القطب الشمالي يتحول كيميائيا، ويسرع تغير المناخ

أفاد الباحثون أن انبعاثات حقول النفط تعيد تشكيل العمليات الجوية الإقليمية.

يتغير مناخ الأرض بسرعة، مع حدوث التغيرات الأكثر دراماتيكية في المناطق القطبية. ألقى فريق من الباحثين من ولاية بنسلفانيا نظرة فاحصة على الغلاف الجوي للقطب الشمالي وكشفوا عن مجموعة معقدة من العمليات الكيميائية التي تؤثر على كيفية تغير المنطقة.

ولإجراء الدراسة، اعتمد العلماء على البيانات التي تم جمعها خلال حملة ميدانية استمرت شهرين والتي جمعت بين القياسات من طائرتين بحثيتين مع الملاحظات المأخوذة على الأرض. وقد سمح لهم هذا الجهد بمقارنة كيمياء الغلاف الجوي في موقعين في القطب الشمالي وفي أكبر حقل نفط في أمريكا الشمالية مع المناطق القريبة الأقل اضطرابًا.

ومن هذا العمل، حدد الباحثون ثلاث نتائج رئيسية. وتوصلوا إلى أن الفجوات الموجودة في الجليد البحري، والمعروفة باسم الخيوط، تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل كيمياء الغلاف الجوي وتطور السحب. ووجدوا أيضًا أن الانبعاثات الناتجة عن استخراج النفط تغير بشكل كبير التركيب الكيميائي للهواء المحيط. تخلق هذه التأثيرات معًا عمليات ردود فعل تسرع من فقدان الجليد البحري وتزيد من ارتفاع درجة الحرارة في جميع أنحاء القطب الشمالي.

وقد نشرت الدراسة مؤخرا في نشرة جمعية الأرصاد الجوية الأمريكية.

فهم كيمياء القطب الشمالي من خلال CHACHA

تم إجراء البحث كجزء من تعاون أوسع يعرف باسم الكيمياء في القطب الشمالي: الغيوم والهالوجينات والهباء الجوي، أو CHACHA.

يركز هذا المشروع متعدد المؤسسات، بقيادة خمس منظمات بحثية، على كيفية تطور التفاعلات الكيميائية مع ارتفاع الهواء القريب من السطح إلى الغلاف الجوي السفلي. تؤدي هذه التغييرات إلى التفاعلات بين الرطوبة والسحب المنخفضة المستوى والملوثات التي تعتبر بالغة الأهمية لفهم سلوك المناخ في القطب الشمالي.

قال خوسيه دي فوينتيس، أستاذ الأرصاد الجوية في قسم الأرصاد الجوية وعلوم الغلاف الجوي والمؤلف المقابل للورقة البحثية: “تمثل هذه الحملة الميدانية فرصة غير مسبوقة لاستكشاف التغيرات الكيميائية في الطبقة الحدودية – طبقة الغلاف الجوي الأقرب إلى سطح الكوكب – وفهم كيف يغير التأثير البشري المناخ في هذه المنطقة المهمة”.

“تُنتج مجموعات البيانات الناتجة فهمًا أفضل للتفاعلات بين الهباء الجوي الناتج عن رذاذ البحر، والسحب المقترنة بالسطح، وانبعاثات حقول النفط، وكيمياء الهالوجين متعددة المراحل في القطب الشمالي الجديد.”

لدراسة كيمياء الطبقة الحدودية للقطب الشمالي، أخذ الباحثون عينات من الهواء فوق الجليد البحري المغطى بالثلوج والمتجمد حديثًا في بحر بوفورت وبحر تشوكشي، وعلى الممرات المفتوحة وعبر التندرا المغطاة بالثلوج في المنحدر الشمالي لألاسكا، بما في ذلك منطقة استخراج النفط والغاز بالقرب من خليج برودو. أُجريت الحملة خارج أوتكيافيك، ألاسكا، في الفترة ما بين 21 فبراير و16 أبريل 2022، بعد وقت قصير من شروق الشمس القطبية – وهي فترة من ضوء الشمس المستمر بعد شهرين من الظلام – عندما تؤدي الأشعة فوق البنفسجية المتزايدة إلى تكثيف التغيرات الكيميائية على السطح وفي الغلاف الجوي السفلي.

يؤدي الجليد البحري والتغذية المرتدة في الغلاف الجوي

وجد الباحثون أن الخيوط – التي يتراوح عرضها من بضعة أقدام إلى بضعة أميال – خلقت أعمدة حملية مكثفة وتكوينات سحابية، في حين رفعت الجزيئات الضارة المحتملة وملوثات الهباء الجوي وبخار الماء – كل الأشياء التي يمكن أن تساهم في ارتفاع درجة حرارة المناخ – لمئات الأقدام في الغلاف الجوي. وقال فوينتيس إن هذه العمليات أدت إلى تسريع فقدان الجليد البحري من خلال فرض المزيد من الحمل الحراري وتكوين السحب، مما أدى إلى زيادة انتقال الرطوبة والحرارة وأدى إلى تكوين المزيد من الخيوط.

حدد الفريق حلقة تغذية مرتدة أخرى على الأرض، حيث تتفاعل المواد الكيميائية الموجودة في كتل الثلج المالحة على طول الساحل مع الانبعاثات الصادرة من حقل النفط. خلال حملة CHACHA، لاحظ الباحثون على وجه التحديد إنتاج البروم على طول كتل الثلج المالحة، وهي ظاهرة فريدة من نوعها في المناطق القطبية.

استنفدت جزيئات البروم هذه الأوزون بسرعة في الطبقة الحدودية، مما أدى إلى إنشاء حلقة تغذية مرتدة أخرى تسمح لمزيد من أشعة الشمس بالوصول إلى السطح، مما يؤدي إلى تسخين كتل الثلج وإطلاق المزيد من البروم.

الانبعاثات الصناعية في منطقة نقية

بالإضافة إلى ذلك، خلال الحملة الميدانية، اكتشف الباحثون تغيرات هائلة في الطبقة الحدودية فوق حقول النفط في خليج برودهو. وقال فوينتيس إن أعمدة الغاز المنبعثة من منطقة الاستخراج تفاعلت في الغلاف الجوي السفلي، مما أدى إلى زيادة حموضة الكتلة الهوائية وإنتاج مواد ضارة وضباب دخاني. ووجدوا أيضًا أن الهالوجينات تتفاعل مع أعمدة حقول النفط لتكوين جذور حرة، والتي تشكل بعد ذلك مواد أكثر استقرارًا يمكنها السفر لمسافات طويلة. وقال فوينتيس إن هذه المواد يمكن أن تساهم في التغيرات البيئية الإقليمية.

وقال فوينتيس إن باحثي CHACHA يحققون الآن في كيفية تأثير هذه التفاعلات على بيئة القطب الشمالي الأوسع، بما في ذلك تكوين أعمدة الضباب الدخاني التي، على الرغم من حدوثها في منطقة نقية، تصل إلى مستويات تلوث مماثلة لتلك الموجودة في المناطق الحضرية الكبرى مثل لوس أنجلوس. على سبيل المثال، وصلت مستويات ثاني أكسيد النيتروجين إلى نحو 60 إلى 70 جزءًا في المليار، وهي المستويات المرتبطة بالغازات الضارة المسؤولة عن الضباب الدخاني في المناطق الحضرية.

وقال الباحثون إن الخطوات التالية تتضمن إنشاء مجموعات بيانات يمكن لمصممي النماذج الرقمية استخدامها لفهم أفضل لكيفية تطور المناخ العالمي نتيجة لهذه العوامل المحلية في القطب الشمالي.

المرجع: “نظرة عامة على الكيمياء في القطب الشمالي: الحملة الميدانية للسحب والهالوجينات والهباء الجوي (CHACHA)” بقلم خوسيه د. فوينتيس، سارة لانس، كيري أ. برات، بول ب. شيبسون، ويليام ر. سيمبسون، إيزابيلا أنتزاك، كاتيا بيج، ناثانيال بروكواي، ناتاشا غارنر، كريستيان د. ك. بيترسون، وميراندا سيراتوس، وتيم ستارن، وبريان إتش. ستيرم، وسارة وودز، 13 نوفمبر 2025، نشرة جمعية الأرصاد الجوية الأمريكية.
دوى: 10.1175/BAMS-D-24-0192.1

وكان أعضاء فريق CHACHA الآخرون من جامعة ستوني بروك، وجامعة ألباني، وجامعة ميشيغان، وجامعة ألاسكا فيربانكس. تم تمويل هذا البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية.

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