الاحتباس الحراري في القطب الشمالي يلعب دورًا مدمرًا في تسريع تغير المناخ العالمي

تمامًا مثل الماء، يدور الكربون عبر الأنظمة البيئية للأرض، حيث يتم سحب بعضه من الغلاف الجوي من خلال عملية التمثيل الضوئي للنباتات (وهي العملية المعروفة باسم الامتصاص)، ويتم إطلاق بعضه في الغلاف الجوي من خلال عمليات بيولوجية أخرى مثل التحلل. تُعرف العمليات الطبيعية التي تطلق الكربون في الغلاف الجوي مجتمعة باسم تنفس النظام البيئي.

في الوقت الحالي، ترتفع درجة حرارة النظم البيئية للتربة الصقيعية بمعدل أسرع بثلاث إلى أربع مرات من بقية الكوكب، مما يؤدي إلى زيادة دورة الكربون وزيادة التنفس في المنطقة. وعلى الرغم من أن الأنشطة البشرية لا تزال المساهم الرئيسي في انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري في الغلاف الجوي، يتوقع الباحثون أن تؤدي الانبعاثات الإضافية من التربة الصقيعية في القطب الشمالي إلى تسريع تغير المناخ في المستقبل بنسبة 10% إلى 20%، مع توقع تأثير مماثل لدولة صناعية كبيرة بحلول عام 2100.

إن التوقعات بزيادة الانبعاثات من منطقة التربة الصقيعية لا يتم أخذها في الاعتبار بشكل جيد في الأهداف التي حددتها اتفاقية باريس، وهي معاهدة دولية اعتمدتها 196 دولة في ديسمبر/كانون الأول 2015 للحد من الانحباس الحراري العالمي. ولا يتم أخذ هذه الانبعاثات المستقبلية من التربة الصقيعية في الاعتبار في الأهداف التي حددتها 196 دولة كجزء من اتفاقية باريس. وهذا يعني أن تخفيضات الانبعاثات الكربونية العالمية والوطنية يجب أن تكون أكثر طموحا من أجل مراعاة ذوبان التربة الصقيعية مع الاستمرار في تلبية أهداف درجات الحرارة المتفق عليها.

البحث في التنفس

لقد تولى شور وزملاؤه العلميون مهمة بالغة الأهمية تتمثل في جمع وتحليل البيانات من منطقة التربة الصقيعية لفهم العوامل التي تؤثر على تنفس النظام البيئي في المواقع المختلفة في جميع أنحاء العالم بشكل أفضل.

في إحدى الدراسات التي نُشرت في مجلة Nature Climate Change ، حلل الباحثون عقودًا متعددة من بيانات تدفق ثاني أكسيد الكربون السنوية من 70 موقعًا في كل من النظم البيئية الصقيعية وغير الصقيعية، بما في ذلك بيانات الصيف من 181 نظامًا بيئيًا. ووجدوا أن الأنظمة غير الصقيعية تخزن كربونًا إضافيًا مع زيادة نمو النباتات في الصيف، ولكن في النظم البيئية الصقيعية، كانت خسائر الكربون في الخريف والشتاء كبيرة بما يكفي لتعويضها بزيادات مماثلة في امتصاص الصيف.

قالت سو ناتالي، إحدى المؤلفات المشاركة في الدراسة وكبيرة العلماء في مركز وودويل لأبحاث المناخ: “يساعدنا هذا التحليل للقياسات الميدانية طويلة الأمد في تطوير صورة أكثر اكتمالاً لدورة الكربون في الشمال وكيف تتغير مع ارتفاع درجات الحرارة”. “نرى مناطق التربة الصقيعية تطلق المزيد من الكربون في الخريف وأوائل الشتاء أكثر مما كانت عليه في السابق، نتيجة لارتفاع درجات الحرارة والذوبان العميق خلال الصيف”.

تتولى ناتالي قيادة شركة Permafrost Pathways، التي ترأس مشروع قاعدة بيانات ABCflux الذي ساهم في هذه الدراسة.

وفي مقال آخر نُشر في مجلة نيتشر في السابع عشر من إبريل/نيسان، جمع الباحثون بيانات من 56 تجربة في 28 موقعًا في التندرا استخدمت بيوتًا زجاجية مصغرة لمحاكاة الاحترار، ثم قاموا بتجميع نتائجهم للحصول على فهم أفضل لكيفية تأثير الاحترار المستقبلي على المنطقة. ووجدوا أن زيادة متوسط درجة الحرارة بمقدار 1.4 درجة مئوية في الهواء و0.4 درجة مئوية في التربة أدت إلى زيادة بنسبة 30% في تنفس النظام البيئي.

وأشارت الدراستان أيضًا إلى العوامل البيئية المحلية – مثل توفر المياه والمغذيات – التي تسببت في اختلافات في امتصاص الكربون أو التنفس في المواقع المختلفة.

وتساعد البيانات المستمدة من هذه الدراسات في توفير فهم محدد ومفصل لدورة الكربون استجابة للاحتباس الحراري في منطقة التربة الصقيعية والتأثيرات المترتبة على تغير المناخ ــ وهي المعلومات التي يمكن استخدامها لإعلام إنشاء السياسات العالمية الرامية إلى الحد من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري من جانب الإنسان من أجل الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي.

وقال شور “إن مثل هذه التجارب تعرض النظم البيئية الطبيعية للظروف البيئية التي نتوقع حدوثها في القطب الشمالي في المستقبل. وهذه البيانات، التي تم جمعها من التجارب التي أجريت في مختلف أنحاء المنطقة، تمنحنا فكرة عن كيفية عمل منطقة القطب الشمالي لتسريع تغير المناخ في المستقبل مع إطلاق الكربون المخزن في التربة الصقيعية إلى الغلاف الجوي في شكل ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الميثان”.

عقود من البيانات والعد

الأبحاث المتعلقة بنظم التربة الصقيعية مستمرة، ومع جمع الباحثين لمزيد من البيانات، يمكنهم التوصل إلى استنتاجات أكثر استنارة حول دورة الكربون.

وفي التحليل الذي نشرته مجلة Nature Climate Change ، تناول الباحثون النتائج المتناقضة لأبحاث سابقة قارنت بين امتصاص ثاني أكسيد الكربون وفقدانه على أساس القياسات التي أجريت بين عامي 1990 و2009.

ومنذ ذلك الوقت، زاد عدد المواقع التي يتم فيها جمع الكربون في الخريف والشتاء بشكل هائل، وباستخدام البيانات الإضافية، وجد تحليل تغير المناخ في الطبيعة أن خسائر الكربون في غير موسم النمو في النظم البيئية للتربة الصقيعية تتجاوز امتصاصها خلال موسم النمو. بعبارة أخرى، أصبحت منطقة التربة الصقيعية مصدرًا للكربون الجوي – وهو ما يتوقع الباحثون أن يزداد بمرور الوقت.

الطبيعة التعاونية العالمية لهذا البحث تزيد من تعقيد عملية جمع وتحليل واستخلاص النتائج من بيانات التربة الصقيعية. وفي ورقة بحثية ثالثة نُشرت في مجلة Nature Climate Change في الثلاثين من إبريل، أوضح شور وزملاؤه التداعيات المترتبة على فقدان القدرة على الوصول إلى مواقع التربة الصقيعية وبياناتها نتيجة للغزو الروسي لأوكرانيا.

وتمثل الشبكة الكاملة لمواقع مراقبة تدفق الكربون في القطب الشمالي 55% من تباين المناظر الطبيعية في منطقة التربة الصقيعية بأكملها ، وتوفر معلومات أكثر بنسبة 50% مقارنة بشبكة أزيلت منها 27 موقعاً روسياً.

وكتب الباحثون أن بناء 27 موقعاً جديداً في أميركا الشمالية لتعكس المساحة البيئية المفقودة من شأنه أن يساعد في استعادة ما يصل إلى 80% من المعلومات في الشبكة الكاملة، لكنها لن تعوض الفجوة القائمة في البيانات، لأن بعض النظم البيئية داخل روسيا لا يوجد لها نظائر في أميركا الشمالية.