دورات المناخ تخلق حالة من عدم اليقين في هطول الأمطار في كاليفورنيا

على مدار الأربعين عامًا الماضية ، أصبح الشتاء في كاليفورنيا أكثر جفافًا. هذه مشكلة للعمليات الزراعية في المنطقة ، حيث يعتمد المزارعون على هطول الأمطار في فصل الشتاء لري محاصيلهم. إن تحديد ما إذا كانت كاليفورنيا ستستمر في الجفاف ، أو ما إذا كان الاتجاه سينعكس ، له آثار على الملايين من سكانها.

لكن حتى الآن ، نماذج المناخ هذا الحساب للتغييرات في غازات الاحتباس الحراري وغيرها من الأنشطة البشرية التي واجهت صعوبة في إعادة إنتاج اتجاهات التجفيف الملحوظة في كاليفورنيا. عندما تتوقع النماذج المناخية المستقبل أو تحاكي الماضي ، لا يمكنها الاتفاق على اتجاهات هطول الأمطار على المدى الطويل. يريد الباحثون في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني (PNNL) معرفة السبب لأن هذه النتائج المختلطة ليست مفيدة جدًا لتخطيط موارد المياه في المستقبل.

قال روبي ليونج ، زميل باتيل و عالم الغلاف الجوي في PNNL. “أحد التحديات التي تواجه نمذجة كاليفورنيا هو ذلك على المدى الطويل دورات طبيعية تؤثر بشدة على هطول الأمطار “.

تتراوح هذه الدورات من سنوات طويلة ، مثل النينيو والنينيا ، إلى عقود طويلة ، مثل تذبذب المحيط الهادئ بين العقود (IPO). إنها تمثل التباين الطبيعي المرتبط بأنماط درجة حرارة سطح البحر في المحيط الهادئ وتؤثر على هطول الأمطار في فصل الشتاء في كاليفورنيا.

ولكن ما مقدار الدور الذي يلعبونه في إنتاج حالة عدم اليقين في توقعات هطول الأمطار في كاليفورنيا؟ واحد كبير ، اتضح. تظهر النتائج من Leung وفريق PNNL أن الدورات الطبيعية مسؤولة عن أكثر من 70 في المائة من عدم اليقين في محاكاة نماذج لاتجاهات هطول الأمطار على مدار الأربعين عامًا الماضية. من خلال عزل تأثيرات الدورات الطبيعية ، يمكن للعلماء التركيز على تحسين النماذج لتقليل عدم اليقين المتبقي المتعلق بكيفية تأثير غازات الدفيئة والأنشطة البشرية الأخرى على المناخ.

تأثير المجموعات

مع المزيد من القوة الحاسوبية ، يمكن للباحثين الآن تشغيل مجموعات كبيرة من عمليات المحاكاة تسمى محاكاة المجموعات الكبيرة. لإنتاجها ، قام الباحثون بتشغيل نماذج مناخية من 40 إلى 100 مرة مع اختلافات طفيفة في ظروف البداية. نظرًا لأن كل شيء باستثناء شروط البداية يظل كما هو ، فإن هذه المجموعات توفر تمثيلًا فريدًا للتنوع الطبيعي. تقوم مراكز النمذجة حول العالم أيضًا بتشغيل عمليات المحاكاة التي تساهم في مجموعات النماذج المتعددة. تمثل هذه عدم اليقين الكلي بسبب كل من التباين الطبيعي وعدم اليقين في النموذج.

قامت ليونج وفريقها بتحليل ثلاث عمليات محاكاة جماعية تم إنشاؤها بواسطة ثلاثة نماذج مناخية مختلفة ومجموعتين متعددتي النماذج لجيلين حديثين من نماذج المناخ. لقد أرادوا تحديد مصادر عدم اليقين في توقعات هطول الأمطار في كاليفورنيا. ما وجدوه فاجأهم.

وجد الفريق أن دورات المناخ الطبيعي كانت مسؤولة عن ما يقرب من 70 في المائة من إجمالي عدم اليقين في نماذج المحاكاة اتجاهات هطول الأمطار في ولاية كاليفورنيا في الأربعين سنة الماضية. هذا يترك 30 في المائة من عدم اليقين حول كيفية تمثيل النماذج التأثير البشري على المناخ.

قال ليونغ: “نحن نعلم أن الدورات الطبيعية لها تأثيرات كبيرة على مناخ كاليفورنيا ، لكننا لم نعتقد أنها ستهيمن على عدم اليقين الكلي في محاكاة المناخ إلى هذا الحد”. “تُظهر هذه النتيجة أهمية محاكاة المجموعات الكبيرة لعزل التأثير البشري على المناخ ، والذي قد يكون صغيرًا مقارنة بالدورات الطبيعية في بعض المناطق.”

الدورات الطبيعية مقابل التأثيرات البشرية

من بين الدورات الطبيعية التي تؤثر على مناخ كاليفورنيا ، يعد الاكتتاب العام الأولي من أهم الدورات. تساعد مراحلها التي تمتد لعقود في تحديد ما إذا كانت كاليفورنيا في اتجاه ترطيب أو تجفيف. تشير نتائج الفريق إلى دوره الأساسي في تجفيف كاليفورنيا على مدار الأربعين عامًا الماضية.

في الوقت الحالي ، تتمتع النماذج المناخية بمهارة محدودة في التنبؤ بالانتقال بين مراحل الاكتتاب – خاصة بعد عقود من الآن. لذلك ، فإن التوقعات المستقبلية لهطول الأمطار في كاليفورنيا بها قدر كبير من عدم اليقين بسبب دورات IPO.

إذن ، أين يترك ذلك التغييرات التي يسببها الإنسان ، مثل الاحتباس الحراري وزيادة غازات الدفيئة؟ لا يزالون يلعبون دورًا كبيرًا في تشكيل المناخ والطقس في المستقبل. مع استمرار تراكم غازات الدفيئة في الغلاف الجوي ، ولحاق السعة الحرارية الكبيرة للمحيط بدرجات الحرارة المتزايدة ، سيصبح الاحترار وآثاره أكثر وضوحًا.

قال ليونغ: “إن التباين الطبيعي ، مثل الاكتتاب العام ، يشبه ضجيج الخلفية”. “على الرغم من أن هذه الضوضاء كبيرة ، إلا أن استجابة المناخ لتركيزات غازات الدفيئة المتزايدة هي إشارة تنمو بمرور الوقت. تركيز جهودنا على تقليل الخلاف حول هذه الإشارة أمر مؤثر ، لا سيما عند النظر إلى المستقبل البعيد.”

يساعد فهم مدى تأثير العوامل الطبيعية والخارجية على هطول الأمطار في كاليفورنيا الباحثين على وضع توقعاتهم في سياق أفضل. تساعد هذه المعرفة المصممين على تفسير سبب فقد نماذجهم للعلامة في محاكاة الاتجاهات التي لوحظت في الماضي. يمكن للعلماء بعد ذلك توصيل المزيد من النتائج الدقيقة للأشخاص الذين يخططون لمستقبل المياه في كاليفورنيا.