نماذج المناخ معقدة ، تمامًا مثل العالم الذي يعكسونه. يقومون في وقت واحد بمحاكاة التدفق الفوضوي المتفاعل في الغلاف الجوي والمحيطات للأرض ، وهم يركضون على أكبر أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم.
غالبًا ما تشير انتقادات علوم المناخ ، مثل التقرير المكتوب لوزارة الطاقة من قبل لجنة في عام 2025 ، إلى هذا التعقيد ليجادل بأن هذه النماذج غير مؤكدة جدًا لمساعدتنا على فهم الاحترار الحالي أو إخبارنا بأي شيء مفيد في المستقبل.
لكن تاريخ علوم المناخ يروي قصة مختلفة.
قدمت نماذج المناخ الأولى تنبؤات محددة حول ظاهرة الاحتباس الحراري قبل أن يتم إثبات أو دخول هذه التوقعات. وعندما جاءت الملاحظات ، كانت النماذج صحيحة. لم تكن التنبؤات مجرد تنبؤات لمتوسط الاحترار العالمي – كما تنبأوا أيضًا بالأنماط الجغرافية للاحترار التي نراها اليوم.
انبثقت هذه التنبؤات المبكرة التي تبدأ في الستينيات إلى حد كبير من مختبر حكومي غامض إلى حد ما خارج برينستون ، نيو جيرسي: مختبر ديناميات السوائل الجيوفيزيائية. ويحمل العديد من الاكتشافات بصمات واحدة من مصمم المناخ بشكل خاص ومستمر ، Syukuro Manabe ، الذي حصل على جائزة نوبل 2021 في الفيزياء لعمله.
تتنبأ نماذج مانابي ، ومقرها في فيزياء الغلاف الجوي والمحيط ، العالم الذي نراه الآن أثناء رسم مخطط لنماذج المناخ اليوم وقدرتها على محاكاة مناخنا على نطاق واسع. على الرغم من أن النماذج لها قيود ، إلا أن هذا السجل الحافل للنجاح هو ما يمنحنا الثقة في تفسير التغييرات التي نراها الآن ، وكذلك التنبؤ بالتغييرات القادمة.
التوقع رقم 1: الاحترار العالمي من ثاني أكسيد الكربون
كانت مهمة مانابي الأولى في الستينيات من القرن الماضي في مكتب الطقس الأمريكي ، في مختبر سيصبح مختبر ديناميات السوائل الجيوفيزيائية ، هو تصميم تأثير الدفيئة بدقة – لإظهار كيفية حرارة غازات الدفيئة في الغلاف الجوي للأرض. نظرًا لأن المحيطات ستتجمد دون تأثير الدفيئة ، كانت هذه الخطوة الأولى الرئيسية في بناء أي نوع من نموذج المناخ الموثوق.
لاختبار حساباته ، أنشأ مانابي نموذجًا للمناخ البسيط للغاية. يمثل الجو العالمي كعمود واحد من الهواء وشمل المكونات الرئيسية للمناخ ، مثل أشعة الشمس الواردة ، والحمل الحراري من العواصف الرعدية ، ونموذج تأثير الدفيئة.
على الرغم من بساطته ، فإن النموذج يعيد إنتاج المناخ العام للأرض جيدًا. علاوة على ذلك ، فقد أظهر أن مضاعفة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من شأنها أن تتسبب في تدفئة الكوكب بحوالي 5.4 درجة فهرنهايت (3 درجات مئوية).
ظل هذا التقدير لحساسية المناخ للأرض ، الذي نشر في عام 1967 ، دون تغيير في العقود العديدة منذ ذلك الحين ويلتقط الحجم الكلي للاحتباس الحراري المرصود. في الوقت الحالي ، أصبح العالم في منتصف الطريق لمضاعفة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، وارتفعت درجة الحرارة العالمية بحوالي 2.2 فهرنهايت (1.2 درجة مئوية) – مباشرة في ملعب ما تنبأ به مانابي.
تؤثر غازات الدفيئات الأخرى مثل الميثان ، وكذلك استجابة المحيط المتأخرة للاحتباس الحراري ، على ارتفاع درجة الحرارة ، ولكن الاستنتاج العام لم يتغير: حصل مانابي على حساسية المناخ للأرض حول الحق.
التوقع رقم 2: تبريد الستراتوسفير
الغلاف الجوي السطحي والسفلي في نموذج العمود المفرد من مانابي مدفارا مع ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون ، ولكن في ما كان مفاجأة في ذلك الوقت ، تم تبريد الستراتوسفير في النموذج بالفعل.
تخضع درجات الحرارة في هذه المنطقة العليا من الغلاف الجوي ، بين حوالي 7.5 و 31 ميلًا (12 و 50 كم) على ارتفاع ، بتوازن دقيق بين امتصاص أشعة الشمس فوق البنفسجية بواسطة الأوزون وإطلاق الحرارة المشع بواسطة ثاني أكسيد الكربون. قم بزيادة ثاني أكسيد الكربون ، ويصفر الغلاف الجوي عن حرارة أكثر إشراقًا بالقرب من السطح ولكنه يطلق في الواقع حرارة أكثر إشراقًا من الستراتوسفير ، مما تسبب في تبريده.
تم الكشف عن تبريد الستراتوسفير على مدار عقود من قياسات الأقمار الصناعية وهو عبارة عن بصمة مميزة من الاحترار الذي يحركه ثاني أكسيد الكربون ، حيث إن الاحترار من أسباب أخرى مثل التغيرات في أشعة الشمس أو دورات النينيو لا تسفر عن تبريد طبقي.
التوقع رقم 3: تضخيم القطب الشمالي
استخدم Manabe نموذجه العمود المفرد كأساس لنموذج شبه Global النموذج الأولي ، والذي لم يحاك سوى جزء صغير من الكرة الأرضية. كما أنه يحاكي فقط 100 متر أعلى أو نحو ذلك من المحيط وأهمل آثار التيارات المحيطية.
في عام 1975 ، نشرت مانابي محاكاة الاحتباس الحراري العالمي مع هذا النموذج شبه المقبل ووجدت مرة أخرى تبريد الستراتوسفير. لكنه اكتشف أيضًا اكتشافًا جديدًا – أن الدفء في القطب الشمالي يزيد بكثير من بقية العالم ، بعامل من مرتين إلى ثلاث مرات.
تبين أن “تضخيم القطب الشمالي” ميزة قوية في الاحتباس الحراري ، والتي تحدث في الملاحظات الحالية والمحاكاة اللاحقة. علاوة على ذلك ، فإن القطب الشمالي الدافئ يعني انخفاضًا في الجليد البحري في القطب الشمالي ، والذي أصبح أحد المؤشرات الأكثر وضوحًا ودرامية للمناخ المتغير.
التوقع رقم 4: التباين في المحيط الأراضي
في أوائل سبعينيات القرن العشرين ، كان مانابي يعمل أيضًا على إزاحة نموذجه في الغلاف الجوي إلى نموذج ديناميكي فريد من نوعه للمحيط العالمي الكامل الذي بناه المصمم المحيطي كيرك برايان.
حوالي عام 1990 ، استخدم مانابي وبرايان هذا النموذج المقترن في الغلاف الجوي ومحاكاة الاحترار العالمي على الجغرافيا القارية الواقعية ، بما في ذلك تأثيرات الدورة الدموية الكاملة للمحيطات. أدى ذلك إلى عدد كبير من الأفكار ، بما في ذلك الملاحظة التي ترتفعها الأرض بشكل عام أكثر من المحيط ، بعامل حوالي 1.5.
كما هو الحال مع تضخيم القطب الشمالي ، يمكن رؤية هذا التباين في المحيط الأرضي في الاحترار الملحوظ. يمكن تفسيره أيضًا من المبادئ العلمية الأساسية ويشبه تقريبًا الطريقة التي يسخن بها سطح جاف ، مثل الرصيف ، أكثر من سطح رطب ، مثل التربة ، في يوم مشمس حار.
على النقيض من عواقب لسكان الأراضي مثلنا ، حيث سيتم تضخيم كل درجة من الاحتباس الحراري على الأرض.
التوقع رقم 5: تأخير الاحترار في المحيط الجنوبي
ربما جاءت أكبر مفاجأة من طرازات مانابي من منطقة نادراً ما يفكر معظمنا: المحيط الجنوبي.
هذا الجسم الشاسع والبالي من الماء في القارة القطبية الجنوبية ولديه رياح قوية شرقًا تتجول عبرها دون عوائق ، بسبب عدم وجود كتل الأراضي في المناطق الوسطى الجنوبية. هذه الرياح تستمر باستمرار مياه المحيط العميقة على السطح.
وجد مانابي وزملاؤه أن المحيط الجنوبي تحفو ببطء شديد عندما زادت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لأن المياه السطحية كانت يتم تجديدها باستمرار بواسطة هذه المياه السهلة الصاعدة ، والتي لم تستعد بعد.
هذا تأخر الاحترار في المحيط الجنوبي مرئي أيضا في ملاحظات درجة الحرارة.
ماذا يضيف كل هذا؟
إذا نظرنا إلى الوراء في عمل مانابي بعد أكثر من نصف قرن ، فمن الواضح أنه حتى نماذج المناخ المبكرة استحوذت على السكتات الدماغية الواسعة من الاحتباس الحراري.
قامت نماذج مانابي بمحاكاة هذه الأنماط قبل عقود من رصدها: تم محاكاة تضخيم القطب الشمالي في عام 1975 ولكن لم يلاحظ بثقة إلا في عام 2009 ، في حين تم محاكاة التبريد الستراتوسفيري في عام 1967 ولكنه لم يلاحظه مؤخرًا إلا مؤخرًا.
نماذج المناخ لها حدودها ، بالطبع. على سبيل المثال ، لا يمكنهم التنبؤ بتغير المناخ الإقليمي وكذلك الناس يرغبون في ذلك. لكن حقيقة أن علم المناخ ، مثل أي مجال ، له مجهولون لا ينبغي أن يعمينا عن ما نعرفه.
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: نادر جيفانجي ، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي
اقرأ المزيد:
يعمل Nadir Jeevanjee في مختبر ديناميات السوائل الجيوفيزيائية في NOAA ، والذي تمت مناقشته في هذه المقالة. الآراء المعبر عنها هنا ليست بأي حال من الأحوال مواقف رسمية لمختبر ديناميات السوائل الجيوفيزيائية ، أو الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ، أو وزارة التجارة.