پدیده «ال‌نینو» در هزار سال گذشته هرگز تا این اندازه شدید نبوده است

به گزارش خبرگزاری آنا؛ پژوهشگران با بازسازی دمای اقیانوس آرام استوایی از حدود سال ۱۰۰۰ میلادی تاکنون دریافته‌اند که شدت نوسان‌های ال‌نینو در دوره معاصر نسبت به دوره پیشاصنعتی حدود ۳۶.۵ درصد افزایش یافته است؛ افزایشی که از محدوده تغییرات طبیعی ثبت‌شده در بخش عمده این بازه تاریخی فراتر می‌رود.

بر اساس پژوهش منتشر شده در سایت «ارث» (Earth)؛ برای نخستین بار، یک آرشیو طبیعی توانسته است تصویری نسبتاً بلندمدت از رفتار ال‌نینو در اختیار دانشمندان قرار دهد. این آرشیو درون مرجان‌هایی قرار دارد که صد‌ها سال در آب‌های اقیانوس آرام رشد کرده‌اند و ترکیب شیمیایی اسکلت آنها، اطلاعاتی درباره دمای آب در زمان شکل‌گیری هر بخش از اسکلت ثبت کرده است. بررسی ۱۳ مرجان از پنج جزیره در مجمع‌الجزایر «گالاپاگوس» (Galápagos) نشان داده است که چهار دهه اخیر نه‌تنها گرم‌تر، بلکه از نظر شدت نوسان‌های ال‌نینو نیز غیرمعمول بوده است.

مرجان‌ها چگونه تاریخ هزارساله اقیانوس را ثبت کرده‌اند؟

اندازه‌گیری مستقیم دمای اقیانوس‌ها سابقه‌ای نسبتاً کوتاه دارد و داده‌های قابل اتکا از شرایط اقیانوس آرام تنها تا میانه قرن نوزدهم بازمی‌گردد. این محدودیت باعث شده بود مشخص نباشد رخداد‌های بسیار شدید ال‌نینو در دهه‌های اخیر واقعاً بی‌سابقه‌اند یا صرفاً بخشی از نوسان طبیعی اقلیم زمین محسوب می‌شوند.

پژوهش جدید با استفاده از مرجان‌ها تلاش کرده است این خلأ تاریخی را پر کند. مرجان‌ها برای ساخت اسکلت خود از «کربنات کلسیم» (Calcium Carbonate) استفاده می‌کنند و در طول رشد، لایه‌هایی تازه به این اسکلت اضافه می‌کنند. این رشد سالانه حدود یک تا دو سانتی‌متر است و به همین دلیل می‌توان ساختار مرجان را تا حدی شبیه یک آرشیو طبیعی در نظر گرفت که شرایط محیطی گذشته را در خود نگه داشته است.

اهمیت این موضوع در ترکیب شیمیایی لایه‌های مرجان نهفته است. نسبت برخی عناصر و ایزوتوپ‌ها در این لایه‌ها با دمای آب هنگام رشد مرجان ارتباط دارد. پژوهشگران با بررسی این تغییرات شیمیایی می‌توانند دمای گذشته اقیانوس را بازسازی کنند و از کنار هم گذاشتن این داده‌ها، تصویری تاریخی از تغییرات ال‌نینو به دست آورند.

تیم پژوهشی از گروه علوم زمین و محیط‌زیست «دانشگاه میشیگان»، ۱۳ مرجان را در پنج جزیره گالاپاگوس بررسی کرد. برخی از این مرجان‌ها زنده بودند و برخی دیگر قطعاتی از کلونی‌های باستانی بودند که رشد آنها قرن‌ها پیش متوقف شده بود.

یک آرشیو طبیعی که تا سال ۱۰۰۰ میلادی عقب می‌رود

در مرحله بعد، پژوهشگران نسبت دو ترکیب شیمیایی را در بخش‌های مختلف اسکلت مرجان اندازه‌گیری کردند. یکی از آنها نسبت «استرانسیم به کلسیم» (Strontium-to-Calcium Ratio) بود که با دمای آب ارتباط دارد. ترکیب دیگر، نسبت میان دو شکل مختلف اکسیژن یا «ایزوتوپ‌های اکسیژن» (Oxygen Isotopes) بود که آن نیز اطلاعاتی درباره دمای محیط هنگام رشد مرجان ارائه می‌کند. این اندازه‌گیری‌ها در نهایت به ۲۸ رشته مستقل از داده‌های دمایی تبدیل شد. پژوهشگران سپس تاریخ بازسازی‌شده را به چند دوره تقسیم کردند تا بتوانند شدت تغییرات ال‌نینو را در شرایط مختلف اقلیمی مقایسه کنند.

دوره نخست از سال ۱۰۰۰ تا ۱۸۵۰ میلادی در نظر گرفته شد و به‌عنوان دوره «پیشاصنعتی» (Preindustrial Period) شناخته شد. دوره دوم از ۱۸۵۰ تا ۱۹۸۱ و دوره سوم از ۱۹۸۴ تا زمان معاصر را دربر گرفت.

نتایج نشان دادند که شدت نوسان‌های ال‌نینو در هر سه دوره به‌طور معناداری متفاوت بوده است و روند افزایش شدت در دوره‌های جدیدتر آشکارتر شده است. بر اساس محاسبات پژوهشگران، نوسان‌های ال‌نینو در دوره معاصر حدود ۳۶.۵ درصد شدیدتر از دوره پیشاصنعتی بوده‌اند. دامنه عدم‌قطعیت میان نمونه‌های مختلف نیز حدود هشت واحد درصد گزارش شده است.

در مقایسه با قرن بیستم نیز شدت این نوسان‌ها حدود ۱۶.۲ درصد بیشتر بوده است.

این افزایش تنها به بزرگ‌تر شدن دامنه نوسان‌های دمایی محدود نمی‌شود. داده‌ها نشان می‌دهند بخش گرم این نوسان‌ها نیز بیش از بخش سرد آن تقویت شده است؛ الگویی که با افزایش شدت رخداد‌های ال‌نینو سازگار است.

چرا اقیانوس آرام در مرکز این تغییر قرار دارد؟

ال‌نینو بخشی از یک سامانه بزرگ اقلیمی به نام «نوسان جنوبی ال‌نینو» (El Niño–Southern Oscillation)، یا ENSO است. این سامانه یکی از مهم‌ترین عوامل طبیعی ایجادکننده تغییرات کوتاه‌مدت در اقلیم جهانی به شمار می‌رود.

در شرایط معمول، «باد‌های تجاری» (Trade Winds) آب‌های گرم سطح اقیانوس آرام را در امتداد استوا به سمت غرب می‌رانند. در زمان شکل‌گیری ال‌نینو، این الگوی معمول دچار تغییر می‌شود و آب گرم به سمت بخش‌های شرقی اقیانوس آرام حرکت می‌کند. افزایش دمای آب در نزدیکی سواحل آمریکای جنوبی می‌تواند برای چند ماه و گاهی بیش از یک سال ادامه داشته باشد.

این جابه‌جایی گرما تنها یک پدیده محدود به اقیانوس نیست. تغییر دمای سطح آب می‌تواند گردش جو را نیز تغییر دهد و در نتیجه، الگو‌های بارش و مسیر سامانه‌های جوی در نقاط مختلف جهان دگرگون شوند. به همین دلیل، افزایش شدت ال‌نینو اهمیت فراتر از منطقه اقیانوس آرام دارد.

مدل‌های اقلیمی هم نتوانستند شدت اخیر را با عوامل طبیعی توضیح دهند

وجود یک رکورد هزارساله پرسش مهمی را مطرح می‌کند: آیا ممکن است این تغییر شدید، صرفاً نتیجه نوسان طبیعی اقلیم زمین باشد؟ برای پاسخ به این پرسش، پژوهشگران از مدل‌های اقلیمی استفاده کردند. آنها رفتار ال‌نینو را در ۱۲ مدل اقلیمی بررسی کردند که شرایط اقلیمی سال‌های ۸۵۰ تا ۱۸۵۰ میلادی را شبیه‌سازی می‌کردند. این شبیه‌سازی‌ها عواملی مانند فعالیت‌های آتشفشانی و تغییرات خروجی انرژی خورشید را نیز در نظر می‌گرفتند.

این عوامل طبیعی در طول هزار سال گذشته بار‌ها موجب تغییر در شرایط اقلیمی زمین شده‌اند. با این حال، هیچ‌یک از شبیه‌سازی‌ها نتوانستند افزایش شدتی مشابه آنچه در رکورد مرجان‌ها دیده می‌شود ایجاد کنند. برآورد پژوهشگران نشان می‌دهد احتمال اینکه تغییر مشاهده‌شده صرفاً نتیجه «تغییرپذیری طبیعی» (Natural Variability) باشد، کمتر از یک مورد در ۲۰ مورد است.

این نتیجه به معنای آن نیست که هر رخداد ال‌نینو مستقیماً ناشی از گرمایش جهانی است، بلکه نشان می‌دهد روند افزایش شدت نوسان‌های ال‌نینو با تغییراتی سازگار است که نمی‌توان آنها را به‌سادگی با عوامل طبیعی شناخته‌شده توضیح داد.

شرق اقیانوس آرام بیش از مرکز آن تغییر کرده است

یکی از نکات مهم پژوهش این است که شدت تغییرات در سراسر اقیانوس آرام یکسان نیست. پژوهشگران علاوه بر گالاپاگوس، داده‌هایی از مرجان‌های بخش مرکزی اقیانوس آرام در جزایر لاین نیز بررسی کردند. در این منطقه نیز شدت تغییرپذیری ال‌نینو در دوره معاصر حدود ۳۳.۸ درصد بیشتر از دوره پیشاصنعتی بود، اما تفاوت میان دوره جدید و گذشته به اندازه شرق اقیانوس آرام آشکار نبود.

بخشی از این تفاوت ممکن است به محدودیت‌های شیمیایی داده‌ها مربوط باشد. در مرکز اقیانوس آرام، برخی شاخص‌های اکسیژن علاوه بر دما تحت تأثیر تغییرات خود آب نیز قرار می‌گیرند و جدا کردن این دو عامل با داده‌های موجود دشوار است. از سوی دیگر، بسیاری از مدل‌های اقلیمی پیش‌بینی کرده‌اند که در صورت افزایش شدت ال‌نینو در نتیجه تغییرات اقلیمی، نخستین نشانه‌های آن در شرق اقیانوس آرام آشکارتر خواهد شد؛ منطقه‌ای که گالاپاگوس در آن قرار دارد.

ال‌نینوی شدیدتر می‌تواند پیامد‌های اقلیمی گسترده‌تری داشته باشد

اهمیت افزایش شدت ال‌نینو تنها به ثبت یک رکورد اقلیمی جدید محدود نمی‌شود. این پدیده می‌تواند توزیع بارش و دما را در مناطق مختلف جهان تغییر دهد و احتمال رخداد خشکسالی، بارش‌های شدید، سیلاب و برخی رخداد‌های حدی آب‌وهوایی را افزایش دهد. از سوی دیگر، افزایش شدت ال‌نینو در شرایطی رخ می‌دهد که میانگین دمای جهانی نیز در حال افزایش است. به همین دلیل، اثر یک ال‌نینوی شدید ممکن است بر زمینه‌ای گرم‌تر از گذشته قرار گیرد.

پژوهشگران تأکید کرده‌اند که یک رخداد ال‌نینو می‌تواند افزایش دمای ناشی از انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را در کوتاه‌مدت تشدید کند. بنابراین، مسئله فقط افزایش شدت خود ال‌نینو نیست؛ بلکه برهم‌کنش میان این نوسان اقلیمی و روند بلندمدت گرمایش جهانی نیز اهمیت دارد. اکوسیستم‌های دریایی نیز از این تغییرات مصون نیستند. افزایش دمای آب در دوره‌های شدید ال‌نینو می‌تواند فشار گرمایی قابل‌توجهی بر صخره‌های مرجانی وارد کند و در صورت تکرار، توان بازسازی این زیست‌بوم‌ها را کاهش دهد.

یک رکورد مهم، اما هنوز کامل نیست

با وجود اهمیت این یافته‌ها، رکورد هزارساله مرجان‌ها کامل نیست. نمونه‌های گالاپاگوس تنها حدود ۴۸ درصد از سال‌های میان ۱۱۰۰ تا ۲۰۱۵ را پوشش می‌دهند و داده‌ها برای دوره‌های پیش از سال ۱۵۰۰ پراکنده‌تر هستند.

این شکاف‌ها اهمیت زیادی دارند، زیرا برای مقایسه دقیق تغییرات اقلیمی باید تا حد امکان رکوردی پیوسته در اختیار داشت. بازسازی‌های دیگری که داده‌های مرجان‌ها را با اطلاعات به‌دست‌آمده از حلقه‌های درختان و رسوبات ترکیب کرده‌اند، افزایش تغییرپذیری ال‌نینو را از قرن نوزدهم نشان می‌دهند؛ دوره‌ای که هنوز بخش عمده گرمایش ناشی از فعالیت‌های انسانی رخ نداده بود.

پژوهشگران معتقدند بخشی از این اختلاف می‌تواند ناشی از خطا‌های تاریخ‌گذاری و محدودیت تعداد رکورد‌های استوایی باشد. آنها همچنین تأکید کرده‌اند که مطالعه حاضر یک تحلیل رسمی «اسناددهی اقلیمی» (Climate Attribution) نیست و بنابراین نمی‌توان از آن برای نسبت دادن تک‌تک رخداد‌های ال‌نینو به تغییرات اقلیمی استفاده کرد. یکی از پرسش‌های مهم باقی‌مانده نیز این است که آیا بخش مرکزی اقیانوس آرام در نهایت همان الگوی مشاهده‌شده در شرق اقیانوس را نشان خواهد داد یا خیر.

آینده ال‌نینو در گرو داده‌های بیشتری است

رکورد مرجان‌های گالاپاگوس یکی از روشن‌ترین شواهد موجود درباره تغییر رفتار ال‌نینو در مقیاس هزارساله را ارائه می‌کند، اما پایان این مسیر پژوهشی نیست. برای تکمیل تصویر، دانشمندان به نمونه‌های بیشتری از مرجان‌های اقیانوس آرام استوایی نیاز دارند تا دوره‌هایی که در آرشیو فعلی خالی مانده‌اند، پوشش داده شوند.

اهمیت این یافته در نهایت در یک مقایسه تاریخی خلاصه می‌شود: آنچه امروز در اقیانوس آرام رخ می‌دهد، تنها یک نوسان شدید دیگر در میان هزار سال تغییرات اقلیمی نیست. داده‌های مرجان‌ها نشان می‌دهند دامنه این نوسان‌ها در دوره معاصر به سطحی رسیده که در رکورد موجود سابقه‌ای برای آن دیده نمی‌شود. این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که برای درک آینده اقلیم، نگاه کردن به چند دهه گذشته کافی نیست. وقتی تاریخ اقلیم در مقیاس هزار سال بررسی می‌شود، تفاوت میان یک نوسان طبیعی و تغییری که از الگوی طبیعی فاصله گرفته است، آشکارتر می‌شود.