ربما تكون الطبقة الجليدية الشاسعة في القارة القطبية الجنوبية قد تجاوزت عتبة مناخية خفية منذ حوالي مليون عام، مما أدى إلى تغيير جذري في كيفية استجابتها للتغيرات في مناخ الأرض. الائتمان: شترستوك

اكتشف العلماء أن الغطاء الجليدي في القارة القطبية الجنوبية أصبح أكثر حساسية للمناخ بشكل كبير بعد تجاوز العتبة الحرجة قبل مليون عام.

دراسة جديدة نشرت في علوم الأرض الطبيعية يشير هذا إلى أن الطبقة الجليدية الضخمة في القارة القطبية الجنوبية خضعت لتغير كبير منذ حوالي مليون سنة، وأصبحت أكثر استجابة للتغيرات في مناخ الأرض.

يقدم البحث، الذي أجراه علماء في مركز IBS لفيزياء المناخ (ICCP) في جامعة بوسان الوطنية في كوريا الجنوبية، رؤية جديدة حول كيفية تفاعل الصفائح الجليدية الكبيرة مع التغيرات المناخية طويلة المدى وقد يساعد في تحسين توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل.

تحتوي القارة القطبية الجنوبية اليوم على أكبر خزان للجليد على الكوكب وتلعب دورًا حاسمًا في تنظيم مستويات سطح البحر العالمية. ولكن منذ حوالي مليون سنة، شهد مناخ الأرض تحولا جذريا. خلال هذه الفترة، المعروفة باسم انتقال منتصف البليستوسين، أصبحت العصور الجليدية أطول وأكثر برودة وأكثر كثافة من ذي قبل.

على الرغم من أن العلماء قد أدركوا هذا التحول منذ فترة طويلة، إلا أن الفهم الدقيق لكيفية استجابة الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي كان صعبًا لأن السجلات الواقعية لدرجات الحرارة القديمة وظروف هطول الأمطار كانت محدودة.

تُظهر اللوحة اليمنى العلوية محاكاة نموذجية لتغير حجم الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي والتي تغطي آخر 3 ملايين سنة. تمثل اللوحة اليمنى السفلية العلاقة بين تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتغيرات حجم الجليد في القطب الجنوبي. تظهر الخطوط الزرقاء والبرتقالية نوبات غير خطية منذ 1-0 مليون سنة مضت و3-1 مليون سنة مضت، على التوالي، مع وجود أشرطة مظللة تشير إلى نطاق عدم اليقين بنسبة 95٪. تُظهر الخرائط الموجودة على اليسار تغيرات تمثيلية في ارتفاع الجليد في القطب الجنوبي في ظل الحالات المرتفعة والانتقالية والمنخفضة لثاني أكسيد الكربون. الائتمان: معهد العلوم الأساسية إعادة بناء ثلاثة ملايين سنة من تاريخ المناخ

ولمواجهة هذا التحدي، اعتمد فريق البحث على محاكاة متقدمة للمناخ القديم تم تطويرها مؤخرًا في ICCP. نجح النموذج في إعادة خلق الظروف المناخية العالمية التي امتدت على مدار الثلاثة ملايين سنة الماضية.

استخدم العلماء بعد ذلك بيانات درجة الحرارة وهطول الأمطار من تلك المحاكاة لتطوير نموذج الجرف الجليدي والصفائح الجليدية بجامعة ولاية بنسلفانيا. يتتبع هذا النموذج المتطور التغيرات في سمك الغطاء الجليدي وتدفقه ودرجة حرارته عبر القارة القطبية الجنوبية ونصف الكرة الشمالي. كما أنه يحاكي سلوك الجروف الجليدية العائمة، بما في ذلك تلك الموجودة في بحر روس وويدل.

ومن خلال تشغيله على أحد أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة في كوريا الجنوبية المخصصة لأبحاث العلوم الأساسية، أنتج النموذج صورة متسقة ماديًا لكيفية تطور الصفائح الجليدية الرئيسية في العالم مع تغير الظروف المناخية عبر الزمن.

مقطع عرضي للجرف الجليدي في بحر روس لظروف انخفاض ثاني أكسيد الكربون، مما يتوافق مع الحساسية العالية للتأثيرات: (يسار) مساهمة المناخ، (متوسط) مساهمة مستوى سطح البحر، و (يمين) التأثيرات المجمعة لتغيرات المناخ ومستوى سطح البحر. الائتمان: معهد العلوم الأساسية ظهور عتبة حرجة لثاني أكسيد الكربون

كشفت عمليات المحاكاة أنه بعد انتقال منتصف العصر البليستوسيني، بدأت الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي تعمل في ظل مجموعة مختلفة تمامًا من الديناميكيات.

حدد الباحثون عتبة رئيسية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تبلغ حوالي 240 جزءًا في المليون. وعندما انخفضت مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى ما دون هذه القيمة، أصبح حجم الجليد في القطب الجنوبي أكثر حساسية للتغيرات في درجات حرارة المحيط والغلاف الجوي. ونتيجة لذلك، تقلب حجم الغطاء الجليدي بشكل أكبر بكثير من ذي قبل.

وقال الدكتور كيونج سوك يون، الباحث في مركز IBS لفيزياء المناخ والمؤلف الرئيسي للدراسة: “بعد هذا التحول، يتفاعل الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي بقوة أكبر مع التغيرات في التأثير المناخي. وهذا يشير إلى أن النظام لا يتطور تدريجياً، بل يصبح بدلاً من ذلك أكثر استجابة بعد عبور عتبة معينة في النظام المناخي”.

لماذا نما الجليد في القطب الجنوبي بسرعة أكبر؟

وفقًا لعمليات المحاكاة، عملت عدة عوامل معًا لتعزيز صفائح جليدية أكبر في القطب الجنوبي بعد التحول منذ مليون عام تقريبًا.

وكان أحد العوامل هو انخفاض درجات حرارة المحيطات خلال الفترات الجليدية، مما أدى إلى انخفاض الذوبان تحت أجزاء من الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي التي تقع تحت مستوى سطح البحر.

وفي الوقت نفسه، كانت مستويات سطح البحر العالمية أقل بحوالي 50-100 متر مما هي عليه اليوم. أدى انخفاض مستوى سطح البحر إلى خفض الضغط على الصخر الموجود أسفل الرفوف الجليدية في القطب الجنوبي. وبمرور الوقت، سمح ذلك للصخر بالارتفاع ببطء، وهي عملية شجعت على زيادة سماكة الجليد على طول المناطق الساحلية.

ساعدت هذه الآليات معًا في إنشاء الصفائح الجليدية الأكبر والأكثر ثباتًا في القطب الجنوبي والتي ميزت دورات العصر الجليدي اللاحقة.

الآثار المترتبة على تغير المناخ في المستقبل

وتشير النتائج إلى أن القارة القطبية الجنوبية قد تستجيب لتغير المناخ بطريقة أقل قابلية للتنبؤ بها مما كان يعتقد سابقا.

وقال البروفيسور أكسل تيمرمان، مدير مركز IBS لفيزياء المناخ والمؤلف المشارك للدراسة: “تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي كان أكثر حساسية للتأثيرات الخارجية مما كان مفترضا في السابق. وهذا يثير أيضا أسئلة مهمة حول استجابته المستقبلية لظاهرة الاحتباس الحراري”.

ويؤكد الباحثون أن الصفائح الجليدية لا تستجيب دائما تدريجيا للتغيرات البيئية. وبدلا من ذلك، يمكنهم تجاوز العتبات التي تؤدي إلى تحولات مفاجئة في السلوك وتغير بشكل كبير حساسيتهم للتأثيرات الخارجية.

إن فهم متى ولماذا تحدث هذه التحولات أمر مهم للعلماء الذين يحاولون تحسين توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل في عالم يزداد حرارة.

مراجع:

“زيادة حساسية الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي لتناقص ثاني أكسيد الكربون عبر انتقال منتصف العصر البليستوسيني” بقلم كيونغ سوك يون وأكسيل تيمرمان، 28 مايو 2026، علوم الأرض الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41561-026-01979-2

“محاكاة نموذج الدوران العام المقترن العابر (CGCM) للثلاثة ملايين سنة الماضية” بقلم كيونغ سوك يون، وأكسيل تيمرمان، وسون سيون لي، وماتيو ويليت، وأندري جانوبولسكي، وجيوتي جادهاف، 13 أكتوبر 2023، مناخ الماضي.
دوى: 10.5194/cp-19-1951-2023

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.

إقرأ المزيد