العلوم

تطوير نموذج حاسوبي للتنبؤ بمسار تغير المناخ في المستقبل

24 كانون الثاني 2021 08:59

إن تقديم التنبؤات حول كيفية تغير مناخ الأرض في المستقبل، يحتم على العلماء فهم التغيرات البيئية في الماضي، وفي دراسة جديدة من جامعة هاواي في مانوا، طور علماء المحيطات نموذجاً لإعادة بناء اتجاهات دورة الكربون على مدى الخمسين مليون سنة الماضية.

تكشف الدراسة عن تحولات جذرية في كل من المناخ ودورة الكربون، ويتعارض بعض هذه التغييرات مع ما كان متوقعاً بشأن ديناميكيات دورة الكربون.

من المعروف أن انخفاض نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يؤدي إلى مستوى منخفض لـ "عمق تعويض الكالسيت"، وهو عمق المحيط حيث يساوي معدل تساقط مادة الكربونات في المطر معدل الكربونات الذائبة، ويمكن فحص تعويض الكالسيت بالنسبة للماضي الجيولوجي عن طريق قياس محتوى كربونات الكالسيوم في قلب رواسب قاع البحر.

وعلى عكس ما كان متوقعاً بناءً على الافتراضات السابقة حول دورة الكربون، كشفت سجلات الكربونات أنه مع انخفاض ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على مدار الخمسين مليون سنة الماضية، أصبح عمق تعويض الكالسيت العالمي أعمق بدلاً من ضحالة.

وقالت طالبة الدكتوراه المؤلفة الرئيسية للدراسة، نيمانيا كومار: "الموضع المتغير لعمق تعويض الكالسيت بمرور الوقت يحمل إشارة لديناميكيات دورة الكربون المركبة في الماضي، إن تتبع تطور عمق تعويض الكالسيت عبر حقب الحياة الحديثة وتحديد الآليات المسؤولة عن تقلباتها أمر مهم لفهم التغييرات السابقة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، والعوامل الجوية، ودفن الكربونات في أعماق البحار، فمع انخفاض ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة في حقب الحياة الحديثة، كان من المفترض أن تكون معدلات عمق تعويض الكالسيت ضحلة ولكن السجلات تظهر أنها تعمقت بالفعل ".

سمح نموذج الكمبيوتر الذي تم تطويره للدراسة للباحثين بالتحقيق في الآليات المحتملة المسؤولة عن الاتجاهات طويلة المدى التي حددوها.

وأكدت كومار: "من المثير للدهشة أننا أظهرنا أن استجابة عمق تعويض الكالسيت قد انفصلت عن التغيرات في معدلات التجوية بالسليكات والكربونات، مما يمثل تحدياً لفرضية الارتفاع طويلة الأمد، التي تعزو استجابة عمق تعويض الكالسيت إلى زيادة معدلات التجوية بسبب تكوين جبال الهيمالايا وتتعارض مع النتائج التي توصلنا إليها". 

يشير البحث إلى أن الانفصال نتج جزئياً عن زيادة نسبة الكربونات المدفونة في المحيطات المفتوحة مقارنة بالكربونات الموجودة على الجرف القاري.

وقالت كومار: "يوفر عملنا رؤية جديدة للعمليات الأساسية والنتائج المرتدة لنظام الأرض، وهو أمر بالغ الأهمية لمعرفة التنبؤات المستقبلية بالتغيرات في المناخ ودورة الكربون".