبير عن أنظمة المراقبة العالمية وخطط التكيف. سيتطلب فهم التغييرات والمخاطر بشكل أفضل جمع بيانات أكثر تنسيقًا ، ومشاركة بيانات عالمية أفضل في جميع أنحاء الوكالات والبلدان ، ودمج اتجاهات درجة حرارة النهر في تقييمات مخاطر المناخ.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: لي لي (李黎) ، ولاية بنسلفانيا

اقرأ المزيد:

لا يعمل Li Li (李黎) من أجل أو استشارة أو تملك الأسهم في أو تلقي تمويل من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.