تواجه أنهار القطب الشمالي تغيرات كبيرة مع ارتفاع درجة حرارة المناخ وذوبان الجليد الدائم وتسارع دورة المياه - وسيكون للتأثيرات عواقب عالمية

مع ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي، تتغير أنهارها العظيمة على نحو قد يؤدي إلى عواقب وخيمة ــ ليس فقط على منطقة القطب الشمالي بل وأيضاً على العالم أجمع.

تمثل الأنهار الفرع الأرضي للدورة الهيدرولوجية للأرض.ومع تساقط الأمطار والثلوج، تنقل الأنهار جريان المياه العذبة إلى جانب المواد العضوية والجسيمية الذائبة، بما في ذلك الكربون، إلى المناطق الساحلية.مع ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي الآن تقريبًا أسرع أربع مرات من بقية العالم والمنطقة تشهد المزيد من هطول الأمطار ويذوب الجليد الدائم، مما يؤدي إلى تدفقات أنهار أقوى.

نحن علماء مناخ ندرس مدى تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري على دورة المياه والنظم البيئية. في دراسة جديدة وباستخدام البيانات التاريخية والنماذج الحاسوبية المتطورة لمناخ الأرض وهيدرولوجيتها، اكتشفنا كيف يغير تغير المناخ أنهار القطب الشمالي.

لقد وجدنا أن ذوبان التربة الصقيعية واشتداد العواصف سيغيران كيفية انتقال المياه إلى أنهار القطب الشمالي وعبرها.وستؤثر هذه التغييرات على المناطق الساحلية والمحيط المتجمد الشمالي وربما شمال المحيط الأطلسي، فضلا عن المناخ.

ذوبان الجليد الدائم:تغييرات كبيرة في التربة في القطب الشمالي

يعد ذوبان الجليد الدائم أحد أهم التغيرات التي تشهدها المنطقة القطبية الشمالية مع ارتفاع درجات الحرارة.

التربة الصقيعية هي التربة التي كانت مجمدة لمدة عامين على الأقل وغالبا لآلاف السنين.وهي تغطي حوالي 8.8 مليون ميل مربع (حوالي 22.8 مليون كيلومتر مربع) في نصف الكرة الشمالي للأرض، لكن هذه المساحة تتقلص مع ذوبان الجليد الدائم.

تاريخيًا، تتدفق معظم المياه التي تدخل أنهار القطب الشمالي فوق تربة التربة الصقيعية المتجمدة في الربيع.يسمي العلماء هذا "الجريان السطحي البري".

ومع ذلك، تشير نتائجنا إلى أنه مع استمرار الاحترار، فإن جزءًا متزايدًا من تدفق الأنهار السنوي سيأتي من تحت السطح، من خلال التربة المذابة في التربة الصقيعية المتدهورة.ومع زيادة التدفق الإجمالي مع زيادة هطول الأمطار، فمن الممكن أن يتحرك ما يصل إلى 30% منه تحت الأرض بحلول نهاية هذا القرن مع توسع المسارات تحت السطح.

عندما يتدفق الماء عبر التربة، فإنه يلتقط مواد كيميائية ومعادن مختلفة.ونتيجة لذلك، من المرجح أن يكون للمياه القادمة إلى الأنهار طابع كيميائي مختلف.على سبيل المثال، قد يحمل المزيد من العناصر الغذائية والكربون المذاب الذي يمكن أن يؤثر على المناطق الساحلية والمناخ العالمي.إن مصير هذا الكربون المعبأ هو مجال نشط للدراسة.

يمكن أن ينتهي الأمر بالمزيد من الكربون الموجود في مياه الأنهار إلى "انبعاث الغازات" عند وصولها إلى المياه الساحلية الهادئة، مما يزيد من كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى مزيد من التحفيز ارتفاع درجة حرارة المناخ.يكشف ذوبان الجليد أيضًا عن مفاجآت سيئة أخرى، مثل ظهور فيروسات مجمدة لفترة طويلة.

المزيد من الأمطار والثلوج، والمزيد من الجريان السطحي

كما تتزايد دورة المياه في القطب الشمالي مع ارتفاع درجات الحرارة، مما يعني المزيد من هطول الأمطار والتبخر ونتح النباتات وتصريف الأنهار.ويرجع ذلك في المقام الأول إلى قدرة الجو الأكثر دفئًا على الاحتفاظ بمزيد من الرطوبة.إنه نفس السبب تحدث عواصف ثلجية أكبر مع ارتفاع حرارة المناخ.

وجدت دراستنا أن الجزء الأكبر من الهطول الإضافي سيحدث عبر الأجزاء الشمالية البعيدة من حوض القطب الشمالي.ومع اختفاء الجليد البحري في مناخ دافئ، تتفق النماذج الحاسوبية على أن المحيط المتجمد الشمالي الأكثر انفتاحا سيغذي الغلاف الجوي بمزيد من المياه، حيث سيتم نقلها إلى مناطق برية مجاورة لتتساقط على شكل أمطار.

سيؤدي المزيد من الثلوج في شمال ألاسكا وسيبيريا وكندا إلى تدفق المزيد من المياه في الأنهار، وربما أكثر بنسبة تصل إلى 25% في ظل سيناريو ارتفاع درجات الحرارة بناءً على بحثنا.يوجد كمية أكبر من الكربون في التربة في الأجزاء الشمالية من القطب الشمالي مقارنة بالجنوب.ومع ذوبان التربة الصقيعية، ستشهد تلك المناطق أيضًا المزيد من المياه القادمة إلى الأنهار من تحت السطح، حيث يمكن أن يتسرب الكربون الإضافي من التربة إلى الماء ويتحول إلى كربون عضوي مذاب.

أكثر الكربون القديم يظهر بالفعل في العينات التي تم جمعها من أنهار القطب الشمالي، ويعزى ذلك إلى ذوبان الجليد الدائم.يُظهر تأريخ الكربون أن بعضًا من هذا الكربون قد تم تجميده منذ آلاف السنين.

سوف تتوالى التأثيرات عبر النظم البيئية في القطب الشمالي

إذن، ماذا يخبئ المستقبل؟

ومن أبرز التغيرات المتوقعة نقل المياه العذبة والمواد المرتبطة بها، مثل الكربون العضوي المذاب والطاقة الحرارية، إلى المناطق الساحلية في القطب الشمالي.

البحيرات الساحلية قد يصبح أعذب.ومع ذلك، فإن هذا التغيير سيؤثر على الكائنات الحية أعلى وأسفل السلسلة الغذائية فهمنا الحالي لا تزال التأثيرات المحتملة للتغيرات في المياه العذبة والكربون العضوي المذاب غامضة.

وستكون مياه النهر أيضًا أكثر دفئًا مع ارتفاع حرارة المناخ ولديها القدرة على إذابة الجليد البحري الساحلي في وقت مبكر من الموسم.العلماء لاحظت ذلك في ربيع عام 2023, عندما حملت المياه الدافئة على غير العادة في نهر ماكنزي بكندا الحرارة إلى بحر بوفورت، مما ساهم في ذوبان الجليد البحري الساحلي مبكرًا.

وأخيرا، فإن المزيد من مياه الأنهار التي تصل إلى الساحل لديها القدرة على تجديد المحيط المتجمد الشمالي، وخاصة على طول شمال أوراسيا، حيث تصدر الأنهار الروسية الكبرى كميات هائلة من المياه العذبة كل عام.

هناك مخاوف من ذلك ارتفاع تدفقات الأنهار في تلك المنطقة تؤثر على الدورة الانقلابية للمحيط الأطلسي، وهي التيارات التي تنقل الحرارة من المناطق الاستوائية، على طول الولايات المتحدة.الساحل الشرقي وباتجاه أوروبا.وتتزايد الأدلة على أن هذه التيارات تباطأت في السنوات الأخيرة مع دخول المزيد من المياه العذبة إلى شمال المحيط الأطلسي.إذا توقفت الدورة الدموية، فسوف يحدث ذلك تؤثر بشكل كبير على درجات الحرارة عبر أمريكا الشمالية وأوروبا.

وعلى الساحل، سيؤثر تغير تدفقات الأنهار أيضًا على النباتات والحيوانات والسكان الأصليين الذين يعتبرون المنطقة موطنًا لهم.بالنسبة لهم وبالنسبة للمناخ العالمي، تسلط نتائج دراستنا الضوء على الحاجة إلى مراقبة كيفية تحول القطب الشمالي عن كثب واتخاذ خطوات للتخفيف من الآثار.