اكتسب دور الأعاصير في نظام المناخ العالمي اهتماما منذ أن قدم العلماء دراسات تفيد بأن الأعاصير القوية أصبحت أكثر تواترا في العقود الأخيرة وقد تستمر في ذلك مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب، نظرا لأنه من المعروف أن الأعاصير تؤثر على حرارة المحيط والنظام المناخي بشكل عام، فإن عواقب زيادة تواتر الأعاصير يمكن أن تصل إلى أبعد من ذلك.
كشفت دراسات جديدة أن اختلاط طبقات المحيط بواسطة الاعاصير المدارية قد يكون لها تاثيرات أقل على المناخ مما كان يُعتقد سابقا.
عندما يمر إعصار فوق المحيط، تهب رياحه القوية وتخلط المياه السطحية الدافئة مع المياه الاعمق الأكثر برودة، حيث ينتج عن هذا الاختلاط دفع الماء الدافئ إلى أعماق المحيط وإحضار الماء البارد إلى الطبقة السطحية.
ويعتقد العلماء أن الماء البارد بالقرب من السطح يعاد تسخينه بواسطة الغلاف الجوي إلى درجات حرارة ما قبل الإعصار في غضون أسابيع قليلة، لكنهم كانوا أقل وضوحا بشأن ما يحدث للمياه الدافئة المختلطة في أعماق المحيط، فقد اقترحوا أن هذه الحرارة تنتقل نحو القطبين بواسطة تيارات المحيط وتساهم في انتقال حرارة المحيط، وهي العملية التي تنظم المحيطات من خلالها مناخنا عن طريق نقل المياه الدافئة بعيدا عن خط الاستواء والماء البارد باتجاه خط الاستواء.
كما تم التكهن ايضا بأن حرارة المحيط الناتجة عن رياح الاعاصير تقوي العواصف اللاحقة التي تمر فوق نفس الجزء من المحيط، لأن حرارة المحيط هي مصدر الطاقة الذي يغذي الأعاصير. عندئذ، ستمزج العواصف القوية المزيد من الحرارة في المحيط مما يؤدي إلى حلقة ردود فعل إيجابية لشدة الإعصار.
يشير تحليل جديد لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى أن الدراسات السابقة قد بالغت في تقدير مقدار تسخين المحيط الناجم عن الإعصار وتأثيره العام على المناخ، حيث يشير التحليل إلى أن التقديرات السابقة قد فشلت في النظر في كيفية تغير المحيطات مع الفصول.
تعود معظم حرارة المياه الدافئة التي تدفع بها الأعاصير في أعماق المحيطات خلال الصيف وبداية الخريف إلى الغلاف الجوي في الشتاء، مما يعني أن هذه “الانقلابات الدافئة” لا يبدو أنها تؤثر على حالة المحيطات على المدى الطويل.
ويعتقد جيم برايس، كبير العلماء في معهد وودز هول لعلوم المحيطات، أن ابحاث فيراري وطلابه تعكس بدقة أكبر كيف تؤثر الأعاصير على حرارة المحيط على المدى الطويل. وقال: “لقد اتخذوا خطوة تجعل الدراسات السابقة تبدو مبالغ فيها بعض الشيء”.
من خلال تحليل مسارات ما يقارب من 1000 إعصار استوائي، بالإضافة إلى بيانات حول درجة حرارة سطح البحر وارتفاعه قبل وبعد كل عاصفة، يعتقد فيراري وطلابه أن ربع الماء الدافئ الذي اختلط به الإعصار باق فقط في المحيط لأكثر من موسم.
الدراسات السابقة، بما في ذلك دراسة عام 2001 من قبل كيري إيمانويل، أستاذ Breene M. Kerr لعلوم الغلاف الجوي، اقترحت أنه بشكل متوسط، تساهم الأعاصير بحوالي بيتاوات واحد (يساوي واحد كوادريليون واط) من الحرارة إلى ما يقدر ب 2-4 بيتاوات من الحرارة التي ينتقل المحيط من المناطق المدارية ونحو القطبين كل عام.
على الرغم من أن إيمانويل وزميله خلصوا في عام 2008 إلى أن حوالي نصف الحرارة التي يتم ضخها في المحيط بواسطة الأعاصير تساهم في إجمالي انتقال حرارة المحيط نحو القطبين، وقال يانسن إن هذه الدراسة لم تأخذ في الاعتبار الدور الحاسم للدورة الموسمية.
تحليل الدورة الموسمية
يتكون المحيط من عدة طبقات، تتميز الطبقة العلوية بأعلى درجات الحرارة وتسمى الطبقة المختلطة، لأنها تختلط باستمرار وبالتالي تظل على اتصال مع الغلاف الجوي، ويوجد أسفل هذا طبقة الخط الحراري، والتي تزداد برودة مع زيادة العمق.
خلال فصل الصيف، تكون الطبقة المختلطة ضحلة، وغالبًا ما يكون عمقها حوالي 10-20 مترا فقط، ولكن خلال فصل الشتاء، يمكن أن تتسبب درجات الحرارة الباردة في الغلاف الجوي والرياح القوية في تمدد الطبقة المختلطة إلى أكثر من 100 متر.
نتيجة لذلك، تمتد الطبقة المختلطة إلى ما كان في السابق الجزء العلوي من الخط الحراري، يسمى الخط الحراري الموسمي، وبالتالي إعادة امتصاص أي انعكاس دافئ ترسب في هذه الطبقة. فقط الانقلابات الحرارية في جزء الخط الحراري الذي يبقى تحت الطبقة المختلطة طوال العام، والمعروف باسم الخط الحراري الدائم ،
لحساب جزء الحرارة من الطبقة المختلطة التي تترسب في الخط الحراري الدائم في المناطق المدارية، اعتمد الباحثون على نماذج نظرية، بالإضافة إلى بيانات حول كيفية تغير المحيطات نتيجة لجميع الأعاصير المدارية التي حدثت بين عامي 1998 و 2006.
حسب العمل السابق، الذي لا علاقة له بدراسات إيمانويل، أن حوالي نصف بيتاوات من الحرارة تضخ في المحيط أثناء الإعصار. وباستخدام صيغة تأخذ في الاعتبار كيفية تعمق الطبقة المختلطة خلال فصل الشتاء، خلص فريق Ferrari إلى أن هذه الكمية تتراوح في الواقع بين صفر و 0.3 بيتاوات مع تقدير على الأرجح بـ 0.15 بيتاوات.
يشير التحليل إلى أن الجزء الأكبر من الانقلاب الدافئ يتوضع في الخط الحراري الموسمي حتى الشتاء التالي، عندما يتم امتصاصه بواسطة الطبقة المختلطة العميقة؛ عند هذه النقطة، يتفاعل مع الغلاف الجوي ويطلق حرارته الزائدة. وبدلاً من المساهمة في نقل حرارة المحيط، فإن الانعكاسات الدافئة تعمل كثرموستات عن طريق نقل حرارتها إلى الغلاف الجوي خلال فصل الشتاء. ومن المفترض أن تركز الأبحاث الإضافية على تأثيرات هذا الجو الأكثر دفئًا خلال فصل الشتاء.
وأشاد إيمانويل بالنتيجة، مشيرا إلى أن “المسار يختلف عما تصورناه في البداية” منذ ما يقرب من عقد من الزمان. وأوضح أن الاهتمام بخلط المحيطات قد ازداد مؤخرا أيضا بسبب عواقبه البيولوجية المحتملة. نظرًا لأن الماء البارد يحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب أكثر من الماء الدافئ، فعندما تقرب الأعاصير الماء البارد من السطح، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الغلاف الجوي ويدخله.
ومع ذلك، في الوقت نفسه، عندما يتم دفع الماء البارد الغني بالمغذيات بالقرب من السطح وتعرضه لأشعة الشمس، يتضاعف عدد الكائنات الدقيقة الشبيهة بالنباتات والتي تسمى العوالق النباتية. عندما تموت العوالق في النهاية، يترسب الكربون الموجود في أصدافها في قاع البحر.
وأضاف يانسن أن الخطوة التالية المحتملة للبحث في الأعاصير المدارية واختلاط المحيطات يمكن أن تدرس كيفية تأثير تسخين المحيط الناجم عن الإعصار على النينيو، وهو نمط طقس في المحيط الهادئ حيث تحدث معظم الأعاصير المدارية الأقوى، والذي يرتبط بالاضطرابات المناخية الكبيرة.
اما إذا كانت المياه الدافئة التي اختلطت في أعماق المحيط الهادئ أثناء الإعصار تؤثر بطريقة ما على ظاهرة النينيو لا تزال غير معروفة، ويرجع ذلك جزئيا إلى عدم وجود بيانات كافية عالية الجودة، وفقا لـ Jansen.
