الرئيسيةعريقبحث

تهدئة أرضية عالمية

☰ جدول المحتويات

التهدئة الأرضية العالمية هي انخفاض سرعة الرياح الملحوظ بالقرب من سطح الأرض (بارتفاع 10 أمتار تقريبًا) على مدى العقود الثلاثة الماضية (منذ ثمانينيات القرن العشرين بشكل رئيسي)، وهو ما أطلِق عليه «تهدئة أو تسكين» بالأصل.[1] أثر هذا التباطؤ في الرياح الأرضية القريبة من السطح بشكل أساسي على مناطق خطوط العرض الوسطى لكل من نصفي الكرة الأرضية، بمعدل انخفاض عالمي يبلغ سالب 0.14 متر لكل ثانية لكل عقد، أو بين 5 و15% على مدى السنوات الخمسين الماضية.[2] مع ظهور زيادات في خطوط العرض العليا (أكثر من 75 درجة عن خط الاستواء)، في كل من نصفي الكرة الأرضية. على عكس ضعف الرياح الملحوظ على الأسطح القارية، فإن الرياح تميل إلى أن تشتد فوق مناطق المحيطات.[3][4] في السنوات القليلة الماضية، اكتُشف انقطاع في انخفاض سرعة الرياح الأرضية، ما يشير إلى حدوث انتعاش على مستويات عالمية منذ عام 2013.[5]

لا يزال السبب الدقيق (أو الأسباب) وراء التهدئة الأرضية العالمية غير مؤكد، وعُزي بشكل أساسي إلى مسببين رئيسيين: أولًا؛ التغيرات في دوران الغلاف الجوي واسع النطاق، وثانيًا؛ زيادة الخشونة السطحية بسبب نمو الغابات، وتغير استخدام الأراضي، والتحضر، على سبيل المثال.

نظرًا لتغير المناخ، فإن التغيرات في سرعة الرياح تشكل حاليًا شاغلًا محتملًا للمجتمع، بسبب تأثيرها على مجموعة واسعة من المجالات، مثل توليد طاقة الرياح، والآثار الهيدرولوجية الإيكولوجية على الزراعة والهيدرولوجيا، والمخاطر والكوارث المتعلقة بالرياح، أو نوعية الهواء والصحة البشرية، من بين أمور أخرى كثيرة.

الأسباب

عزو هذا الضعف في سرعة الرياح الأرضية القريبة من السطح ليس قاطعًا، وذلك على الأرجح بسبب تفاعل عدة عوامل في آن واحد، وقد تتغير في المكان والزمان. أشار العلماء إلى أسباب رئيسية مختلفة تؤثر على هذا التباطؤ في سرعة الرياح: أولًا؛ الزيادة في خشونة سطح الأرض (مثل نمو الغابات، وتغيرات استخدام الأراضي، والتحضر) بالقرب من المرصد الجوي حيث يؤدي مقياس الريح إلى تعزيز قوة الاحتكاك التي تضعف الرياح منخفضة المستوى.[6][7][8] ثانيًا؛ تغيرية دورة الغلاف الجوي واسعة النطاق، المرتبطة بتوسع حجيرة هادلي نحو القطبين وتغير محاور العمل (أي الأعاصير والأعاصير العكسية) التي تتحكم في التغيرات في سرعة الرياح القريبة من السطح.[9][10][11] ثالثًا؛ التغيرات في كيفية قياس سرعة الرياح، بما في ذلك تلف أو انحراف أجهزة قياس الرياح، التحسين التكنولوجي لمقاييس الرياح،[12] تغيرات ارتفاع مقياس الريح، تحولات مواقع القياسات، التغيرات في البيئة المحيطة بمحطة المراقبة، مسائل المعايرة وقياس الفترات الزمنية.[13] رابعًا؛ يؤدي «الإعتام العالمي»، أي انخفاض كميات الإشعاع الشمسي التي تصل إلى سطح الأرض بسبب زيادة تركيزات الهباء الجوري والغازات الدفيئة، إلى تثبيت الغلاف الجوي ما ينتِج رياح ضعيفة.[14] خامسًا؛ طُرحت أسباب أخرى، مثل الاتجاهات المتزايدة في رطوبة التربة[15] المتاحة والتغيرات الفلكية.[16] غير أن الأسباب الدقيقة لـ«التهدئة الأرضية العالمية» لا تزال دون حل بسبب أوجه عدم اليقين التي تكمن وراء هذه الظاهرة في جميع أنحاء العالم.

أوجه عدم اليقين

لا تؤثر «التهدئة الأرضية العالمية» بنفس الطريقة على سطح الأرض كله عبر كل من سطحي اليابسة والمحيط. ذُكرت زيادة اتجاهات سرعة الرياح مكانيًا في بعض المناطق، ولا سيما بالنسبة إلى المناطق ذات خطوط عرض عليا،[17][18] والمناطق الساحلية، وأسطح المحيطات حيث شهد فيها مؤلفون مختلفون[19] اتجاهًا عالميًا متزايدًا في سرعة الرياح باستخدام القياسات الساتلية في السنوات الثلاثين -الأربعين الماضية. أظهرت الدراسات الحديثة حدوث انقطاع في الاتجاه السلبي لسرعات الرياح الأرضية، مع انتشار واسع النطاق مؤخرًا لانتعاش /تعزيز سرعة الرياح منذ عام 2013 تقريبًا.[20] هذا من شأنه أن يخلق حالة من عدم اليقين في فهم هذه الظاهرة.

تكمن معظم أوجه عدم اليقين وراء المناقشة المتعلقة بـ«التهدئة الأرضية العالمية» فيما يلي: أولًا؛ توافر بيانات سرعة الرياح القصيرة، مع بدء سلسلة في ستينيات القرن العشرين. ثانيًا؛ أجريت أساسًا دراسات سرعة الرياح على مناطق خطوط العرض الوسطى حيث تتوافر أغلبية القياسات طويلة الأجل. وثالثًا؛ انخفاض نوعية سجلات مقياس الريح على النحو المشار إليه في تقرير التقييم الخامس التابع للجنة الدولية للتغيرات المناخية.

يرجع انخفاض جودة سلسلة سرعة الرياح بصورة رئيسية إلى عوامل غير مناخية (مثل مراقبة تغيرات الممارسات، وتغيير موقع المحطة، وتغير ارتفاع مقياس الريح) ما يؤثر على تلك السجلات، ويؤدي إلى عدم تمثيل التغيرات الفعلية في سرعة الرياح مع مرور الوقت. وُضعت بروتوكولات تجانس معينة لسلسلة سرعة الرياح من أجل الكشف عن حالات عدم التجانس المحتملة وضبطها.[10]

أبحاث جارية

ركزت البحوث الجارية بشأن تقييم هذه الظاهرة وعزوها على الحد من قصر توافر البيانات عن سرعة الرياح وقلة جودتها. يعد مشروع البحث الممول من أوروبا؛ ستيلنغ،[21] مبادرة (2016-2018) تهدف إلى الحد من هذا القيد من خلال إنقاذ سلسلة سرعة الرياح الأطول وأكثرها جودة ومجانستها واستردادها في جميع أنحاء العالم. يقوم المشروع بتجميع سجلات سرعة الرياح ابتداءً من ثمانينيات القرن التاسع عشر، ما يوفر للعلماء سجلات على مدى 130 عامًا تقريبًا، أي ما يزيد على 80 عامًا تقريبًا عن الدراسات السابقة المتاحة في المطبوعات العلمية. تعد المعرفة الأفضل بمناخ سرعة الرياح في الماضي أمرًا بالغ الأهمية لفهم ظاهرة «التهدئة الأرضية العالمية» الحالية، واكتشاف ما إذا كان تغير المناخ وراء هذا التباطؤ في الرياح أو دورات الاتجاهات المشابهة التي حدثت في الماضي ويمكن توقعها في المستقبل. بذلك مع سجلات أطول، قد تُكتشف دورات عقدية.

نتائج تغير سرعة الرياح

تثير ظاهرة «التهدئة الأرضية العالمية» اهتمامًا كبيرًا من الناحية العلمية والاجتماعية الاقتصادية والبيئية بسبب الأثر الرئيسي حتى لتغيرات سرعة الرياح الصغيرة على حركتي الغلاف الجوي والمحيطات ومايتصل بهما من مجالات مثل: أولًا؛ طاقة الرياح المتجددة،[22] ثانيًا؛ الزراعة والهيدرولوجيا بسبب النتح التبخري،[23] ثالثًا؛ هجرة أنواع النباتات المنتشرة عبر الرياح،[24] رابعًا: الكوارث الطبيعية المتعلقة بالرياح، خامسًا؛ التأثيرات البحرية والساحلية الناجمة عن العواصف والأمواج التي تدفعها الرياح،[25] وسادسًا؛ تشتت ملوثات الهواء،[26] من بين مجالات اجتماعية اقتصادية وبيئية أخرى كثيرة. غير أنه بالنسبة لطاقة الرياح، يلاحَظ أن سرعة الرياح القريبة من السطح تقع أساسًا في حدود 10 أمتار من سطح اليابسة، ومع وجود التوربينات على ارتفاع يتراوح بين 60 و80 مترًا عن سطح اليابسة، يلزم إجراء المزيد من الدراسات هنا. هناك حاجة أيضًا إلى مزيد من الدراسات في مواقع المرتفعات العليا، التي كثيرًا ما تكون مناطق تنتج قدرًا كبيرًا من إمدادات المياه العذبة، التي تسمى أبراج المياه،[27][28] إذ تبين أن سرعة الرياح هناك آخذة في الانخفاض بسرعة أكبر من تلك التغيرات المسجلة في مواقع المرتفعات الأدنى،[29] وهناك العديد من الوثائق الصينية التي تظهر هذا بالنسبة لهضبة التبت.[30]

مراجع

  1. Roderick ML, Rotstayn LD, Farquhar GD, Hobbins MT (2007) On the attribution of changing pan evaporation. Geophys Res Lett 34(17): L17403. doi:10.1029/2007GL031166
  2. McVicar TR, Roderick ML, Donohue RJ, Li LT, Van Niel TG, Thomas A, Grieser J, Jhajharia D, Himri Y, Mahowald NM, Mescherskaya AV, Kruger AC, Rehman S, Dinpashoh Y (2012) Global review and synthesis of trends in observed terrestrial near-surface wind speeds: Implications for evaporation. J Hydrol 416–417: 182–205. doi:10.1016/j.jhydrol.2011.10.024
  3. Wentz FJ, Ricciardulli L, Hilburn K, Mears C (2007) How much more rain will global warming bring? Science 317(5835): 233–235. doi:10.1126/science.1140746
  4. Young IR, Zieger S, Babanin AV (2011) Global trends in wind speed and wave height. Science 332(6028): 451–455. doi:10.1126/science.1197219.
  5. Dunn RJH, Azorin-Molina C, Mears CA, Berrisford P, McVicar TR (2016) Surface winds. In State of the Climate 2015, Bull Amer Meteor Soc 97 (8): S38-S40.
  6. Vautard R, Cattiaux J, Yiou P, Thépaut JN, Ciais P (2010) Northern Hemisphere atmospheric stilling partly attributed to an increase in surface roughness. Nat Geosci 3(11): 756–761. doi:10.1038/ngeo979
  7. Bichet A, Wild M, Folini D, Schär C (2012) Causes for decadal variations of wind speed over land: Sensitivity studies with a global climate model. Geophys Res Lett 39(11): L11701. doi:10.1029/2012GL051685
  8. Wever N (2012) Quantifying trends in surface roughness and the effect on surface wind speed observations. J Geophys Res – Atmos 117(D11): D11104. doi:10.1029/2011JD017118.
  9. Lu J, Vecchi GA, Reichler T (2007) Expansion of the Hadley cell under global warning. Geophys Res Lett 34(6): L06805. doi:10.1029/2006GL028443.
  10. Azorin-Molina C, Vicente-Serrano SM, McVicar TR, Jerez S, Sanchez-Lorenzo A, López-Moreno JI, Revuelto J, Trigo RM, Lopez-Bustins JA, Espirito-Santo F (2014) Homogenization and assessment of observed near-surface wind speed trends over Spain and Portugal, 1961–2011. J Climate 27 (10): 3692–3712. doi:10.1175/JCLI-D-13-00652.1
  11. Azorin-Molina C, Guijarro JA, McVicar TR, Vicente-Serrano SM, Chen D, Jerez S, Espirito-Santo F (2016) Trends of daily peak wind gusts in Spain and Portugal, 1961–2014. J Geophys Res – Atmos 121(3): 1059–1078. doi:10.1002/2015JD024485
  12. Wan, H., L. W. Xiaolan, and V. R. Swail, 2010: Homogenization and trend analysis of Canadian near-surface wind speeds. J. Climate, 23, 1209–1225, doi:10.1175/2009JCLI3200.1.
  13. Azorin-Molina C, Vicente-Serrano SM, McVicar TR, Revuelto J, Jerez S, Lopez-Moreno JI (2017) Assessing the impact of measuring time interval when calculating wind speed means and trends under the stilling phenomenon. Int J Climatol 37(1): 480–492. doi:10.1002/joc.4720
  14. Xu M, Chang CP, Fu C, Qi Y, Robock A, Robinson D, Zhang H (2006) Steady decline of East Asian monsoon winds, 1969–2000: evidence from direct ground measurements of wind speed. J Geophys Res-Atmos 111: D24111. doi:10.1029/2006JD007337
  15. Shuttleworth WJ, Serrat-Capdevilla A, Roderick ML, Scott RL (2009) On the theory relating changes in area-average and pan evaporation. Q J R Meteorol Soc 135(642): 1230–1247. doi:10.1002/qj.434.
  16. Mazzarella A (2007) The 60-year solar modulation of global air temperature: the Earth́'s rotation and atmospheric circulation connection. Theor Appl Climatol 88(3–4): 193–199. doi:10.1007/s00704-005-0219-z.
  17. Minola L, Azorin-Molina C, Chen D (2016) Homogenization and assessment of observed near-surface wind speed trends across Sweden, 1956–2013. J Climate 29(20): 7397–7415. doi:10.1175/JCLI-D-15-0636.1
  18. Pinard JP (2007) Wind climate of the Whitehorse area. Artic 60(3): 227–237. doi:10.14430/arctic215
  19. Tokinaga H, Xie SP (2011) Wave- and Anemometer-based Sea-surface Wind (WASWind) for Climate Change Analysis. J Climate 24(1): 267–285. doi:10.1175/2010JCLI3789.1
  20. Kim J, Paik K (2015) Recent recovery of surface wind speed after decadal decrease: a focus on South Korea. Clim Dyn 45(5): 1699–1712. doi:10.1007/s00382-015-2546-9
  21. "STILLING: Towards improved understanding of the worldwide decline of wind speed in a climate change scenario". CORDIS. مؤرشف من الأصل في 14 مايو 2018.
  22. Otero C, Manchado C, Arias R, Bruschi VM, Gómez-Jáuregui V, Cendrero A (2012), Wind energy development in Cantabria, Spain. Methodological approach, environmental, technological and social issues, Renewable Energy, 40(1), 137–149, doi:10.1016/j.renene.2011.09.008
  23. McVicar TR, Roderick ML, Donohue RJ, Van Niel TG (2012), Less bluster ahead? Ecohydrological implications of global trends of terrestrial near-surface wind speeds, Ecohydrol., 5(4), 381–388, doi:10.1002/eco.1298
  24. Thompson, S.E., and G.G. Katul (2013), Implications of nonrandom seed abscission and global stilling for migration of wind-dispersed plant species, Glob. Chang. Biol., 19(6):1720–35, doi:10.1111/gcb.12173.
  25. Cid A., M. Menendez, S. Castanedo, A.J. Abascal, F.J. Méndez, and R. Medina (2016), Long-term changes in the frequency, intensity and duration of extreme storm surge events in southern Europe, Clim. Dyn., 46(5), 1503–1516, doi:10.1007/s00382-015-2659-1
  26. Cuevas, E., Y. Gonzalez, S. Rodriguez, J.C. Guerra, A.J. Gomez-Pelaez, S. Alonso-Perez, J. Bustos, and C. Milford (2013), Assessment of atmospheric processes driving ozone variations in the subtropical North Atlantic free troposphere, Atmos. Chem. Phys., 13(4), 1973–1998, doi:10.5194/acp-13-1973-2013.
  27. Viviroli D, Archer DR, Buytaert W, Fowler HJ, Greenwood GB, Hamlet AF, Huang Y, Koboltschnig G, Litaor MI, Lopez-Moreno JI, Lorentz S, Schadler B, Schreier H, Schwaiger K, Vuille M, Woods R. 2011. Climate change and mountain water resources: overview and recommendations for research, management and policy. Hydrology and Earth System Sciences 15(2): 471–504. doi:10.5194/hess-15-471-2011.
  28. Viviroli D, Durr HH, Messerli B, Meybeck M, Weingartner R. 2007. Mountains of the world, water towers for humanity: typology, mapping, and global significance. Water Resources Research 43(7):W07447. doi:10.1029/2006WR005653.
  29. McVicar TR, Van Niel TG, Roderick ML, Li LT, Mo XG, Zimmermann NE, Schmatz DR (2010). Observational evidence from two mountainous regions that near-surface wind speeds are declining more rapidly at higher elevations than lower elevations: 1960–2006. Geophys Res Lett 37 (6): L06402. doi:10.1029/2009GL042255
  30. You, Q., Fraedrich, K., Min, J., Kang, S., Zhu, X., Pepin, N., Zhang, L. (2014) Observed surface wind speed in the Tibetan Plateau since 1980 and its physical causes. International Journal of Climatology 34(6), 1873–1882. doi:10.1002/joc.3807

موسوعات ذات صلة :