التهديد من تجول غازات الدفيئة

سفينة الأبحاث الألمانية Polarstern خلال محطة الجليد. عرض ثقوب محفورة لاستخراج عينات الجليد ونماذج المياه من جليد البحر القطبي الشمالي. (الصورة ستيفان هندريكس / AWI)

علماء ألمان من منطقة الكيمياء الحيوية من معهد ألفريد فيجنر في العمل. في منطقة صغيرة يتنقلون فيها عبر الجليد بحفار جوفاء ، يأخذون نوى جليدية وينشرونها إلى قطع قصيرة ، تمثل طبقات السطح الجليدي إلى الأسفل. هذه المهاجر موثقة جيدا في أكياس ويتم تحليلها على السفينة من قبل مجموعات مختلفة. بعد الذوبان ، يتم ترشيح مركز أساسي لتحديد كمية الطحالب الجليدية ، على سبيل المثال. (تصوير: ستيفان هندريكس / AWI)

قام الفيزيائيون من علماء الجليد البحريين AWI بإخراج معسكر جليدي للتحقيق في البرك الذائبة في جليد البحر القطبي الشمالي. (صورة ألفريد فيجنر - معهد مار فرنانديز)

Previous Next

على قاع البحر في المناطق الساحلية الضحلة شمال سيبيريا ، تنتج الكائنات الدقيقة الميثان عند تحطيم بقايا النباتات. إذا وجد غاز الدفيئة هذا طريقه إلى الماء ، يمكن أن يصبح محاصراً في جليد البحر الذي يتشكل في هذه المياه الساحلية. ونتيجة لذلك ، يمكن نقل الغاز على بعد آلاف الكيلومترات عبر المحيط المتجمد الشمالي وإطلاقه في منطقة مختلفة تماما بعد أشهر. هذه الظاهرة هي موضوع مقال باحثين من معهد ألفريد فيجنر ، الذي نشر في العدد الحالي من المجلة الإلكترونية "التقارير العلمية". على الرغم من أن هذا التفاعل بين الميثان والمحيطات والجليد له تأثير كبير على تغير المناخ ، إلا أنه لم ينعكس حتى الآن في النماذج المناخية.

في آب / أغسطس 2011 ، كان كاسح الجليد بولارستيرن من معهد ألفريد فيغنر ، ومركز هيلمهولتز للبحوث القطبية والبحرية (AWI) يشق طريقه عبر المحيط المتجمد المغطى بالجليد ، على مسار استغرقها فقط بضع مئات من الكيلومترات من القطب الشمالي . في ذلك الوقت ، اختبرت عالمة الكيمياء الأرضية في الجامعة الهندية ، الدكتورة إلين دام ، مياه منطقة الشمال العليا لميثان غاز الاحتباس الحراري. في رحلة استكشافية إلى المنطقة نفسها بعد أربع سنوات ، أتيحت لها الفرصة لمقارنة القياسات التي اتخذت في أوقات مختلفة ، ووجدت أقل بكثير من الميثان في عينات المياه.

حللت إلين دام ، بالتعاون مع الدكتورة دوروثيا باو من مركز هيلمهولتز لبحوث المحيطات في كييل وزملاء آخرين ، عينات العينات لتحديد المستويات الإقليمية للميثان ، والمصادر. من خلال قياس نظائر الأكسجين في جليد البحر ، تمكن العلماء من استنباط أين ومتى تم تكوين الجليد. وللقيام بذلك ، أخذوا عينات من الجليد البحري. النتائج التي توصلوا إليها: الجليد ينقل الميثان عبر المحيط المتجمد الشمالي. ويبدو الأمر مختلفًا كل عام ، حيث يتصل الباحثان وزملاؤهما من معهد AWI ومعهد الأرصاد الجوية الفنلندي في هلسنكي والأكاديمية الروسية للعلوم في موسكو في مجلة Scientific Reports على الإنترنت.

جاءت عينات عام 2011 من الجليد البحري الذي بدأ رحلته الطويلة شمالاً في المياه الساحلية لبحر لابتيف في شرق سيبيريا قبل عامين تقريبًا ، في أكتوبر 2009. عينات من عام 2015 ، والتي كانت جارية في النصف الشمالي من المحيط لفترة طويلة ، أظهر مستوى أقل بشكل ملحوظ من غازات الدفيئة. وكشف التحليل أن هذا الجليد قد تشكل أكثر بكثير ، في مياه المحيطات العميقة. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم تأخذ نماذج الباحثين عن المناخ في الاعتبار التفاعل بين الميثان والمحيط المتجمد الشمالي والجليد العائم عليه.

كل جزيء من الميثان في الهواء له 25 ضعف التأثير على ارتفاع درجة الحرارة مقارنة بجزيء ثاني أكسيد الكربون المنطلق في الغلاف الجوي عن طريق حرق الفحم أو الزيت أو الغاز. كما أن الميثان في القطب الشمالي له تأثير هائل على الاحترار في خطوط العرض الشمالية ، ويزيد من تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري - وهو سبب وجيه للتحقيق في دورة الميثان في الشمال الأعلى عن كثب.

يتم إنتاج الميثان عن طريق تربية الماشية وزراعة الأرز ، بالإضافة إلى العديد من العمليات الطبيعية الأخرى. على سبيل المثال ، تتجمع بقايا الطحالب وغيرها من المواد النباتية على أرضية بحر لابتيف الضحل ، وفي المياه الضحلة الأخرى قبالة ساحل القطب الشمالي. إذا لم يكن هناك أكسجين هناك ، فإن الكائنات الحية الدقيقة تكسر هذه الكتلة الحيوية ، وتنتج الميثان. وحتى الآن ، لم تبدِ المحاكاة اهتمامًا كبيرًا لمسارات الكربون وإطلاق غاز الميثان من مناطق القطب الشمالي.

في الخريف ، عندما تنخفض درجات حرارة الهواء ، تبدأ العديد من مناطق المياه المفتوحة بالتبرد. "يتشكل جليد البحر على سطح بحر الجرف الروسي ، ثم يتم تحريكه شمالًا بالرياح القوية" ، كما يشرح عالم الفيزياء البحرية في AWI الدكتور توماس كرومبين ، الذي شارك أيضًا في الدراسة. ينتج تكوين الجليد والرياح البحرية تيارات قوية في هذه البحار الهامشية الضحلة ، والتي تحرك الرواسب وتحمل الميثان المنتج هناك في عمود الماء. يمكن أيضًا أن يكون الميثان محصوراً في الجليد الذي يتشكل بسرعة في هذه المناطق المفتوحة من المياه - المعروفة أيضًا باسم polynya - في الشتاء.

"مع تجميد المزيد من مياه البحر ، يمكنها طرد المحلول الملحي الموجود في الداخل ، مما يؤدي إلى احتجاز كميات كبيرة من الميثان المقفل في الجليد" ، تشرح إيلين دام ، باحثة AWI. ونتيجة لذلك ، تتشكل طبقة مائية تحت الجليد تحتوي على كميات كبيرة من الملح والميثان. ومع ذلك ، فإن الجليد على السطح والمياه المالحة الكثيفة أدناه ، بالإضافة إلى غازات الدفيئة التي تحتويها ، كلها مدفوعة بالرياح والتيارات. ووفقاً لتوماس كرومبن ، "يستغرق الأمر حوالي عامين ونصف السنة من أجل تكوين الجليد على طول ساحل بحر لابتيف عبر المحيط القطبي الشمالي وتجاوز القطب الشمالي إلى مضيق فرام بين التكلفة الشرقية لغرينلاند وسفالبارد. وغني عن القول ، أن الميثان المحصور في الجليد والمياه المالحة الكامنة على طول للركوب.

ارتفاع درجات الحرارة الناتجة عن تغير المناخ يذوب هذا الجليد بشكل متزايد. وقد تراجعت كل من مساحة المياه المغطاة بالجليد البحري وسماكة الجليد في السنوات الأخيرة ، وأصبح الجليد الأرق أكثر سرعة وأسرع بفعل الرياح. "في السنوات القليلة الماضية ، لاحظنا أن الجليد يحمل عبر المحيط المتجمد الشمالي بشكل أسرع وأسرع" ، يؤكد توماس كرومبين. وهذه العملية تعني بشكل طبيعي تغييرات كبيرة في دوران الميثان في القطب الشمالي. وبناءً على ذلك ، لا يزال تحديد المصادر والمصارف وطرق النقل الخاصة بالميثان في القطب الشمالي يمثل تحديًا كبيرًا للمجتمع العلمي.