نقشه‌برداری هوایی سال‌های گذشته چگونه به پیش‌بینی تغییرات آب و هوایی در آینده کمک می‌کند؟

پایان یافتن آخرین عصر یخبندان، حدود 12000 سال پیش، با یک مرحله سرد نهایی به نام Dryas Youngas مشخص شد. اسکاندیناوی هنوز از یخ پوشیده شده بود و در سراسر اروپا کوه‌ها یخچال‌های بسیار بیشتر و بزرگ‌تری نسبت به امروز داشتند. در آن زمان یخ‌های قابل‌توجهی در غرب اسکاتلند وجود داشت و یخچال‎‌های طبیعی را می‌توان در بسیاری از کوه‌های سراسر جزایر انگلیس یافت. در ادامه این مطلب با آی‌تی‌رسان همراه باشید.

جای تعجب نیست که در آن زمان هوا به ویژه در زمستان سردتر بود، در انگلیس دما به منفی 30 درجه سانتیگراد یا پایین‌تر می‌رسید. علی‌رغم این یخبندان‌ها، اختلاف در مدار زمین به دور خورشید باعث می‌شود تابستان‌ها نسبتاً گرم باشد و دمای هوا در جولای بین 7 درجه سانتی‌گراد و 10 درجه سانتیگراد در بیشتر انگلستان و ایرلند نسبتاً گرم است.

پس از آن مانند اکنون، جریان قطبی (کمربند بادی سریع و با ارتفاع زیاد) تأثیر عمده‌ای بر آب و هوا در سراسر اروپا داشت و بارش (باران و برف) را از اقیانوس اطلس در سراسر قاره به وجود آورد. با این حال، قبل از زمان ثبت سوابق آب و هوایی، زمان، کمیت و الگوی بارش به خوبی درک نشده است.

به این مطلب نیز توجه کنید: برای کاهش تغییرات آب و هوایی جهانی چه باید بکنیم؟!

در مطالعه جدید ما از یخچال‌های طبیعی موجود در Dryas Young استفاده شده است تا الگوهای بارش و مسیر جریان قطبی در آن زمان در اروپا تعیین شود. محققان در 122 مکان از مراکش در جنوب به نروژ در شمال و از ایرلند در غرب به ترکیه در شرق، شکل‌های سرزمینی یخی را به نام مورین شناسایی کردند که حدود 12000 سال پیش وجود یخچال‌های طبیعی را نشان می‌داد.

آن‌ها شکل سه‌بعدی هر یک از این یخچال‌ها را در سرتاسر منطقه بازسازی کردند. از سطح یخ‌های بازسازی شده، می‌توان یک نقطه مهم در هر یک از این یخچال‌ها تعیین کرد که از طریق بارش سالانه و میانگین دمای تابستان به آب و هوا مرتبط است. در واقع این ارتفاع از یخچال‌های طبیعی است که در پایان سپتامبر تجمع برف و ذوب برف برابر است و می‌تواند به عنوان خط برف دیده شود. نتایج حدود 12000 سال پیش نقشه بارش در سراسر اروپا را فراهم کرد که توسط جریان قطبی کنترل می‌شد.

تندباد

آنچه نتایج نشان داد این بود که انگلیس، ایرلند، پرتغال و اسپانیا مرطوب‌تراز امروز بودند، همانطور که مدیترانه، به ویژه در شرق بالکان، یونان و ترکیه نیز این وضعیت را داشتند. در اکثر مناطق فرانسه، بلژیک، هلند، آلمان و شرق اروپا نسبتاً خشک‌تر بود.

این مناطق با آب و هوای مرطوب و خشک به ما امکان شناسایی محل جریان تندباد را می‌دهد. ما حدس زدیم که جریان بادها از مناطق مرطوب‌تری عبور کرده و طوفان‌هایی را به همراه خود آورده است (معروف به فرو رفتگی‌های عرض جغرافیایی) که همه ما در انگلیس به خصوص اسکاتلند با آن آشنا هستیم و همچنین طوفان‌های شدیدتر و کوچکتر دیگری نیز ایجاد می‌کند. بر اساس مسیر جریان بادها اعتقاد بر این است که پاییز و بهار مرطوب‌ترین در انگلستان و ایرلند است و زمستان‌ها خشک‌تر است.

در سرتاسر پرتغال، اسپانیا و مدیترانه، ماه‌های زمستان احتمالاً مرطوب‌ترین ماه‌ها بوده و پاییز و بهار تا حدی خشک‌تر است. در واقع چنین نگاه‌های اجمالی از آب و هوای گذشته، فراتر از دوره‌ای که مشاهدات آب و هوایی را برای آن ثبت کرده‌ایم، است.

به طور معمول فقط مدل‌های آب و هوایی عددی هستند که چنین نمای مقیاس منطقه‌ای را در گردش جوی گذشته، مسیرهای طوفان و بارندگی نشان می‌دهند. مدل‌های عددی آب و هوایی با تقسیم جو، سطح زمین و اقیانوس به چندین سلول به هم پیوسته، به صورت عمودی و افقی در یک شبکه سه بعدی، آب و هوا و اقلیم ما را ترسیم می‌کنند و معادلات پیچیده ریاضی را حل می‌کنند تا نحوه حرکت انرژی و ماده در سیستم را تعیین کنند.

تغییر جریان باد

در مطالعه ما، مقایسه بارش حاصل از یخچال‌های طبیعی از 12000 سال پیش با نتایج حاصل از چندین شبیه‌سازی رایانه‌ای (اقلیم در گذشته) انجام شده است. مدل‌های آب و هوایی عددی بسیار پیچیده هستند، اما همچنان باعث نشان دادن ساده واقعیت می‌شوند. بنابراین مدل‌های مختلف به ناچار خروجی‌هایی تولید می‌کنند که به طور مختلف موافق و مخالف هستند.

الگوی کلی بارش تعیین شده از مطالعه ما در مورد یخچال‌های طبیعی دیرینه با برخی از قسمت‌های خروجی مدل آب و هوا موافق است، اما با سایر موارد اختلاف نظر دارد، به عنوان مثال، هیچ یک از مدل‌های آب و هوایی تمام انگلستان، ایرلند، پرتغال، اسپانیا و مدیترانه را در گذشته مرطوب‌تر نمی‌دانسته‌اند.

در حال حاضر علائمی را مشاهده می‌کنیم که ممکن است جریان باد با گرم شدن آب و هوا تغییر کند و تصور می‌شود که این امواج احتمالاً به سمت شمال حرکت کرده و موج‌دارتر خواهند شد. این امواج ممکن است به اوج بیشتری منجر شود، به عنوان مثال، امواج گرما در تابستان و طوفان‌های بیشتر و طغیان در زمستان رخ دهد.

برای درک چگونگی تغییر اوضاع در آینده، به مدل‌های رایانه‌ای اعتماد می‌کنیم، اما این مدل‌ها هنوز در مورد آنچه در گذشته اتفاق افتاده و آنچه که در آینده اتفاق خواهد افتاد، توافق ندارند. برای پیش‌بینی بهتر آینده از گرم شدن آب و هوا می‌توان از مجموعه داده‌های دیرینه اقلیم، مانند بارش حاصل از یخچال‌های طبیعی تعیین شده از مطالعه ما، برای آزمایش مدل‌های رایانه‌ای استفاده کرد.

هنگامی که مدل‌ها بتوانند الگوهای بارشی بازسازی شده از آب و هوای گذشته را به خصوص در دوره‌هایی که جریان باد حرکت کرده است، نشان دهند، بهتر می‌توان به پیش‌بینی‌های آب و هوای آینده از این طریق اعتماد کرد.