دکتر اولا پرسون و دیگر دانشمندان MOSAiC یک ابزار علمی در اقیانوس منجمد شمالی مرکزی راهاندازی کردند. منبع: دیزی دان برای Carbon Brief
بزرگترین سفر اکتشافی تحقیقات قطبی جهان در حال حاضر در قطب شمال در حال انجام است. این سفر اکتشافی یک ساله که با نام رصدخانه چند رشتهای شناور برای مطالعه آب و هوای قطب شمال (موزاییک) شامل ۳۰۰ محقق از ۱۹ کشور است. دانشمندان از یک کشتی که در یخ دریا گرفتار شده است، در حال انجام اندازهگیریهایی هستند که میتواند به تغییر مدلهای اقلیمی کمک کند. نویسنده علمی Carbon Brief دیزی دون در پاییز ۲۰۱۹، برای شش هفته اول به این سفر اکتشافی پیوست. این سومین مقاله از چهار مقالهای است که بر سفر اکتشافی MOSAiC تمرکز دارد.
برای کشتیهایی که نزدیک قطب شمال حرکت میکنند، کمتر رویدادی به اندازه طوفان قطبی، خطرات بزرگتری را به همراه دارد.
طوفانهای قطب شمال میتوانند بادهای بسیار شدیدی ایجاد کنند که اقیانوس را متلاطم کرده و باعث میشوند امواج تا چندین متر متورم شوند. این امر نه تنها زندگی در دریا را برای دریانوردان غیرقابل تحمل میکند، بلکه پیمایش قطب شمال - و کوههای یخی آن - را نیز چالش برانگیزتر میکند.
بادهای شدید همچنین میتوانند یخ دریا را پاره کنند و باعث شوند که از هم جدا شوند و در جهات مختلف حرکت کنند. یک حوزه تحقیقاتی رو به رشد نشان میدهد که تأثیر بادهای طوفانی بر یخ دریا میتواند بیشتر از آنچه قبلاً تصور میشد باشد - و به طور بالقوه برای پیشبینیهای مربوط به از دست دادن یخ در آینده قابل توجه باشد.
همچنین شواهد نوظهوری وجود دارد که نشان میدهد طوفانهای قطب شمال میتوانند بر آب و هوای مناطق دور از قطب تأثیر بگذارند.
«پاسخ کوتاه این است که طوفانهای قطب شمال تأثیری بر عرضهای جغرافیایی میانی دارند، اما ما نمیدانیم که این اتفاق با چه نظمی رخ میدهد.» دکتر اولا پرسون، یک هواشناس قطبی از اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA).
پرسون یکی از ۶۰۰ نفری است که در MOSAiC، بزرگترین سفر اکتشافی تحقیقاتی قطب شمال که تاکنون انجام شده است، شرکت میکند. (Carbon Brief) اخیراً پیوست این سفر اکتشافی برای شش هفته اول خود.)
به عنوان بخشی از این سفر اکتشافی، پرسون و همکارانش مجموعهای از ابزارها را برای اندازهگیری جنبههای مختلف طوفانهای قطب شمال - از سرعت بادهایی که ایجاد میکنند تا میزان تأثیر آنها بر یخ دریا - راهاندازی کردهاند.
جمعآوری چنین دادههایی میتواند به پاسخ به سؤالات کلیدی در مورد طوفانهای قطب شمال، مانند چگونگی تأثیر آنها بر شرایط یخ و آب و هوای بلندمدت و چگونگی تغییر آنها در پاسخ به تغییرات اقلیمی، کمک کند.
پیچ خورده
طوفانهای قطبی - که به آنها سیکلونهای قطبی یا قطبی نیز گفته میشود - سیستمهای کمفشاری هستند که اقیانوس منجمد شمالی و خشکیهای مجاور آن، از جمله گرینلند، شمال کانادا و شمال اوراسیا را تحت تأثیر قرار میدهند. در یک طوفان قطبی، هوا در خلاف جهت عقربههای ساعت مارپیچ میشود.
انیمیشن زیر حرکت طوفانهای قطب شمال را در سال ۲۰۱۲ در منطقه قطب شمال نشان میدهد - a کمترین میزان یخ دریا در سال جاریدر این انیمیشن، حرکت بادهای سطحی با فلشهای کوچکی که بر اساس سرعت رنگآمیزی شدهاند، نشان داده شده است.
حرکت طوفانهای تابستانی در سراسر قطب شمال در سال ۲۰۱۲. منبع: استودیوی تجسم علمی ناسا/مرکز پروازهای فضایی گودارد
پرسون میگوید طوفانهای قطب شمال میتوانند هم در داخل و هم در خارج از منطقه قطبی شکل بگیرند. «به نظر میرسد برخی از آنها به عنوان گردبادهایی که از عرضهای جغرافیایی پایینتر میآیند و به سمت قطب شمال حرکت میکنند، سرچشمه میگیرند. به نظر میرسد سایر گردبادهای قطب شمال در منطقه قطب شمال ایجاد میشوند.»
طوفانهایی که از قطب شمال سرچشمه میگیرند، میتوانند زمانی تشکیل شوند که اختلالی در ...یائسگی«- بخشی از جو که به عنوان لایه مرزی بین تروپوسفر و استراتوسفر عمل میکند، به گفته پرسون. این آشفتگیها میتوانند بسیار طولانی مدت باشند و اگر شرایط مناسب باشد، به نظر میرسد که باعث ایجاد یک طوفان سطح پایین میشوند.»
در مقایسه با طوفانهای گرمسیری (که به عنوان ... شناخته میشوند) دزد دریایی or طوفان ها پرسون میگوید (بسته به اینکه کجا پیدا میشوند) تحقیقات بسیار کمی در مورد طوفانهای قطب شمال انجام شده است.
این امر عمدتاً به این دلیل است که در مقایسه با طوفانهای عرض جغرافیایی میانی، طوفانهای قطب شمال افراد بسیار کمی را تحت تأثیر قرار میدهند. با این حال، کاهش سریع یخهای دریایی پیمایش قطب شمال را برای دورههای طولانیتری از سال آسانتر میکند. این به نوبه خود باعث ایجاد مزیتی در هر دو زمینه شده است. تجاری و توریست فعالیت در قطب شمال - نیاز به درک طوفانهای قطب شمال را ضروریتر میکند.
همچنین شواهدی وجود دارد که نشان میدهد تغییرات اقلیمی میتواند باعث افزایش دفعات وقوع طوفانهای قطب شمال شود. پروفسور جنی هاچینگز، یک دانشمند MOSAiC و محقق دینامیک یخ دریا از دانشگاه ایالتی اورگاناو به Carbon Brief میگوید: «به نظر میرسد فعالیت طوفانهای موسمی تا قطب شمال افزایش یافته است.»
با این حال، پرسون میگوید فقدان دادههای تاریخی در مورد طوفانهای قطب شمال، تشخیص اینکه آیا روند رو به رشدی وجود دارد یا خیر را دشوار میکند:
«برخی گمانهزنیها حاکی از آن است که طوفانهای قطب شمال اکنون ممکن است بیشتر تکرار شوند، اما مشکل این است که ما اندازهگیریهای زیادی از قبل نداریم. شاید فرکانس پایینتر قبلی که مشاهده کردهایم به این دلیل باشد که مدلهای ما یا بازسازیهای ما از گذشته به اندازه کافی کامل نیستند.»
پرسون میگوید یکی دیگر از جنبههای طوفانهای قطبی که دانشمندان هنوز تصویر روشنی از آن ندارند، ساختار فیزیکی آنهاست:
«به نظر میرسد طوفانهای قطبی ساختار متفاوتی نسبت به طوفانهای عرضهای جغرافیایی میانی دارند. در دو تا چهار سال گذشته مطالعاتی انجام شده است که نشان میدهد آنها ساختار عمودی دارند که...» بیشتر شبیه طوفان است نسبت به یک طوفان در عرض جغرافیایی میانی.
او در طول سفر اکتشافی MOSAiC قصد دارد دادههایی در مورد ساختار عمودی طوفانهای قطب شمال جمعآوری کند. این سفر اکتشافی حول محور Polarstern، یک کشتی یخشکن آلمانی که عمداً در یخ دریا منجمد شده است، متمرکز شده است. این کشتی در طول سال آینده با حرکت به سمت شمال، به طور غیرفعال با یخ رانده خواهد شد.
نقشهای که مسیر کشتی پولارسترن را از حرکت آن از ترومسو در ۲۰ سپتامبر ۲۰۱۹ تا حدود ۸۵ درجه شمالی در اقیانوس منجمد شمالی مرکزی، جایی که در ۶ اکتبر ۲۰۱۹ به یک تکه یخ شناور متصل شد (قرمز)، نشان میدهد. فلش کاهگلی منطقهای را نشان میدهد که کشتی ممکن است در سفر یک ساله خود، که در نزدیکی تنگه فرام به پایان خواهد رسید، از آن عبور کند. منبع: تام پراتر برای کربن بریف
برای مطالعه ساختار طوفانهای قطب شمال، پرسون و همکارانش باید منتظر عبور آنها از فراز کشتی باشند. سپس آنها با استفاده از مجموعهای از ابزارها، از جمله بالنهای هواشناسی که تغییرات دمای جو، فشار، رطوبت و باد را ثبت میکنند، دادههای مربوط به طوفانها را جمعآوری خواهند کرد. آنها همچنین از رادارهای هواشناسی تخصصی استفاده خواهند کرد که از امواج رادیویی برای تشخیص تغییرات در میزان بارندگی و سرعت باد استفاده میکنند.
این مجموعه از ابزارها در طول طوفان، اندازهگیریهایی را در ارتفاعات مختلف جو انجام میدهند. محققان امیدوارند با کنار هم قرار دادن این اطلاعات، اطلاعات بیشتری در مورد ساختار عمودی طوفانهای قطبی در حال عبور کسب کنند.
یورگن گریزر یک بالن هواشناسی را از عرشه هلیکوپتر پلارسترن به هوا پرتاب میکند. ۲۲ سپتامبر ۲۰۱۹. عکس از: استر هوروات
یخ را بشکن
محققان MOSAiC علاوه بر بررسی ساختار طوفانهای قطب شمال، سعی خواهند کرد تصویری از چگونگی تأثیر آنها بر یخ دریا نیز به دست آورند. پرسون میگوید:
«آنچه مردم در چند سال گذشته متوجه شدهاند این است که وقتی یک طوفان قطبی واقعاً بزرگ داریم، یخهای دریا ناپدید میشوند.»
یک نمونه چشمگیر از این اتفاق در 2012، زمانی که قطب شمال در ماه اوت با طوفانی قدرتمند و کند مواجه شد. این طوفان تقریباً دو هفته طول کشید و بارانهای شدیدی را به همراه داشت 30mph بادها
در آن سال، یخهای دریای قطب شمال به بالاترین حد خود رسیدند. پایین ترین سطح ثبت شده است. این احتمال وجود دارد که طوفان در کاهش سریع یخهای دریایی نقش داشته باشد.
دانشمندان این فرضیه را مطرح کردهاند که طوفان با شکستن یخها، باعث افزایش ذوب شدن آنها شده و آنها را در برابر ذوب شدن آسیبپذیرتر کرده است. محققان میگویند بادهای طوفانی حتی ممکن است یخها را به سمت آبهای گرمتر هل داده و باعث افزایش بیشتر ذوب شدن آنها شده باشند.
با این حال، محققان دیگر استدلال کردهاند که این طوفان تنها نقش جزئی در پایینترین رکورد دما داشته است.
A مطالعه در سال ۲۰۱۳ منتشر شد و تأثیر طوفان را با استفاده از مدلسازی اقلیمی تجزیه و تحلیل کرد. محققان دو مجموعه شبیهسازی اجرا کردند: یکی که شرایط قطب شمال را در سال ۲۰۱۲ با احتساب طوفان آگوست منعکس میکرد و دیگری که شرایط سال ۲۰۱۲ را بدون طوفان منعکس میکرد.
این تحقیق نشان داد که در هر دو مجموعه شبیهسازی، یخهای دریای قطب شمال به پایینترین سطح خود رسیدهاند. با این حال، در شبیهسازیهایی که شامل طوفان بودند، پایینترین سطح یخ حدود ۱۰ روز زودتر از شبیهسازیهای بدون طوفان ثبت شده بود.
محققان گفتند که یافتهها نشان میدهد که عوامل دیگری برای شرایط کمسابقه یخ که در سال ۲۰۱۲ مشاهده شد، مهمتر بودهاند. برای مثال، در آن سال، دمای تابستان قطب شمال گرمتر از حد متوسط بود و توده یخ عمدتاً از ... تشکیل شده بود.یخ سال اول«- یخهای جوان که بیشتر مستعد ذوب شدن هستند.»
تغییرات در وسعت یخهای دریای قطب شمال با قدمت کمتر از یک سال (آبی روشن) تا یخ با قدمت چهار سال و بیشتر (آبی تیره) در طول زمان. وسعت برای همان هفته (۲۲ تا ۲۸ اکتبر) از سال ۱۹۸۵ تا ۲۰۱۹ نشان داده شده است. منبع دادهها: مرکز ملی دادههای برف و یخ. نمودار تهیه شده توسط Carbon Brief با استفاده از Highcharts
اگرچه این مطالعه به روشن شدن طوفان سال ۲۰۱۲ کمک کرد، اما تأثیر واقعی طوفانهای قطب شمال بر یخهای دریا تا حد زیادی ناشناخته مانده است. «ما فقط یک طوفان بزرگ را بررسی کردیم.» گفت: نویسنده همکار مطالعه دکتر ران لیندسی، از دانشگاه واشنگتن در سال ۲۰۱۳. «اگر میخواهیم بفهمیم که طوفانها در آینده چگونه بر پوشش یخ تأثیر خواهند گذاشت، باید تأثیر طوفانها را در شرایط مختلف درک کنیم.»
یکی از اهداف تحقیقاتی سفر اکتشافی MOSAiC، بررسی تأثیر طوفانهای قطب شمال بر یخ دریا به مدت یک سال کامل و تحت طیف وسیعی از شرایط است.
دانشمندان در شعاع ۵۰ کیلومتری اطراف کمپ اصلی یخی MOSAiC، نصب شده شبکهای از ایستگاههای تحقیقاتی شناور. این ایستگاهها محل استقرار مجموعهای از ابزارها هستند که طی سال آینده، اندازهگیریهای تقریباً مداومی از تغییرات جو، یخ دریا و اقیانوس انجام خواهند داد.
یکی از این ابزارها، یک سورتمه فلزی غول پیکر این سورتمه که توسط پرسون و همکارانش راهاندازی شده است، برای مطالعه طوفانهای قطب شمال مورد استفاده قرار خواهد گرفت. این سورتمه با قطعات مختلفی از تجهیزات اندازهگیری تغییرات جو پوشیده شده است.
مهمترین قطعهی کیت برای نظارت بر طوفانهای قطبی در حال عبور، «بادسنج صوتی» است - ابزاری که از کنار سورتمه بیرون زده و با استفاده از امواج صوتی، تغییرات سرعت و جهت باد را اندازهگیری میکند.
دکتر اولا پرسون و یکی از همکارانش یک بادسنج صوتی را به یک ابزار علمی در اقیانوس منجمد شمالی مرکزی متصل میکنند. منبع: دیزی دان برای Carbon Brief
این سورتمه همچنین دارای یک سیستم GPS پیشرفته است که به محققان اجازه میدهد موقعیت یخهای شناور را در زمان واقعی ردیابی کنند.
محققان قصد دارند با استفاده از این ابزارها، سرعت و قدرت بادها را در طول طوفانها رصد کنند - و اینکه آیا این بادها باعث میشوند یخهای دریایی از هم جدا شوند و در جهات مختلف حرکت کنند یا خیر.
هاچینگز میگوید: «امیدواریم بتوانیم واکنش یخ را در طول یک طوفان بررسی کنیم و ببینیم که آیا بادهای شدید ناشی از طوفانها باعث واگرایی یخ میشوند یا خیر.»
این تحقیق ریسک بالایی دارد. یک طوفان شدید میتواند باعث شود یخ دریا به دو نیم تقسیم شود یا به طور کامل از هم جدا شود و در نتیجه ابزارهای محققان به اقیانوس سقوط کند.
«اینکه کدام تکههای یخ در نهایت زنده میمانند و کدامها نه، جالب خواهد بود.» میگوید دکتر توماس کرامپن، یک محقق یخ دریا از AWI و سرپرست مشترک کشتی آکادمیک فدوروف.
اندازهگیریهای انجامشده تا پایان این سفر اکتشافی در سپتامبر ۲۰۲۰ میتواند اطلاعات بیشتری در مورد تأثیر طوفانهای قطب شمال بر پوشش یخی ارائه دهد.
طوفانها در حال فرار
یکی از دلایلی که دانشمندان MOSAiC مشتاق جمعآوری دادهها در مورد طوفانهای قطب شمال هستند این است که برخی شواهد نشان میدهد که آنها میتوانند بر شرایط آب و هوایی دور از قطبها تأثیر بگذارند.
پرسون میگوید، دلیلش این است که تحت شرایط خاص، به نظر میرسد که آب و هوای قطب شمال میتواند از منطقه قطبی فرار کند و به عرضهای جغرافیایی میانی برسد.
نمونهای از این اتفاق در اوایل سال ۲۰۱۹ رخ داد، زمانی که بخشهایی از ایالات متحده و کانادا مورد اصابت یک ... سرمای شدید ناگهانی که باعث کاهش شدید دما شد -17C و در زیر
مردی صبح هنگام، یک ماشین شورلت قرمز را از پارکینگ برفی بیرون میکشد. تورنتو، کانادا. ۲۹ ژانویه ۲۰۱۹. منبع: تورنتونی / عکس آرشیوی آلامی
اگرچه علم هنوز قطعی نیستبه نظر میرسد طوفانهای قطب شمال میتوانند از قطب شمال خارج شده و به عرضهای جغرافیایی میانی حرکت کنند، زمانی که اختلالی در ... رخ دهد.گرداب قطبی استراتوسفر«- یک سامانهی آب و هوایی کمفشار که حدود ۵۰ کیلومتر بالاتر از قطب شمال قرار دارد.»
وقتی گردباد قطبی دچار اختلال شود، میتواند ضعیف شود و به هوای سردی که معمولاً در آن وجود دارد اجازه دهد تا به عرضهای جغرافیایی میانی سرایت کند. پرسون میگوید: «[این] هوای خنک زیادی را به همراه میآورد و طوفانها و بارش برف زیادی را به همراه میآورد.»
نمودار زیر نشان میدهد که چگونه یک گردباد قطبی ضعیف میتواند به هوای سرد قطب شمال اجازه خروج از قطب شمال را بدهد.
علم پشت گرداب قطبی. منبع: NOAA
پرسون میگوید اگرچه عرضهای جغرافیایی میانی در سالهای اخیر شاهد چندین موج سرمای قابل توجه بودهاند، اما هنوز مشخص نیست که آیا احتمال وقوع چنین رویدادهایی بیشتر شده است یا خیر.
او امیدوار است با جمعآوری دادههای مربوط به حرکات طوفانهای قطب شمال در طول MOSAiC، درک بهتری از میزان خروج آنها از قطب شمال به دست آورد. «پاسخ کوتاه این است که طوفانهای قطب شمال تأثیری بر عرضهای جغرافیایی میانی دارند، اما ما نمیدانیم که این اتفاق با چه نظمی رخ میدهد.»
درباره نویسنده
دیزی دان یکی از پنج روزنامهنگاری بود که برای گزارش در مورد MOSAiC انتخاب شد. هزینههای او پس از ترک ترومسو توسط موسسه آلفرد وگنر، که این سفر اکتشافی را سازماندهی کرده بود، تأمین شد.
این مقاله در ابتدا در کربن بریf
کتابهای مرتبط
تغییرات اقلیمی: آنچه همه باید بدانند
نوشتهی جوزف روم
مقدمهای ضروری در مورد آنچه که مسئله تعیینکننده زمان ما خواهد بود، تغییرات اقلیمی: آنچه همه باید بدانند® مروری روشن بر علم، مناقشات و پیامدهای گرمایش سیاره ما است. از جوزف روم، مشاور ارشد علمی نشنال جئوگرافیک سالها زندگی خطرناک و یکی از «صد نفری که آمریکا را تغییر میدهند» مجله رولینگ استون تغییرات آب و هوایی پاسخهای کاربرپسند و از نظر علمی دقیقی به دشوارترین (و معمولاً سیاسیشدهترین) پرسشها پیرامون آنچه لانی تامپسون، اقلیمشناس، «خطری آشکار و حاضر برای تمدن» دانسته است، ارائه میدهد. موجود در آمازون
تغییرات اقلیمی: علم گرمایش جهانی و آینده انرژی ما، ویرایش دوم
نوشتهی جیسون اسمردن
این نسخه دوم از تغییرات آب و هوایی یک راهنمای جامع و قابل فهم برای علم گرمایش جهانی است. این کتاب که به طرز بینظیری مصور شده است، برای دانشآموزان در سطوح مختلف مناسب است. ادموند ای. ماتز و جیسون ای. اسمردن مقدمهای گسترده و آموزنده از علمی ارائه میدهند که زیربنای درک ما از سیستم آب و هوا و تأثیرات فعالیتهای انسانی بر گرم شدن سیاره ما است. ماتز و اسمردن نقشهایی را که جو و اقیانوس در آب و هوای ما ایفا میکنند، شرح میدهند، مفهوم تعادل تابش را معرفی میکنند و تغییرات آب و هوایی رخ داده در گذشته را توضیح میدهند. آنها همچنین فعالیتهای انسانی مؤثر بر آب و هوا، مانند انتشار گازهای گلخانهای و آئروسل و جنگلزدایی و همچنین اثرات پدیدههای طبیعی را به تفصیل شرح میدهند. موجود در آمازون
علم تغییرات اقلیمی: یک دوره عملی
نویسنده: بلر لی، آلینا باخمن
«علم تغییرات اقلیمی: یک دوره عملی» از متن و هجده فعالیت عملی استفاده میکند. برای توضیح و آموزش علم گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی، چگونگی مسئولیت انسانها و آنچه میتوان برای کاهش یا توقف سرعت گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی انجام داد. این کتاب یک راهنمای کامل و جامع برای یک موضوع ضروری زیستمحیطی است. موضوعات مطرح شده در این کتاب عبارتند از: چگونگی انتقال انرژی از خورشید توسط مولکولها برای گرم کردن جو، گازهای گلخانهای، اثر گلخانهای، گرمایش جهانی، انقلاب صنعتی، واکنش احتراق، حلقههای بازخورد، رابطه بین آب و هوا و اقلیم، تغییرات اقلیمی، چاههای کربن، انقراض، ردپای کربن، بازیافت و انرژی جایگزین. موجود در آمازون
از ناشر:
خریدهای آمازون هزینهی آوردن شما را جبران میکند InnerSelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com بدون هیچ هزینهای و بدون تبلیغاتی که عادات مرور شما را ردیابی میکنند. حتی اگر روی یک لینک کلیک کنید اما این محصولات انتخاب شده را خریداری نکنید، هر چیز دیگری که در همان بازدید در آمازون خریداری کنید، کمیسیون کمی به ما پرداخت میکند. هیچ هزینه اضافی برای شما وجود ندارد، بنابراین لطفاً در این تلاش مشارکت کنید. شما همچنین میتوانید از این لینک استفاده کنید برای استفاده در هر زمانی از آمازون، تا بتوانید از تلاشهای ما حمایت کنید.
