آیا النینوهای شدید اخیر بیسابقه هستند؟ مرجانهای دریایی پاسخ میدهند
زومیت: داده های شیمیایی ثبت شده در مرجان های گالاپاگوس نشان می دهد که شدت ال نینو در دهه های اخیر از محدوده طبیعی این پدیده فراتر رفته است.
ال نینو یکی از مهمترین پدیده های اقلیمی طبیعی زمین است که هر چند سال یک بار آب بخش هایی از اقیانوس آرام استوایی را به شدت گرم می کند و می تواند الگوی بارندگی، خشکسالی، آتش سوزی و دمای هوا را در نقاط مختلف جهان تغییر دهد. ال نینو بخشی از یک چرخه بزرگتر به نام نوسان جنوبی ال نینو یا ENSO است که از تعامل اقیانوس و جو در اقیانوس آرام استوایی تشکیل می شود.
در شرایط عادی، بادهای تجاری از شرق به غرب می وزند و آب های سطح گرم اقیانوس ها را به سمت اندونزی و استرالیا می راند. این حرکت باعث می شود که آب سردتر از اعماق اقیانوس به سطح نزدیک سواحل آمریکای جنوبی برسد. اما وقتی ال نینو رخ می دهد، بادهای تجاری ضعیف می شوند. در نتیجه، مقداری از آب گرم انباشته شده در غرب اقیانوس آرام به سمت شرق حرکت می کند و دمای سطح آب را در اطراف گالاپاگوس افزایش می دهد.
در یک ال نینو معمولی، دمای آب منطقه می تواند حدود یک تا دو درجه سانتیگراد بالاتر از حد نرمال باشد. در حوادث بسیار شدید، این اختلاف می تواند از دو درجه فراتر رود و ال نینوی قوی کنونی اکنون انتظار می رود اختلاف دمایی نزدیک به سه درجه سانتیگراد ایجاد کند.
گرمایش آب فقط یک مسئله محلی نیست. تغییر دمای اقیانوس ها تعیین می کند که چه مقدار گرما و در چه نقطه ای وارد جو می شود و این می تواند جریان های هوا را در مقیاس بسیار بزرگ تغییر دهد. برای مثال، ال نینو با افزایش احتمال خشکسالی و آتش سوزی در اندونزی و بارندگی بیشتر در بخش های جنوبی ایالات متحده مرتبط است. پیامدهای آن در سایر مناطق جهان نیز می تواند شامل سیل، خشکسالی، موج گرما و تغییرات در محصولات کشاورزی باشد.
چگونه مرجان ها آب و هوای صدها سال پیش را ثبت می کنند؟
یکی از مشکلات دانشمندان برای بررسی تغییرات ال نینو این است که اندازه گیری دقیق دمای اقیانوس ها سابقه چند قرنی ندارد. برای اینکه بفهمیم ال نینوهای امروزی واقعاً غیرعادی هستند یا فقط بخشی از نوسانات آب و هوایی طبیعی هستند، باید اطلاعاتی از گذشته های دورتر پیدا کنیم. مرجان ها چنین اطلاعاتی را در اسکلت خود ذخیره می کنند.
ترکیب شیمیایی لایههای مرجانی به محققان این امکان را داده است که تغییرات دمای اقیانوس آرام را در دورههای قدیمیتر از رکوردهای مستقیم هواشناسی بازسازی کنند.
همانطور که مرجان رشد می کند، لایه هایی از کربنات کلسیم ایجاد می کند. ترکیب شیمیایی هر لایه به شرایط آبی اطراف مرجان در زمان رشد بستگی دارد و به همین دلیل اسکلت مرجانی می تواند به عنوان نوعی آرشیو طبیعی از وضعیت اقیانوس عمل کند.
یکی از نشانه هایی که دانشمندان بررسی می کنند، نسبت کلسیم به استرانسیم است. مرجان ها در آب سردتر استرانسیوم بیشتری را در ساختار خود وارد می کنند. نسبت برخی از ایزوتوپ های اکسیژن نیز با دمای آب تغییر می کند. با اندازه گیری این مواد در لایه های مختلف مرجان، دانشمندان می توانند تغییر دمای آب را در طول عمر آن بازسازی کنند. روشی که از جهاتی شبیه به استفاده از حلقه های تنه درخت برای مطالعه آب و هوای گذشته است.
مطالعات قبلی همچنین از مرجانهای فسیلی در بخشهای مرکزی و غربی اقیانوس آرام برای بررسی ال نینو استفاده کردهاند و برخی از آنها نشانههایی از تقویت این پدیده را در دوران مدرن یافتهاند. اما جزایر گالاپاگوس موقعیت خاصی دارد.
جزایر گالاپاگوس در شرق اقیانوس آرام استوایی و درست در یکی از مناطقی قرار دارند که ال نینو بیشترین تأثیر را بر دمای آب آن دارد. به همین دلیل، مرجان های این منطقه می توانند تغییرات قدرت ال نینو را به وضوح ثبت کنند.
جولیا کول، اقلیم شناس در دانشگاه میشیگان، به همراه همکارانش، سال ها به جستجوی مرجان های فسیل شده در سواحل گالاپاگوس پرداختند. محققان نمونه هایی را افق میهن کردند که هر کدام برای چندین دهه رشد کرده بودند. زیرا لایه های این مرجان ها اطلاعاتی درباره دمای آب در دوره های مختلف گذشته حفظ کرده اند. با ترکیب دادههای چند نمونه، آنها توانستند تغییرات ال نینو را در فواصل زمانی قدیمیتر از آغاز اندازهگیریهای مستقیم هواشناسی بررسی کنند.
ال نینوهای چند دهه اخیر غیرعادی هستند
وقتی محققان دادههای مرجانی را کنار هم گذاشتند، یک الگوی واضح ظاهر شد: ال نینوهای چند دهه گذشته قویتر از قرن بیستم بودهاند و حتی بیشتر از دوران پیش از صنعتی شدن متفاوت بودهاند.
در ابتدا، محققان در وضوح این فرآیند تردید داشتند و برای اطمینان بیشتر تحلیلهای بیشتری انجام دادند. اما داده های اضافی نیز همین الگو را نشان می دهد. بر اساس نتایج، شدت ال نینو در 40 تا 50 سال گذشته نمونه مشابهی در مجموعه داده های تقریبا هزار سال پیش ندارد.
چنین یافته ای بسیار مهم است. زیرا امکان مقایسه دوره کنونی را با زمانی که بشر هنوز مصرف گسترده زغال سنگ، نفت و گاز را آغاز نکرده بود، ممکن می سازد. افزایش گازهای گلخانه ای ناشی از مصرف این سوخت ها از اواسط قرن نوزدهم عامل اصلی گرمایش جهانی فعلی است.
چگونه گرم شدن زمین می تواند ال نینو را تقویت کند؟
تحقیقات مورد بحث شواهد قوی از تقویت ال نینو ارائه می دهد، اما دانشمندان هنوز مکانیسم دقیق این تغییر را به طور کامل درک نکرده اند. مدل های آب و هوایی تاکنون پاسخی کاملاً یکسان در مورد آینده ال نینو نداده اند. یکی از توضیحات ارائه شده مربوط به پدیده ای به نام «طبقه بندی اقیانوس» است.
داده ها نشان می دهد که تقویت ال نینو به نوسانات طبیعی کوتاه مدت محدود نمی شود و با گرم شدن آب و هوا مرتبط است.
با گرم شدن زمین، سطح اقیانوس نیز گرم می شود. در مناطق گرمسیری اقیانوس آرام، افزایش بارندگی می تواند میزان آب شیرین روی سطح را نیز افزایش دهد. آب گرمتر و شیرین تر، چگالی کمتری دارد. در نتیجه لایه سطحی اقیانوس بیشتر روی آب های عمیق سرد و سنگین قرار می گیرد و اختلاط بین این دو لایه کاهش می یابد. به عبارت ساده، آب سطحی گرم از آب سرد زیر جداتر می شود.
در چنین شرایطی، زمانی که بادهای تجاری در جریان ال نینو ضعیف می شوند، لایه سطحی اقیانوس گرم می تواند راحت تر حرکت کند و آب گرم بیشتری را به شرق اقیانوس آرام وارد کند. این فرآیند می تواند افزایش دمای ناشی از ال نینو را شدیدتر کند.
آیا ال نینو در آینده قوی تر خواهد شد؟
سوابق مرجانی نشان میدهد که النینوهای امروزی قویتر از گذشته هستند، اما این دادهها نشان نمیدهند که این روند در دهههای آینده بدون وقفه ادامه خواهد داشت.
ممکن است در آینده مسیر دیگری وجود داشته باشد. اگر قسمت شرقی اقیانوس آرام در اثر گرم شدن کره زمین آنقدر گرم شود که اختلاف دما با قسمت غربی کمتر شود، الگوی معمول گردش آب در این منطقه نیز می تواند تغییر کند. این تغییر ممکن است رفتار کل چرخه های ال نینو و لا نینا را تغییر دهد. در حال حاضر مدل های اقلیمی سناریوهای متفاوتی را نشان می دهند و هنوز مشخص نیست ال نینو تا پایان قرن چگونه رفتار خواهد کرد.
عدم اطمینان نسبت به آینده به معنای نامشخص بودن وضعیت فعلی نیست. ترکیب شواهد مرجانی با سایر مطالعات نشان میدهد که ال نینوهای دهههای اخیر شدیدتر از آنهایی بودهاند که در دوران پیش از صنعتی شدن مشاهده شدهاند.
افزایش شدت ال نینو نیز از اهمیت عملی برخوردار است. هر چه شدت این رویدادها بیشتر شود، احتمال آسیب رساندن به مناطق آسیب پذیر در برابر خشکسالی، سیل، آتش سوزی یا تغییرات بارندگی بیشتر می شود.
تحقیقات جدید نمی گوید که هر ال نینوی آینده لزوماً شدیدتر از قبلی خواهد بود. ال نینو هنوز یک پدیده طبیعی با نوسانات زیاد است. آنچه که دادههای مرجانی نشان میدهد، تغییر در شرایط زیربنایی این چرخه در جهان گرمتر است: ال نینو در چند دهه گذشته بهطور قابلتوجهی قویتر از تاریخ تقریباً هزار ساله شده است، و شواهد به گرم شدن ناشی از انسان به عنوان بخشی از علت آن اشاره میکنند.
