تغيّر المناخ هو تحوّل طويل الأمد في الظروف المناخية للأرض. ينشأ من عوامل طبيعية، لكنه يتسارع اليوم بصورة رئيسية بسبب انبعاثات غازات الدفيئةغازات الدفيئة (GHGs) هي غازات طبيعية وبشرية المنشأ تحبس الحرارة في الغلاف الجوي للأرض، وتنظم درجة حرارة الكوكب. ومع ذلك، عندما تزداد تركيزاتها بسبب الأنشطة...
قراءة المزيد المرتبطة بـالنشاط البشري. ويؤدي ارتفاع تركيز CO₂ وارتفاع تركيز CH₄ بدرجة أكبر، إلى جانب غازات أخرى، إلى تغيير ميزان الطاقة في الغلاف الجوي للأرض ودفع الاحترار العالمي، وهي ظاهرة لها آثار سلبية في درجات الحرارة وهطول الأمطار والظواهر المتطرفة والنظم البيئية والصحة. ويوفّر الرصد البيئي بيانات عن جودة الهواءيشير جودة الهواء إلى حالة الهواء الذي نتنفسه وتركيبه من حيث الملوثات الموجودة في الغلاف الجوي. وتُعد جيدة عندما تكون مستويات الملوثات منخفضة ولا تشكل خطرًا...
قراءة المزيد والغلاف الجوي تساعد على فهم هذه التغيّرات ودعم قرارات التكيّف والتخفيف الأنسب.

لا تقتصر هذه الظاهرة البيئية على ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية. فقد تظهر أيضاً، على سبيل المثال، في تحوّلات مستمرة في أنماط هطول الأمطار، أو فترات جفاف أطول، أو موجات حر أشد، أو تغيّرات في وتيرة بعض الظواهر الجوية وشدتها. ويتطلب تحديد هذه الاتجاهات تحليل ملاحظات جُمعت على مدى سنوات أو عقود؛ فلا يكفي قياس واحد أو حدث جوي منفرد لتوصيف تغيّر المناخ.

نتناول فيما يلي ماهية تغيّر المناخ وأسبابه وآثاره الرئيسية، وغازات الدفيئة التي تقف وراءه، وكيف يختلف عن الاحترار العالمي. كما نتناول كيفية قياس تغيّر المناخ ورصده من خلال المتغيرات المناخية وبيانات الانبعاثاتتشير الانبعاثات الجوية إلى المواد الملوثة التي تُطلق في الهواء نتيجة الأنشطة البشرية أو المصادر الطبيعية. وتشمل أبرز المصادر البشرية الأنشطة الصناعية ووسائ...
قراءة المزيد والملاحظات الجوية والبيئية. وأخيراً نستعرض العلاقة بين تغيّر المناخ وجودة الهواء والرصد البيئي.

تغيّر المناخ هو تحوّل طويل الأمد في الظروف المناخية للأرض.

ما هو تغيّر المناخ

تغيّر المناخ هو تحوّل مستمر في أكثر الظروف المناخية استقراراً (درجة الحرارة أو الأمطار أو الرياح أو وتيرة الظواهر المتطرفة) يدوم عقوداً أو أكثر. وقد ينتج عن عمليات طبيعية تشمل:

• عوامل داخلية: من داخل النظام المناخي نفسه، مثل التفاعلات بين الغلاف الجوي والمحيطات وسطح اليابسة والجليد والغلاف الحيوي.
• عوامل خارجية: تأثيرات من مصادر أخرى، مثل التغيرات في الإشعاع الشمسي، والانفجارات البركانية الكبرى (التي قد تسبب تبريداً مؤقتاً بحقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير)، وعلى مدى أزمنة طويلة جداً، التغيرات في مدار الأرض.

غير أن الاحترار المرصود منذ منتصف القرن العشرين يعود في الأساس إلى زيادة وجود غازات الدفيئة في الغلاف الجوي الناتجة عن الأنشطة البشرية.

المناخ ليس ثابتاً؛ فقد تغيّر على مدى تاريخ الأرض. ومع ذلك، يتطلب فهم تغيّر المناخ اليوم التمييز بين التقلبات الطبيعية للنظام المناخي وارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية واختلال الطاقة المرتبط بغلاف جوي يسجّل اليوم أعلى تراكيز لغازات الدفيئة رُصدت على الإطلاق.

تغيّر المناخ والتقلب المناخي

يشير التقلب المناخي إلى التذبذبات الطبيعية في المناخ حول قيمه المعتادة. ويمكن ملاحظته من عام إلى آخر، أو بين الفصول، أو على مدى عدة سنوات، وهو مرتبط بعمليات داخلية في النظام المناخي (التفاعلات بين المحيط والغلاف الجوي) أو بعوامل طبيعية خارجية (تغيرات الإشعاع الشمسي أو الانفجارات البركانية). فصيف شديد المطر، مثلاً، أو منطقة تمر بعدة سنوات جافة نسبياً، لا يثبت بمفرده أن تغيّر المناخ جارٍ. ويتطلب تحديد اتجاه مناخي سلاسل زمنية طويلة وبيانات قابلة للمقارنة تبيّن ما إذا كانت القيم المتوسطة أو التقلب أو وتيرة الظواهر المتطرفة تتغير بصورة مستمرة.

الفرق بين تغيّر المناخ والاحترار العالمي

الاحترار العالمي هو الارتفاع المستمر في متوسط درجة حرارة سطح الأرض مقارنة بفترة مرجعية. وهو أحد المكوّنات الرئيسية لتغيّر المناخ، لكن المفهومين ليسا متطابقين تماماً.

يشمل تغيّر المناخ مجموعة أوسع من التغيرات في النظام المناخي. فإلى جانب ارتفاع درجات الحرارة، يشمل تحوّلات في أنماط هطول الأمطار، وذوبان الجليد، ومستوى سطح البحر، ورطوبة الغلاف الجوي، وحركة المحيطات، واحتمال حدوث ظواهر متطرفة معينة أو شدتها. وببساطة، يصف الاحترار العالمي اتجاهاً في درجات الحرارة؛ أما تغيّر المناخ فيصف العواقب والتحولات المتعددة المرتبطة بذلك الاتجاه في الغلاف الجوي والمحيطات والغلاف الجليدي والنظم البيئية والمجتمعات.

ظاهرة الدفيئة وميزان الطاقة في الأرض

ظاهرة الدفيئة عملية طبيعية تقوم فيها بعض مكوّنات الغلاف الجوي بـامتصاص الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من سطح الأرض وغلافها الجوي. وتشمل هذه المكوّنات غازات الدفيئة والغيوم وبعض الهباء الجوي. وتساعد هذه الآلية الأرض على الحفاظ على درجة حرارة تتوافق مع الحياة.

تتلقى الأرض الطاقة من الشمس وتعيد جزءاً منها إلى الفضاء على شكل إشعاع حراري. ويحدد التوازن بين الطاقة الواردة والصادرة إلى حد كبير متوسط درجة حرارة الكوكب. وعندما يزداد تركيز غازات مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂)ثاني أكسيد الكربون (CO₂) هو غاز يوجد بشكل طبيعي في الغلاف الجوي ويلعب دورًا حاسمًا في العمليات الحيوية للكوكب. هذا الغاز، المعروف أيضًا باسم الكربون الجوي،...
قراءة المزيد والميثان (CH₄)الميثان، المعروف كيميائيًا باسم CH₄، هو غاز ضار بالغلاف الجوي والكائنات الحية لأنه يتمتع بقدرة عالية على احتجاز الحرارة. ولهذا السبب، فهو ثاني أكبر مساهم ف...
قراءة المزيد وأكسيد النيتروز (N₂O)، يُمتص جزء أكبر من الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي، ما يبطئ مؤقتاً فقدان الحرارة إلى الفضاء ويغيّر ميزان الطاقة هذا.

لا يعني ذلك أن هذه الغازات تولّد الحرارة أو تعمل كحاجز صلب حول الكوكب. فتأثيرها هو تغيير طريقة امتصاص الطاقة الحرارية وإعادة إصدارها وتوزيعها داخل النظام المناخي. والذي يحدث اليوم هو أن ارتفاع تراكيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي يعزّز هذا التأثير الطبيعي ويدفع الاحترار العالمي، الأمر الذي يغذّي بدوره تغيّرات أوسع في المناخ العالمي.

تخلص الأدلة العلمية إلى أن الاحترار المرصود منذ منتصف القرن العشرين يعود بلا لبس إلى التأثير البشري.

ما أسباب تغيّر المناخ

يرتبط أصل تغيّر المناخ في الأساس بارتفاع تراكيز غازات الدفيئة الناجم عن الأنشطة البشرية. فقطاعات مثل الطاقة والنقل والصناعة والزراعة وتربية المواشي وتغيّر استخدام الأراضي ترفع الانبعاثات باطراد منذ الثورة الصناعية.

انبعاثات غازات الدفيئة

تمتص غازات الدفيئة الأشعة تحت الحمراء وتعيد إصدارها، فتسهم في ظاهرة الدفيئة في الأرض وفي ميزان الطاقة في النظام المناخي. وتحافظ هذه الظاهرة بصورة طبيعية على متوسط درجة حرارة يتوافق مع الحياة، لكن ارتفاع تراكيز غازات الدفيئة الناتجة عن الأنشطة البشرية يزيد الاحترار. والغازات الرئيسية المعنية هي ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والميثان (CH₄) وأكسيد النيتروز (N₂O) والغازات المفلورة طويلة العمر (مركبات الهيدروفلوروكربون HFCs ومركبات البيرفلوروكربون PFCs).

تضيف هذه الانبعاثات من غازات الدفيئة أكثر مما تستطيع المحيطات والتربة والغطاء النباتي امتصاصه، فينشأ اختلال في الطاقة يجعل الأرض تمتص داخل النظام المناخي طاقة أكبر مما تُطلقه، وهو ما يترجم إلى ارتفاع في متوسط درجة الحرارة العالمية.

توليد الطاقة وإنتاج الحرارة وتكرير الوقود والنقل البري والطيران والشحن البحري والعديد من العمليات الصناعية تطلق كميات كبيرة من CO₂ وغازات الدفيئة الأخرى.

الطاقة والنقل والصناعة

يُعد إنتاج الطاقة المعتمدة على الوقود الأحفوري واستخدامها (الفحم والنفط والغاز الطبيعي) المصدر الأول لانبعاثات CO₂ في العالم. فتوليد الكهرباء وإنتاج الحرارة وتكرير الوقود والنقل البري والطيران والشحن البحري والعديد من العمليات الصناعية تطلق كميات كبيرة من CO₂ وغازات الدفيئة الأخرى.

وفي الصناعة، إلى جانب احتراق الطاقة، تولّد بعض العمليات انبعاثات مرتبطة بالتشغيل نفسه، مثل صناعة الإسمنت أو إنتاج بعض المواد الكيميائية أو المعادن، التي تطلق CO₂ إضافياً أثناء التفاعلات الكيميائية المعنية.

تمثل الزراعة والحراجة وغيرها من استخدامات الأراضي (AFOLU) نحو خُمس صافي الانبعاثات البشرية لغازات الدفيئة عالمياً.

الزراعة وتربية المواشي واستخدام الأراضي

تسهم الزراعة وتربية المواشي واستخدامات الأراضي الأخرى أيضاً بدرجة كبيرة في تغيّر المناخ، وإن كان ذلك عبر مزيج مختلف من الغازات. فـالتخمر المعوي لدى الماشية المجترّة وإدارة السماد الطبيعي تطلقان الميثان (CH₄)، بينما يولّد استخدام الأسمدة النيتروجينية وبعض الممارسات الزراعية انبعاثات أكسيد النيتروز (N₂O).

وإضافة إلى ذلك، فإن تجفيف الأراضي الرطبة وتحويل المراعي وتدهور التربة الغنية بالكربون قد يطلق CO₂ المخزَّن منذ فترات طويلة. وعلى المستوى العالمي، تمثل الزراعة والحراجة وغيرها من استخدامات الأراضي (AFOLU) نحو خُمس صافي الانبعاثات البشرية لغازات الدفيئة، في حين تواصل النظم البيئية البرية العمل كمصارف تمتص حصة كبيرة من CO₂ المنبعث من النشاط البشري.

عندما تُقطع غابة أو تُحرق لإفساح المجال لاستخدامات جديدة للأراضي، يمكن أن يُطلق الكربون المخزَّن في الخشب والمادة العضوية في التربة إلى الغلاف الجوي على شكل CO₂.

إزالة الغابات وتغيّر النظم البيئية

تُعد إزالة الغابات وتدهورها وتحويل النظم البيئية الطبيعية إلى استخدامات زراعية أو حضرية أو صناعية مصدراً مزدوجاً للانبعاثات الجوية. فمن ناحية، يُطلق الكربون المخزَّن في الكتلة الحيوية والتربة؛ ومن ناحية أخرى، تنخفض قدرة هذه النظم مستقبلاً على امتصاص CO₂. وعندما تُقطع غابة أو تُحرق لإفساح المجال لاستخدامات جديدة للأراضي، يمكن أن يُطلق الكربون المخزَّن في الخشب والمادة العضوية في التربة إلى الغلاف الجوي على شكل CO₂. وعلى المستوى العالمي، ترتبط حصة كبيرة من انبعاثات قطاع AFOLU ارتباطاً مباشراً بفقدان الغابات وتدهورها.

تحقن الانفجارات البركانية هباءً جوياً يسبب تبريداً مؤقتاً في الغلاف الجوي.

العوامل المناخية الطبيعية

يتأثر المناخ أيضاً بعوامل طبيعية مثل تغيرات الإشعاع الشمسي والدورات المدارية للأرض والانفجارات البركانية الكبرى والتقلب الداخلي للنظام المناخي (مثل التفاعل بين المحيط والغلاف الجوي الكامن وراء ظواهر عالمية كالنينيو والنينيا). وتحقن الانفجارات البركانية هباءً جوياً يسبب تبريداً مؤقتاً، بينما تظل التغيرات الشمسية أصغر من أن تفسّر احترار العقود الأخيرة. ولذلك تواصل العوامل الطبيعية التأثير في المناخ وتفسّر جزءاً من تقلبه، لكن المحرّك المهيمن اليوم هو الأسباب البشرية.

أهم غازات الدفيئة

لا تتصرف غازات الدفيئة كلها بالطريقة نفسها. فهي تختلف في أصلها وفي المدة التي تبقاها في الغلاف الجوي وفي قدرتها على احتجاز الحرارة. ويساعد فهم هذه الفروق على تفسير لماذا تكون لبعض الانبعاثات آثار أكثر فورية بينما يبقى لبعضها الآخر أثر مناخي يدوم قروناً أو آلاف السنين.

ثاني أكسيد الكربون (CO₂)

يُعد CO₂ غاز الدفيئة الأكثر إسهاماً في الاحترار العالمي الحالي. ويُطلق بصورة طبيعية عبر عمليات مثل تنفس الكائنات الحية وتحلل المادة العضوية أو الانفجارات البركانية، لكن الارتفاع الأخير في تركيزه في الغلاف الجوي يعود في الأساس إلى حرق الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز) وبعض العمليات الصناعية وتغيّرات استخدام الأراضي مثل إزالة الغابات.

يعني ذلك أن كل طن من CO₂ يُنبعث اليوم يسهم في الاحترار مدة طويلة جداً، ويتراكم في الغلاف الجوي كلما تجاوزت الانبعاثات قدرة المصارف الطبيعية على الامتصاص.

الميثان (CH₄)

يُعد CH₄ ثاني أكثر غازات الدفيئة إسهاماً في الاحترار العالمي بعد CO₂. وتشمل مصادره الطبيعية الأراضي الرطبة، حيث تتحلل المادة العضوية بغياب الأكسجين، والعمليات الجيولوجية مثل تسرب الغاز من باطن الأرض. أما انبعاثاته الناتجة عن النشاط البشري فتأتي أساساً من الزراعة وتربية المواشي (التخمر المعوي وإدارة السماد الطبيعي) ومكبات النفايات وزراعة الأرز واستخراج الوقود الأحفوري ونقله واستخدامه، ولا سيما الغاز الطبيعي والفحم.

يعني ذلك أن لانبعاثات CH₄ أثراً مناخياً شديداً وسريعاً نسبياً، لكن خفضها قد يترجم أيضاً إلى انخفاض ملحوظ في تركيزه في الغلاف الجوي خلال بضعة عقود.

أكسيد النيتروز (N₂O)

N₂O غاز دفيئة أقل وفرة من CO₂ أو CH₄، لكنه يتمتع بقدرة احترار عالية جداً وعمر طويل في الغلاف الجوي، يبلغ نحو قرن. ويُطلق بصورة طبيعية من التربة والمحيطات، غير أن الأنشطة البشرية رفعت مستوياته، وذلك أساساً عبر استخدام الأسمدة النيتروجينية في الزراعة وبعض العمليات الصناعية (مثل إنتاج حمض النيتريك) وبدرجة أقل احتراق الوقود الأحفوري وإدارة النفايات.

الغازات المفلورة

الغازات المفلورة، وهي مركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs) ومركبات البيرفلوروكربون (PFCs) وسداسي فلوريد الكبريت (SF₆) وثلاثي فلوريد النيتروجين (NF₃) وغيرها، مركبات اصطناعية لا توجد بصورة طبيعية في الغلاف الجوي. وتُستخدم في تطبيقات صناعية وتجارية كمواد تبريد، وفي أنظمة تكييف الهواء، وفي الرغاوي، وفي المعدات الكهربائية، وفي تصنيع أشباه الموصلات، وفي عمليات تقنية أخرى. ورغم أن انبعاثاتها صغيرة نسبياً مقارنة بـ CO₂ أو CH₄ أو N₂O، فإن لكثير من هذه الغازات إمكانيات احترار عالمي مرتفعة للغاية وأعماراً في الغلاف الجوي قد تتراوح بين عقود وآلاف أو عشرات آلاف السنين.

وفي مجملها، تشكّل غازات الدفيئة مزيجاً من الانبعاثات المغيّرة للمناخ ذات سلوكيات مختلفة. فبينما يحدد CO₂ الاتجاه طويل الأمد، يعمل CH₄ بصورة أكثر فورية. أما N₂O فيجمع بين الكفاءة العالية والمدة الطويلة، وتمثل الغازات المفلورة، رغم ضآلة حجمها، خطراً مناخياً غير متناسب لكل وحدة انبعاث بسبب شدة بقائها وقوتها.

يُعد ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية أحد أكثر آثار تغيّر المناخ مباشرة.

آثار تغيّر المناخ

لتغيّر المناخ اليوم آثار ملحوظة في النظم الطبيعية والبشرية. ومع ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية، تشتد أبعاد متعددة من المناخ أو تتحول، مع تأثيرات متتابعة في النظم البيئية والموارد المائية، وانعكاسات على الأمن الغذائي والصحة وجودة الهواء.

ارتفاع درجات الحرارة

يُعد ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية أحد أكثر آثار تغيّر المناخ مباشرة. فالعقود الأخيرة هي الأكثر دفئاً في السجلات منذ بدء القياسات بالأجهزة، ولا تزال درجات الحرارة ترتفع على سطح الأرض وفي المحيطات وفي الطبقة السفلى من الغلاف الجوي.

تغيّر أنماط هطول الأمطار

يغيّر تغيّر المناخ أيضاً أنماط هطول الأمطار على النطاقين العالمي والإقليمي. وبصورة عامة، يُتوقع أن تصبح المناطق الرطبة أكثر رطوبة والمناطق الجافة أكثر جفافاً، مع تباين إقليمي كبير. ويرفع ازدياد شدة أحداث الأمطار الغزيرة، الجاري بالفعل، خطر الفيضانات المفاجئة وتضرر البنية التحتية. وفي الوقت نفسه، تشهد مناطق كثيرة فترات جفاف أطول أو موجات جفاف أشد، ما يؤثر في توافر المياه للاستخدامات البشرية مثل الزراعة والصناعة والاستهلاك.

تزداد الظواهر الجوية المتطرفة، مثل موجات الحر والجفاف وحرائق الغابات والعواصف الشديدة والفيضانات، وفي بعض المناطق الأعاصير المدارية، من حيث التكرار والمدة والشدة بسبب تغيّر المناخ.

الظواهر الجوية المتطرفة

تتغير وتيرة بعض الظواهر الجوية المتطرفة ومدتها وشدتها نتيجة الاحترار العالمي. وتشمل موجات الحر والجفاف وحرائق الغابات والعواصف الشديدة والفيضانات، وفي بعض المناطق الأعاصير المدارية. كما تزداد الأحداث المركّبة، مثل الجفاف المصحوب بموجات حر أو الأمطار الغزيرة التي تعقبها فترات جافة، ما يولّد آثاراً أكثر تعقيداً وشدة في الزراعة والموارد المائية والصحة والمستوطنات البشرية.

الآثار في النظم البيئية والموارد الطبيعية

تستجيب النظم البيئية البرية والبحرية لتغيّر المناخ عبر تحوّلات في توزع الأنواع وتغيّرات في الدورات البيولوجية، وفي بعض الحالات فقدان التنوع البيولوجي. فارتفاع حرارة المحيطات وتحمّضها وانخفاض مستويات الأكسجين المذاب تؤثر في الشعاب المرجانية ومروج الأعشاب البحرية ومصايد الأسماك، بينما تنتقل الأنواع على اليابسة نحو خطوط عرض وارتفاعات أعلى.

كما يؤثر تغيّر المناخ في الموارد المائية. فتقلّص الغطاء الثلجي والأنهار الجليدية، مع زيادة تقلب هطول الأمطار، يغيّر توافر المياه في أحواض أنهار كثيرة، ويزيد التنافس على هذا المورد بين الزراعة والصناعة وتوليد الطاقة والاستخدامات الحضرية.

الآثار الصحية

لتغيّر المناخ عواقب مباشرة وغير مباشرة على صحة الإنسان. فترتبط موجات الحر بـارتفاع الوفيات والاعتلال، ولا سيما بين كبار السن والأطفال والفئات الضعيفة. ويفاقم الإجهاد الحراري كذلك الأمراض القلبية الوعائية والتنفسية والاستقلابية القائمة.

تغيّر المناخ وجودة الهواء

تغيّر المناخ وجودة الهواء مترابطان، لكنهما ليسا الظاهرة نفسها. فتغيّر المناخ يشير إلى تحولات دائمة في متوسط الظروف المناخية، بينما تصف جودة الهواء تركيز ملوثات الهواءيُعد تلوث الهواء الناجم عن الملوثات الجوية واحدًا من أكثر المشاكل البيئية خطورة وتعقيدًا التي نواجهها اليوم، سواء بسبب نطاقه العالمي أو الآثار الضارة التي ...
قراءة المزيد في مكان وزمان معينين وآثارها في الصحة والنظم البيئية. ومع ذلك، يشتركان في بعض الأسباب الجذرية ويؤثر كل منهما في الآخر.

فمن ناحية، تطلق مصادر كثيرة لانبعاثات غازات الدفيئة ملوثات هواء أيضاً، مثل أكاسيد النيتروجين (NO_x)أكاسيد النيتروجين (NO_x) وأكسيد النيتروز (N₂O) من الملوثات الهوائية الرئيسية التي تؤثر على جودة الهواء والمناخ عبر قطاعات متعددة: حضرية وصناعية وزراعية. تنت...
قراءة المزيد أو ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) هو غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة يسبب إحساسًا مزعجًا مشابهًا لضيق التنفس. مصدره بشري، بشكل رئيسي من الانبعاثات الصناعية الناتجة عن...
قراءة المزيد أو الجسيمات الدقيقة (PM_2.5 وPM₁₀). ومن ناحية أخرى، قد يغيّر تغيّر المناخ الظروف الجوية التي تؤثر في تكوّن الملوثات وانتشارها وتراكمها. فارتفاع درجات الحرارة يعزّز تكوّن الأوزون التروبوسفيري (O₃)، وقد يزيد استقرار الغلاف الجوي نوبات التلوث في المناطق الحضرية والصناعية، كما أن الحرائق الأكثر تكراراً وشدة ترفع تراكيز الجسيمات ومركبات أخرى.

قياس غاز الأوزون في الغلاف الجوي – (NOAA) الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، وزارة التجارة الأمريكية

كيف يُقاس تغيّر المناخ ويُرصد

لا يمكن توصيف تغيّر المناخ من خلال قياس واحد، بل عبر التحليل المشترك لمتغيرات متعددة تُرصد بصورة منهجية على مدى سنوات أو عقود. وتأتي هذه الملاحظات من شبكات عالمية من المحطات الأرضية والعوّامات البحرية والسفن والطائرات والأقمار الصناعية، وتُدمج في قواعد بيانات ونماذج تتيح إعادة بناء تطور النظام المناخي وكشف الاتجاهات.

المتغيرات المناخية

تُستخدم مجموعة من المتغيرات المناخية الأساسية لوصف حالة المناخ، منها متوسط درجة حرارة هواء السطح ودرجة حرارة سطح البحر وهطول الأمطار والرطوبة والرياح والضغط الجوي والإشعاع الشمسي والغطاء الثلجي والجليدي ومستوى سطح البحر والمحتوى الحراري للمحيطات. ويقدّم كل من هذه المتغيرات معلومات عن بُعد مختلف من أبعاد النظام المناخي. فارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية، مثلاً، مؤشر أساسي على الاحترار، بينما تعكس التغيرات في الأمطار ومساحة الجليد البحري ومستوى سطح البحر كيف يترجم هذا الاحترار إلى تغيّرات في الدورة المائية والغلاف الجليدي والمحيطات.

مخطط معلوماتي: مصادر أكاسيد النيتروجين NO_x وأكسيد النيتروز N₂O وتحولاتها وآثارها البيئية

تراكيز غازات الدفيئة

ركيزة أساسية أخرى هي قياس تراكيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، ولا سيما CO₂ وCH₄ وN₂O. وتُجرى هذه القياسات في محطات مرجعية موزعة حول العالم، يُنسّق كثير منها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) ضمن برنامجها لمراقبة الغلاف الجوي العالمي (GAW).

ويُستكمل ذلك بشبكات الرصد بمستشعرات قريبة من المرجع، التي توسّع القدرة على بناء شبكات موزعة تحوّل جودة الهواء إلى متغير ذي دقة مكانية وزمنية عالية. فبينما توفّر محطة مرجعية تقليدية واحدة نقطة بيانات واحدة، توفّر شبكة مستشعرات قريبة من المرجع منخفضة التكلفة منتشرة في إقليم ما خريطة ديناميكية كثيفة مكانياً للتلوث، تتيح تحديد النقاط الساخنة ومقارنة المناطق وكشف النوبات وربط التراكيز بمصادر محددة.

تُظهر البيانات أن المتوسطات العالمية لتراكيز CO₂ وCH₄ وN₂O بلغت مستويات غير مسبوقة، مع زيادات تتجاوز 50% و160% و25% مقارنة بمستويات ما قبل العصر الصناعي على التوالي. وهذه السلاسل الزمنية أساسية لقياس اختلال النظام المناخي المرتبط بغازات الدفيئة، ولتقييم فعالية سياسات التخفيف.

الانبعاثات وبيانات النشاط

إلى جانب قياسات التراكيز، تُقدَّر انبعاثات غازات الدفيئة أيضاً انطلاقاً من بيانات النشاط (استهلاك الوقود الأحفوري والإنتاج الصناعي ومساحة الأراضي الزراعية وأعداد المواشي وتغيّرات استخدام الأراضي وغيرها) ومعاملات الانبعاث. ويقوم هذا النهج، المبني على بيانات النشاط ومعاملات الانبعاث، عليه قوائم الجرد الوطنية للانبعاثات التي ترفعها الدول بموجب اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ (UNFCCC).

غير أن هذه القوائم تنطوي على أوجه عدم يقين، ولا سيما في القطاعات المتعلقة بتغيّر استخدام الأراضي أو في الدول ذات الإحصاءات الأقل تطوراً. ولهذا تُستكمل بنُهج قائمة على الملاحظات الجوية والنماذج تجمع قياسات تراكيز غازات الدفيئة مع نماذج النقل واستيعاب البيانات لاستنتاج متى وأين تدخل الغازات الغلاف الجوي وتغادره.

الملاحظات الجوية والبيئية

توفّر الملاحظات الجوية والبيئية معلومات مستمرة عن حالة الغلاف الجوي والمحيطات وسطح اليابسة. فتقيس محطات الطقس متغيرات مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط والرياح وهطول الأمطار؛ وتوفّر العوّامات والسفن بيانات المحيطات؛ وتتيح المسبارات الجوية والطائرات رسم مقاطع رأسية للغلاف الجوي. وتُستكمل هذه الشبكات بـقياسات تركيب الغلاف الجوي، مثل الملوثات (NO_x وSO₂ وO₃ وPM_2.5 وPM₁₀) والهباء الجوي، وهي مهمة لجودة الهواء وللمناخ معاً، إذ تؤثر بعض هذه المكوّنات في ميزان الإشعاع وتكوّن الغيوم.

يكمّل المنظور المكاني لمتغيرات المناخ الذي توفره الأقمار الصناعية القياسات الميدانية، وهو أساسي لرصد المناطق التي تقل فيها المحطات الأرضية.

الأقمار الصناعية والمحطات وشبكات المستشعرات

توفّر الأقمار الصناعية تغطية عالمية ومنهجية لمتغيرات مناخية عديدة، من درجة حرارة سطح اليابسة والبحر ومستوى سطح البحر ومساحة الجليد والثلج وبخار الماء والغيوم والإشعاع، إلى تراكيز CO₂ وCH₄ في عمود الغلاف الجوي، وغيرها. ويكمّل هذا المنظور المكاني القياسات الميدانية، وهو أساسي لرصد المناطق التي تقل فيها المحطات الأرضية. أما المحطات الأرضية وأنظمة مستشعرات جودة الهواء عالية الأداء فتوفّر قياسات مستمرة عالية التردد على المستوى المحلي أو الإقليمي.

البيانات التاريخية والرصد في الوقت الفعلي

تعتمد دراسة تغيّر المناخ اعتماداً كبيراً على السلاسل الزمنية التاريخية المبنية من الملاحظات بالأجهزة والسجلات المناخية القديمة (لُبّ الجليد أو الرواسب أو حلقات الأشجار) وفي الآونة الأخيرة بيانات الأقمار الصناعية. وتتيح هذه السلاسل مقارنة مناخ اليوم بمناخ العقود أو القرون السابقة وكشف الاتجاهات غير الظاهرة على المدى القصير.

ويُعد الرصد في الوقت الفعلي، ببيانات الطقس وجودة الهواء وغازات الدفيئة المحدّثة باستمرار، ضرورياً للتنبؤ بالطقس وإدارة النوبات المتطرفة والتقييم التشغيلي لحالة المناخ. غير أن قياساً واحداً أو فترة قصيرة جداً لا تكفي بمفردها لتوصيف اتجاه مناخي. فيُعرَّف تغيّر المناخ عندما تستمر تغيّرات في القيم المتوسطة أو التقلب لهذه العوامل عقوداً، بما يتجاوز التقلب الطبيعي للنظام.

وبمجموعها، فإن الجمع بين البيانات التاريخية والرصد المستمر، المستمدة من منصات ومتغيرات متعددة، هو ما يتيح بناء صورة متينة وموثوقة لكيفية تغيّر المناخ ولما يقف وراء هذه التغيّرات.

تؤثر غازات الدفيئة أساساً في ميزان الطاقة في الكوكب، وفي نهاية المطاف في الاحترار العالمي على المدى الطويل.

تغيّر المناخ والانبعاثات وجودة الهواء

يشترك تغيّر المناخ وجودة الهواء في بعض الأسباب، لكنهما يصفان ظاهرتين مختلفتين. فتغيّر المناخ يشير إلى تحولات دائمة في متوسط الظروف المناخية، بينما تصف جودة الهواء تركيز ملوثات الهواء وآثارها في الصحة والنظم البيئية.

ملوثات الهواء وغازات الدفيئة

تؤثر غازات الدفيئة (CO₂ وCH₄ وN₂O والغازات المفلورة) أساساً في ميزان الطاقة في الكوكب وفي نهاية المطاف في الاحترار العالمي على المدى الطويل. أما ملوثات الهواء (NO_x وSO₂ وO₃ وPM_2.5 وPM₁₀ وغيرها) فتؤثر بصورة أكثر مباشرة في جودة الهواء والصحة على المستويين المحلي والإقليمي. وكثير من المصادر المغيّرة للمناخ، مثل حركة المرور والصناعة واحتراق الوقود الأحفوري، تطلق غازات الدفيئة والملوثات في آن واحد.

ملوثات تؤثر في المناخ وفي جودة الهواء بصورة مختلفة

بعض المركبات لها تأثيرات مشتركة. فالأوزون التروبوسفيري، مثلاً، ملوث يضر بالصحة والنباتات، لكنه يعمل أيضاً كغاز دفيئة قصير العمر نسبياً. وقد تبرّد الجسيمات العالقة النظام المناخي أو تسخّنه بحسب تركيبها، وفي الوقت نفسه تُضعف جودة الهواء. وتفسّر هذه الفروق لماذا قد يكون لإجراء واحد لخفض الانبعاثات آثار مختلفة في المناخ وفي جودة الهواء.

الانبعاثات الصناعية والحضرية

تركّز البيئات الصناعية والحضرية مصادر تسهم في تغيّر المناخ وفي تلوث الهواء معاً. فمحطات الطاقة والعمليات الصناعية والغلايات وحركة المرور على الطرق والتدفئة السكنية والأنشطة اللوجستية تولّد انبعاثات CO₂ وغازات دفيئة أخرى، وكذلك NO_x وSO₂ والمركبات العضوية المتطايرة والجسيمات، ما يعزّز تكوّن الأوزون ونوبات تدهور جودة الهواء.

دور الطقس

يعمل الطقس جسراً بين المناخ وجودة الهواء. فدرجة الحرارة والرياح واستقرار الغلاف الجوي والإشعاع الشمسي تحدد تكوّن الملوثات وتحولها وانتشارها. وقد يعزّز المناخ الأدفأ تكوّن الأوزون في ظروف معينة، بينما تسهّل فترات استقرار الغلاف الجوي والرياح الخفيفة تراكم الملوثات في المناطق الحضرية والصناعية. ويُعد فهم هذه التفاعلات أساسياً لتصميم استراتيجيات متكاملة للتخفيف من تغيّر المناخ وتحسين جودة الهواء.

إلى جانب توليد البيانات اللازمة لفهم كيفية تطور الظروف الجوية والمتغيرات البيئية وتفاعلها، يوفّر الرصد البيئي الأدلة لتتبع اتجاهات الملوثات ودراسات الأثر ونماذج جودة الهواء.

ما دور الرصد البيئي في تغيّر المناخ

لا يقيس الرصد البيئي تغيّر المناخ مباشرة، لكنه يولّد البيانات اللازمة لفهم كيفية تطور الظروف الجوية وكيف ترتبط المتغيرات البيئية المختلفة ببعضها. وتوفّر أنظمة المستشعرات عالية الأداء ومنخفضة التكلفة بيانات مستمرة تتيح، عند دمجها في سلاسل زمنية، كشف التغيرات وتحديد الأنماط وتقييم الآثار عبر الزمن.

كما توفّر شبكات المستشعرات هذه معلومات مكانية موزعة، مفيدة لتوصيف الفروق بين المناطق الحضرية والصناعية والريفية، ولتحديد النقاط الساخنة للانبعاثات أو المناطق الأكثر تعرضاً لنوبات التلوث. ويساعد كشف النوبات في الوقت الفعلي (موجات الحر والانقلابات الحرارية وتراكم الجسيمات أو الأوزون) على تفعيل بروتوكولات الحماية ودراسة كيفية تفاعل الطقس وجودة الهواء.

ويتيح الرصد البيئي كذلك تتبع اتجاهات الملوثات والمتغيرات الجوية، والربط بين الملوثات والظروف الجوية (درجة الحرارة والرياح والرطوبة والإشعاع)، وتوليد بيانات لدراسات الأثر ونماذج جودة الهواء. وكل هذه الأدلة أساسية لدعم القرارات البيئية، من خطط تحسين جودة الهواء إلى استراتيجيات التكيّف مع تغيّر المناخ والتخفيف منه.

وفي هذا المجال، توفّر شبكات المستشعرات البيئية، مثل التي تطورها Kunak، رصداً مستمراً لجودة الهواء، وشبكات مستشعرات موزعة، ورصداً للأرصاد الجوية، وبيانات في الوقت الفعلي، إلى جانب أدوات لتحليل البيانات البيئية وكشف النوبات ودعم دراسات الأثر والإدارة البيئية.

حتى لو خُفّضت الانبعاثات المسببة لتغيّر المناخ، فقد تغيّر المناخ بالفعل وسيواصل الاستجابة لعقود للغازات المتراكمة في الغلاف الجوي، ولهذا تلزم استراتيجيات التخفيف والتكيّف.

التخفيف من تغيّر المناخ والتكيّف معه

تتمحور الاستجابة لتغيّر المناخ حول استراتيجيتين متكاملتين: التخفيف والتكيّف. وكلتاهما لازمة لأنه، حتى لو خُفّضت الانبعاثات، فقد تغيّر المناخ بالفعل وسيواصل الاستجابة لعقود للغازات المتراكمة في الغلاف الجوي.

ما هو التخفيف

يشمل التخفيف من تغيّر المناخ إجراءات تهدف إلى خفض انبعاثات غازات الدفيئة أو إلى زيادة امتصاصها عبر مصارف طبيعية أو اصطناعية. ويتضمن تدابير مثل التحول إلى الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة وكهربة النقل وتحسين العمليات الصناعية وخفض الانبعاثات في الزراعة وتربية المواشي وحماية النظم البيئية التي تعمل كمستودعات للكربون واستعادتها. وهدف التخفيف هو الحد من حجم الاحترار العالمي وبالتالي خفض شدة الآثار المناخية على المدى الطويل. وكلما كان خفض الانبعاثات أكثر طموحاً، قلّ جهد التكيّف المطلوب مستقبلاً.

ما هو التكيّف

يشير التكيّف إلى التعديلات التي تجريها النظم الطبيعية والبشرية استجابة للآثار الفعلية أو المتوقعة لتغيّر المناخ، بهدف الحد من الضرر أو اغتنام الفرص المحتملة. ومن أمثلة التكيّف تصميم بنية تحتية أكثر قدرة على مقاومة الفيضانات وموجات الحر، وإدارة المياه في سياقات معرضة للجفاف، وملاءمة الممارسات الزراعية مع أنماط الأمطار الجديدة، أو إدراج المعايير المناخية في التخطيط الحضري والإقليمي.

وعلى خلاف التخفيف، الذي يعالج أسباب تغيّر المناخ، يعالج التكيّف عواقبه. والاستراتيجيتان متكاملتان: يخفض التخفيف المخاطر المناخية الإجمالية، ويخفض التكيّف قابلية تأثر الأقاليم والقطاعات والمجتمعات.

لماذا تهم البيانات البيئية في الاستراتيجيتين

تُعد البيانات البيئية الناتجة عن الرصد المستمر أداة معرفة ومتابعة للاستراتيجيتين. ففي التخفيف، تساعد على:

• توصيف الانبعاثات والملوثات.
• تقييم الاتجاهات.
• تحديد مصادر الانبعاثات.
• دعم التحقق من تدابير الخفض.

وفي التكيّف، توفّر:

• معلومات عن النوبات المتطرفة.
• اتجاهات درجات الحرارة وهطول الأمطار.
• ظروفاً محلية تساعد على تصميم بنية تحتية وبروتوكولات وخطط إدارة أنسب لمناخ اليوم والغد.

يتطلب فهم تغيّر المناخ بدقة تجاوز ملاحظة واحدة أو حدث جوي منفرد.

لماذا تهم البيانات البيئية لفهم تغيّر المناخ

تغيّر المناخ ظاهرة معقدة ذات أسباب متعددة وآثار تتجلى على أزمنة ونطاقات مكانية مختلفة وعلاقة وثيقة بتركيب الغلاف الجوي وجودة الهواء. ويتطلب فهمها بدقة تجاوز ملاحظة واحدة أو حدث جوي منفرد.

ويتطلب سلاسل زمنية مبنية من عقود من الملاحظات بالأجهزة والسجلات التاريخية وبيانات الأقمار الصناعية، تتيح التمييز بين التقلب الطبيعي للمناخ والاتجاهات المستمرة المرتبطة بالاحترار العالمي. ويتطلب كذلك بيانات موثوقة من الشبكات المرجعية وشبكات المستشعرات القائمة على منهجيات موحدة، تضمن أن التغيرات المكتشفة حقيقية وليست نتاج أخطاء القياس. ويتطلب ملاحظات على نطاقات مختلفة، من المتغيرات المناخية العالمية مثل متوسط درجة الحرارة أو مستوى سطح البحر، إلى البيانات المحلية عن الانبعاثات والطقس وجودة الهواء التي تساعد على تفسير كيفية ظهور تغيّر المناخ في إقليم محدد.

يسهم الرصد البيئي بجزء من هذه الأدلة. فشبكات المستشعرات القائمة على القياس المستمر في الوقت الفعلي ومحطات الطقس لا تحل محل قوائم جرد الانبعاثات ولا المحطات المرجعية المصممة خصيصاً لقياس غازات الدفيئة، لكنها تولّد بيانات بيئية تُظهر كيف تتطور الظروف الجوية وكيف ترتبط متغيرات مثل درجة الحرارة والطقس وملوثات الهواء ببعضها. وهذه المعلومات قيّمة للبحث العلمي ولتطبيق الإدارة البيئية على أرض الواقع، إذ تدعم تقييم الأثر والتحقق من الاتجاهات وتصميم استراتيجيات التخفيف والتكيّف واتخاذ القرارات المبنية على الأدلة.