كيف ينتقل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي

هل تساءلت يومًا كيف يتحرك ثاني أكسيد الكربون (CO2) عبر الغلاف الجوي، أو كيف يؤثر الرقص غير المرئي لهذا الغاز على كوكبنا على نطاق عالمي؟ حسنًا، لقد حان الوقت لإزاحة الستار وإلقاء الضوء على هذه الظاهرة الرائعة .

الخبيرة التي تقف وراء أحدث الملاحظات الرائعة للغلاف الجوي للأرض هي عالمة المناخ ليزلي أوت من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند، وتقربنا هذه الأبحاث من فهم الحركات المعقدة لثاني أكسيد الكربون.

مصادر ثاني أكسيد الكربونفي الغلاف الجوي

لنبدأ بفهم أنماط حركة ثاني أكسيد الكربون. إذا تخيلنا الأرض من بعيد، بين يناير ومارس من عام 2020، فسوف تكون الأنماط الدوامية لثاني أكسيد الكربون المركز ملحوظة، مدفوعة بأنماط الرياح والدورة الجوية.

تساهم الصين والولايات المتحدة وجنوب آسيا بشكل كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، المصادر الأساسية لهذه الانبعاثات هي محطات الطاقة والمرافق الصناعية والسيارات.

وتحدث الانبعاثات في أفريقيا وأميركا الجنوبية إلى حد كبير بسبب الحرائق، وخاصة تلك المرتبطة بإدارة الأراضي، والحرائق الزراعية الخاضعة للرقابة، وإزالة الغابات، وحرق النفط والفحم.

رسم خريطة لحركة ثانيأكسيد الكربون في الغلافالجوي

تم إنشاء خريطة حركة ثاني أكسيد الكربون باستخدام نموذج يسمى GEOS، وهو اختصار لنظام جودارد لمراقبة الأرض. وهو نموذج عالي الدقة للطقس، مدعوم بأجهزة كمبيوتر عملاقة، دقة هذا النموذج أكبر بأكثر من 100 مرة من نموذج الطقس النموذجي.

وكان أوت وزملاؤه من علماء المناخ فضوليين بشأن ما ستكشفه GEOS فيما يتعلق بحركة وكثافة ثاني أكسيد الكربون.

“لقد أتيحت لنا الفرصة لنقول: هل يمكننا أن نشارك ونرى كيف يبدو ثاني أكسيد الكربون بدقة عالية حقًا؟” قال أوت، “لقد كان لدينا شعور بأننا سنرى هياكل أعمدة وأشياء لم نتمكن من رؤيتها أبدًا عندما نجري هذه المحاكاة ذات الدقة العالية”.

لماذا النمط النبضي؟

ربما تتساءل عن النبض الذي نراه في أنماط توزيع ثاني أكسيد الكربون، ويعود هذا النبض إلى دورات الليل والنهار من اشتعال الحرائق وخفوتها والأنشطة الضوئية للأشجار والنباتات.

علاوة على ذلك، فإن الطبقة الجوية التي تسمى طبقة الحدود الكوكبية تساهم أيضًا في النبض بسبب حركتها الصعودية والهبوطية عندما تسخن وتبرد سطح الأرض.

أهمية الدراسة

فهم أنماط حركة ثاني أكسيد الكربون أمر حيوي لمعالجة تغير المناخ. وباعتباره غازًا دفيئًا محبسًا للحرارة، فإن ثاني أكسيد الكربون هو المساهم الرئيسي في ارتفاع درجات حرارة الأرض، وتتسبب الكمية المفرطة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في ارتفاع درجة حرارة الأرض بسرعة كبيرة.

ووفقا لأحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، فإن الأنشطة البشرية “تسببت بشكل لا لبس فيه في ارتفاع درجات الحرارة”.

ويؤدي هذا الاحترار إلى أحداث مناخية متطرفة وعواقب وخيمة أخرى مثل العواصف الشديدة وحرائق الغابات وموجات الحر وارتفاع مستويات سطح البحر.

فن التصور

كان التحدي الذي واجهه إيه جيه كريستنسن، وهو مصمم مرئي بارز في وكالة ناسا ، هو إظهار الاختلافات في كثافة هذا الغاز غير المرئي.

وقال كريستنسن “لم نكن نريد أن يتوصل الناس إلى انطباع بأن ثاني أكسيد الكربون خالٍ من هذه المناطق الأقل كثافة. لكننا أردنا أيضًا تسليط الضوء على المناطق الكثيفة لأن هذه هي السمة المثيرة للاهتمام في البيانات. كنا نحاول إظهار وجود قدر كبير من الكثافة فوق نيويورك وبكين”.

تعد هذه التصورات مهمة لفهم كيفية عمل أنظمة الأرض وتحديد الأنماط في مجموعات البيانات الضخمة، والتي يمكن أن تقود العلماء إلى فك لغز العمليات الجوية للأرض.

وقال أوت: “ما يحدث هو أنك تقوم بربط هذه المجموعة المعقدة للغاية من النماذج للاستفادة من بيانات الأقمار الصناعية المختلفة، وهذا يساعدنا في ملء هذا اللغز الواسع لجميع العمليات التي تتحكم في ثاني أكسيد الكربون”، مضيفا “الأمل هو أنه إذا فهمنا الغازات المسببة للاحتباس الحراري بشكل جيد اليوم، فسنكون قادرين على بناء نماذج تتنبأ بها بشكل أفضل على مدى العقود أو حتى القرون القادمة.”

تذكر أن فهم كوكبنا يبدأ بالانتباه إلى أصغر التفاصيل، حتى النمط غير المرئي للغازات في غلافنا الجوي.