28مناخ الأرض بين الماضي والحاضر

لو لم يكن حول الأرض هواء، لكنها عكست الحصة نفسها من ضوء الشمس التي تعكسها اليوم، لاستقرت درجة حرارة سطحها عند متوسط يقارب $-19{}^{\circ}\mathrm{C}$: بحار متجمدة، ويابسة متجمدة، في كل مكان. أما متوسطها الحقيقي فنحو $15{}^{\circ}\mathrm{C}$. والفرق، نحو $34{}^{\circ}\mathrm{C}$، يأتي من بضعة غازات في الهواء، موجودة بكميات ضئيلة جدًا، تمنع جزءًا من حرارة الأرض من الإفلات إلى الفضاء. ويتناول هذا الفصل هذه الغازات، ومناخ الأرض في الماضي، وكيف يتغير الآن ولماذا.

ما تعرفه من قبل

مناخ مكان ما هو الطقس الذي يسود فيه عادة، محسوبًا متوسطه على مدى 30 سنة (الفصل 11). والطبقة الدنيا من الغلاف الجوي، حيث يحدث الطقس، هي التروبوسفير (الفصل 23). وقد جاءت عصور جليدية وذهبت، امتدت فيها الأغطية الجليدية بعيدًا عن القطبين؛ وتقلص الجليد البحري في المنطقة القطبية الشمالية منذ 1979 (الفصل 27). وفي الكيمياء تتعلم أن ثاني أكسيد الكربون والميثان وبخار الماء غازات دفيئة: فهي تسمح لضوء الشمس بالمرور لكنها تمتص الأشعة غير المرئية تحت الحمراء التي تطلقها الأرض الدافئة، وهذا هو أثر الدفيئة؛ وأن حرق الفحم والنفط والغاز يطلق ثاني أكسيد الكربون.

28.1 أثر الدفيئة ودرجة حرارة الأرض

يعبر ضوء الشمس الغلاف الجوي ويسخّن الأرض والمحيطات. ومثل كل جسم دافئ، يطلق السطح الدافئ بدوره طاقة، على شكل أشعة تحت حمراء لا تراها العين. فلو أفلتت كلها إلى الفضاء، لكانت الأرض ذلك العالم المتجمد الذي في الفقرة الأولى. لكن غازات الدفيئة في الهواء تمتص كثيرًا من هذه الأشعة تحت الحمراء وتعيد جزءًا منها نحو الأسفل: فيتلقى السطح طاقة من الشمس ومن الهواء الذي فوقه معًا، ويستقر عند درجة حرارة أعلى.

أثر الدفيئة طبيعي وضروري: فلولاه لما وُجد ماء سائل على السطح. أما سؤال هذا الفصل فمختلف: ماذا يحدث لدرجة حرارة الأرض حين تتغير كمية غازات الدفيئة في الهواء؟

28.2 مناخات الماضي

لقراءة مناخ الماضي البعيد، يحفر العلماء في الأغطية الجليدية. ففي كل سنة يسقط الثلج على القارة القطبية الجنوبية وغرينلاند، ويختلف ثلج الصيف قليلًا عن ثلج الشتاء. وحين تُدفن الطبقات السنوية وتُضغط فتصير جليدًا، تبقى واحدة فوق الأخرى، كصفحات كتاب. وكلما كان الجليد أعمق، كان أقدم.

تحفظ العينة الجليدية سجلين للماضي. فالثلج نفسه يخبر كم كان الهواء باردًا حين سقط: فكلما كان الهواء أبرد، صغرت حصة الأشكال الأثقل من الهيدروجين والأكسجين في الثلج. وحين يُضغط الثلج فيصير جليدًا، تنغلق الفراغات بين حبيباته، فتحبس فقاعات دقيقة من هواء ذلك الزمن. ويحرر العلماء هذا الهواء القديم في المختبر ويقيسون ما فيه من ثاني أكسيد الكربون.

يروي المنحنيان القصة نفسها. فمرة بعد مرة، أفسحت أزمنة باردة طويلة، هي العصور الجليدية، المجال لأزمنة دافئة أقصر، ثم عادت البرودة. وفي أشد الأوقات برودة، كان الهواء فوق القارة القطبية الجنوبية أبرد بنحو $9{}^{\circ}\mathrm{C}$ مما كان عليه في آخر ألف سنة؛ وفي أدفأ الأوقات كان أدفأ ببضع درجات. وكان ثاني أكسيد الكربون يرتفع وينخفض مع درجة الحرارة، بين نحو $175\,\mathrm{ppm}$ في الأزمنة الباردة ونحو $300\,\mathrm{ppm}$ في الأزمنة الدافئة. ونحن نعيش في أحد الأزمنة الدافئة، وقد بدأ حين انتهى آخر عصر جليدي.

طريقة 28.1 (قراءة سجلين جنبًا إلى جنب)

1. تحقق من أن السجلين يشتركان في محور الزمن نفسه، وفي أي اتجاه يجري الزمن.
2. اختر تاريخًا على محور الزمن واقرأ كل سجل عند ذلك التاريخ.
3. ابحث عن القمم والقيعان: هل تأتي في الأوقات نفسها في السجلين كليهما؟
4. قل ما الذي يتحرك معًا، دون أن تقرر بعدُ أي التغيرين سبّب الآخر.

مثال 28.2 (آخر عصر جليدي في العينة الجليدية)

عند $20\,000$ سنة قبل اليوم (العدد 20 على محور الزمن)، يكون منحنى درجة الحرارة عند نحو $-9{}^{\circ}\mathrm{C}$ وثاني أكسيد الكربون عند نحو $190\,\mathrm{ppm}$. وفي آخر ألف سنة، يكون منحنى درجة الحرارة قريبًا من 0 وثاني أكسيد الكربون قريبًا من $280\,\mathrm{ppm}$. إذن، في أشد أوقات آخر عصر جليدي برودة، كان الهواء فوق القارة القطبية الجنوبية أبرد بنحو $9{}^{\circ}\mathrm{C}$، وكان يحوي من ثاني أكسيد الكربون أقل بنحو $280 - 190 = 90\,\mathrm{ppm}$، أي أقل بالثلث.

وفي زمن أبعد من ذلك، عرفت الأرض مناخات أدفأ بكثير من أي مناخ في آخر 800 000 سنة. وتقدّر التقييمات العلمية أن آخر مرة بقي فيها سطح الأرض أعلى بمقدار $2.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ أو أكثر من مستواه في أواخر القرن التاسع عشر كانت قبل أكثر من ثلاثة ملايين سنة.

28.3 سجلات اليوم

منذ أواخر القرن التاسع عشر، تُقاس درجة الحرارة كل يوم في آلاف محطات الأرصاد على اليابسة وفي البحر، بموازين حرارة محفوظة في الظل. ولمتابعة الكوكب كله، لا يحسب العلماء متوسط درجات الحرارة نفسها، التي تتوقف على موقع كل محطة، بل متوسط ما تختلف به كل منها عن قيمتها المعتادة.

تعريف 28.3 (شذوذ درجة الحرارة)

شذوذ درجة الحرارة هو الفرق بين درجة حرارة ومتوسطها على مدى فترة مرجعية مختارة. ويكون موجبًا حين يكون الجو أدفأ من ذلك المتوسط، وسالبًا حين يكون أبرد.

فسجل ناسا لدرجة الحرارة العالمية، مثلًا، يعطي شذوذ كل سنة مقارنةً بمتوسط 1951–1980، من محطات اليابسة ومن قياسات سطح البحر. وإذا حُسب متوسطه عقدًا بعد عقد، أظهر ارتفاعًا واضحًا.

تعريف 28.4 (الاحترار العالمي)

الاحترار العالمي هو ارتفاع متوسط درجة حرارة سطح الأرض، في مجمله، منذ النصف الثاني من القرن التاسع عشر.

يصعد السجل ويهبط سنة بعد سنة: فقد تكون سنة أبرد من التي قبلها، لأن طقس سنة كاملة، فوق المحيطات والقارات، يتغير هو أيضًا. لذلك يقارن العلماء، لقياس احترار ما، متوسطات على مدى سنوات كثيرة، ولا يقارنون أبدًا سنتين منفردتين.

طريقة 28.5 (قياس الاحترار بين فترتين)

1. اختر فترتين لا تقل كل منهما عن عشر سنوات، إحداهما مبكرة والأخرى متأخرة، كي تتلاشى تقلبات السنوات المنفردة.
2. احسب متوسط الشذوذات السنوية لكل فترة.
3. اطرح المتوسط المبكر من المتأخر: فالنتيجة هي الاحترار بين الفترتين، بالدرجات.
4. اذكر السجل والفترتين اللتين استعملتها: فسجل آخر، أو فترات أخرى، تعطي عددًا مختلفًا قليلًا.

مثال 28.6 (الاحترار منذ سبعينيات القرن العشرين)

في سجل ناسا، متوسط شذوذات السنوات العشر 1970–1979 هو $0.03{}^{\circ}\mathrm{C}$، ومتوسط شذوذات 2010–2019 هو $0.80{}^{\circ}\mathrm{C}$. فالاحترار بين هذين العقدين هو $0.80 - 0.03 = 0.77{}^{\circ}\mathrm{C}$، في أربعين سنة: أي نحو $0.19{}^{\circ}\mathrm{C}$ لكل عقد. أما السنوات المنفردة، التي يفصل بينها أربعون سنة أيضًا، فتعطي أجوبة مختلفة جدًا: فعام 1976 ($-0.10$) مقابل عام 2016 (1.01) يعطي $1.11{}^{\circ}\mathrm{C}$، لكن عام 1979 (0.16) مقابل عام 2011 (0.61) لا يعطي إلا $0.45{}^{\circ}\mathrm{C}$.

يُقاس ثاني أكسيد الكربون في الهواء مباشرة منذ مارس 1958، في مرصد يقع على ارتفاع نحو $3400\,\mathrm{m}$ على سفوح بركان ماونا لوا، في هاواي. وفي عام 1959 كان متوسطه السنوي $316\,\mathrm{ppm}$؛ وبحلول عام 2025 بلغ $427\,\mathrm{ppm}$، أي أعلى بكثير من $300\,\mathrm{ppm}$ التي لم يتجاوزها قط في 800 000 سنة من الجليد. وهو يرتفع أسرع فأسرع: بأقل من $1\,\mathrm{ppm}$ في السنة في ستينيات القرن العشرين، وبأكثر من $2.5\,\mathrm{ppm}$ في السنة في السنوات العشر الأخيرة.

أرقام عام 2025

بلغ المتوسط السنوي لثاني أكسيد الكربون في ماونا لوا $427.35\,\mathrm{ppm}$ عام 2025. وفي سجل ناسا، كانت أدفأ سنة منذ 1880 هي 2024، بشذوذ بلغ $1.28{}^{\circ}\mathrm{C}$ مقارنةً بمتوسط 1951–1980.

والبحر يرتفع أيضًا. فمنذ 1993، تقيس الأقمار الصناعية ارتفاع سطح البحر في أنحاء الكرة الأرضية كلها: ويرتفع خط اتجاه سجلها بنحو $3.2\,\mathrm{mm}$ في السنة، أي نحو $10\,\mathrm{cm}$ في ثلاثين سنة. وأمران يرفعان البحر: الماء الذي يسخن يتمدد، والجليد الذائب على اليابسة يضيف ماءً إلى المحيط. والجليد يتقلص: فالأنهار الجليدية الجبلية تتراجع في كل مكان تقريبًا، وفقد جليد الصيف البحري في المنطقة القطبية الشمالية قرابة نصف امتداده منذ 1979 (الفصل 27).

28.4 تغير المناخ وأسبابه

تعريف 28.7 (تغير المناخ)

تغير المناخ تغيّر في مناخ الأرض، أو مناخ منطقة ما، يدوم عقودًا أو أكثر: تغيّر في متوسط درجة حرارته، أو أمطاره، أو رياحه، أو جليده، لا مجرد فصل واحد غير عادي.

لقد تغير المناخ دائمًا، كما تبين العينات الجليدية. أما الجديد فهو سرعة التغير الحالي، وسببه. فعلماء من أنحاء العالم كله يقيّمون بانتظام ما نُشر عن المناخ، في تقارير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. وتزن هذه التقارير مدى اليقين في كل عبارة، بكلمات مختارة بعناية.

وفي هذه التقارير، لكل كلمة من الكلمات أدناه معنى ثابت: عدد الفرص من 100 لأن تكون العبارة صحيحة.

وقليل من العبارات لا يحمل أيًّا من هذه الكلمات: فهي تُقدَّم بوصفها حقائق، مثل «إنه أمر لا لبس فيه». وحين تقرأ خبرًا صحفيًا عن المناخ، ابحث عن هذه الكلمات، ولاحظ أيها يحتفظ به الخبر وأيها يسقطه.

ويقرر التقييم المنشور عام 2021 ما يلي.

• مما لا لبس فيه أن التأثير البشري قد سخّن الغلاف الجوي والمحيط واليابسة.
• كانت درجة حرارة السطح العالمية في 2011–2020 أعلى بنحو $1.1{}^{\circ}\mathrm{C}$ مما كانت عليه في 1850–1900، وكان كل عقد من العقود الأربعة الأخيرة أدفأ من أي عقد سبقه منذ 1850.
• الاحترار الناجم عن الإنسان من 1850–1900 إلى 2010–2019 يتراوح، على نحو مرجح، بين 0.8 و$1.3{}^{\circ}\mathrm{C}$، وأفضل تقدير له $1.07{}^{\circ}\mathrm{C}$: أي نحو الاحترار المرصود كله. أما الأسباب الطبيعية مجتمعة فلم تغير درجة الحرارة إلا بمقدار يتراوح بين $-0.1$ و$+0.1{}^{\circ}\mathrm{C}$.
• كان ثاني أكسيد الكربون في الهواء عام 2019 أعلى منه في أي وقت خلال مليوني سنة على الأقل (بثقة عالية)؛ وقد ارتفع بنسبة 47 % منذ 1750.
• التأثير البشري هو على نحو مرجح جدًا السبب الرئيسي لتراجع الأنهار الجليدية منذ تسعينيات القرن العشرين ولتقلص الجليد البحري في المنطقة القطبية الشمالية؛ وهو على نحو مرجح جدًا السبب الرئيسي لارتفاع البحر منذ 1971 على الأقل.

لمحة تاريخية — منحنى تشارلز ديفيد كيلينغ

في مارس 1958، بدأ كيميائي شاب في معهد سكريبس لعلوم المحيطات، هو تشارلز ديفيد كيلينغ، يقيس ثاني أكسيد الكربون في الهواء على ماونا لوا، عاليًا فوق البحر وبعيدًا عن أي مدينة. وقد استمرت قياساته منذ ذلك الحين: فهي أطول سجل لثاني أكسيد الكربون مقيس مباشرة في الهواء، والمنحنى الذي ترسمه، صاعدًا سنة بعد سنة، يحمل اسمه: منحنى كيلينغ.

لماذا يتبع الاحترار ثاني أكسيد الكربون؟ حرق الفحم والنفط والغاز يطلق ثاني أكسيد الكربون؛ ومزيد من ثاني أكسيد الكربون في الهواء يعني أن جزءًا أكبر من الأشعة تحت الحمراء التي يطلقها السطح يُمتص ويُعاد نحو الأسفل، فيسخن السطح. ويضيف بخار الماء والميثان وغازات الدفيئة الأخرى إلى هذا الأثر. والماضي والحاضر متفقان: ففي العينات الجليدية كما في سجلات اليوم، ترتفع درجة حرارة الأرض وثاني أكسيد الكربون فيها وتنخفضان معًا.

28.5 تمارين

تمرين 28.1 ★

(أ) ما متوسط درجة حرارة سطح الأرض لولا أثر الدفيئة؟ (ب) وما هو بوجوده؟ (ج) بكم درجة يسخّن أثر الدفيئة السطح؟ (د) سمِّ غازين من غازات الدفيئة.

حل

حل التمرين 28.1.

(أ) نحو $-19{}^{\circ}\mathrm{C}$. (ب) نحو $15{}^{\circ}\mathrm{C}$. (ج) $15 - (-19) = 34$: أي نحو $34{}^{\circ}\mathrm{C}$. (د) اثنان مما يلي: ثاني أكسيد الكربون، وبخار الماء، والميثان.

تمرين 28.2 ★

طقس أم مناخ؟ (أ) أمطرت طوال يوم أمس. (ب) الصيف في هذه المنطقة حار جاف. (ج) كانت سنوات 2010–2019 أدفأ من سنوات 1980–1989 في العالم كله. (د) سيكون الأسبوع القادم باردًا.

حل

حل التمرين 28.2.

(أ) طقس. (ب) مناخ. (ج) مناخ (وتغير مناخ: تغيّر على مدى عقود). (د) طقس.

تمرين 28.3 ★

انظر إلى صورة قطعة العينة الجليدية. (أ) ما طول القطعة، وكم سنة من الثلج تحوي؟ (ب) جد متوسط سُمك طبقة سنة واحدة، بالسنتيمترات. (ج) لماذا يكون أعمق جليد في الغطاء الجليدي هو الأقدم؟

حل

حل التمرين 28.3.

(أ) $19\,\mathrm{cm}$، وإحدى عشرة سنة. (ب) $19 \div 11 \approx 1.7\,\mathrm{cm}$. (ج) يسقط ثلج كل سنة فوق ثلج السنوات السابقة، فكلما كانت الطبقة أعمق، كان سقوطها أبكر.

تمرين 28.4 ★

متوسط درجة حرارة شهر يوليو في بلدة على مدى 1991–2020 هو $21.0{}^{\circ}\mathrm{C}$. أعطِ شذوذ درجة الحرارة لشهر يوليو متوسطه (أ) $22.4{}^{\circ}\mathrm{C}$؛ (ب) $20.3{}^{\circ}\mathrm{C}$؛ (ج) $21.0{}^{\circ}\mathrm{C}$. (د) ماذا يعني الشذوذ السالب؟

حل

حل التمرين 28.4.

(أ) $22.4 - 21.0 = +1.4{}^{\circ}\mathrm{C}$. (ب) $20.3 - 21.0 = -0.7{}^{\circ}\mathrm{C}$. (ج) $0{}^{\circ}\mathrm{C}$. (د) أن ذلك الشهر كان أبرد من متوسطه على مدى 1991–2020.

تمرين 28.5 ★★

استعمل مخطط الأعمدة للعقود. (أ) أي العقود كانت أبرد من متوسط 1951–1980؟ (ب) اقرأ شذوذ عقد 1980–1989 وعقد 2010–2019. (ج) بكم ازداد الشذوذ بين هذين العقدين؟ (د) هل الارتفاع منتظم من عقد إلى الذي يليه على مدى السجل كله؟

حل

حل التمرين 28.5.

(أ) من عقد 1880–1889 إلى عقد 1930–1939، ثم عقدا 1950–1959 و1960–1969. (ب) نحو $0.25{}^{\circ}\mathrm{C}$ و$0.80{}^{\circ}\mathrm{C}$. (ج) $0.80 - 0.25 = 0.55{}^{\circ}\mathrm{C}$. (د) لا: فالعقود من 1880–1889 إلى 1910–1919 صارت أبرد قليلًا، وكان عقد 1950–1959 أبرد قليلًا من عقد 1940–1949؛ لكن منذ عقد 1970–1979 صار كل عقد أدفأ من الذي قبله.

تمرين 28.6 ★★

في ماونا لوا، كان المتوسط السنوي لثاني أكسيد الكربون $315.98\,\mathrm{ppm}$ عام 1959، و$324.62\,\mathrm{ppm}$ عام 1969، و$401.01\,\mathrm{ppm}$ عام 2015، و$427.35\,\mathrm{ppm}$ عام 2025. (أ) ما متوسط الارتفاع في السنة من 1959 إلى 1969؟ (ب) ومن 2015 إلى 2025؟ (ج) كم مرة كان الارتفاع أسرع في الفترة الثانية؟ (د) بكم في المئة ازداد ثاني أكسيد الكربون من 1959 إلى 2025؟

حل

حل التمرين 28.6.

(أ) $(324.62 - 315.98) \div 10 \approx 0.86\,\mathrm{ppm}$ في السنة. (ب) $(427.35 - 401.01) \div 10 \approx 2.63\,\mathrm{ppm}$ في السنة. (ج) $2.63 \div 0.86 \approx 3.1$: أي أسرع بنحو ثلاث مرات. (د) $(427.35 - 315.98) \div 315.98 \times 100 \approx 35~\%$.

تمرين 28.7 ★★

استعمل سجل الثمانمئة ألف سنة. (أ) اكتب 800 000 سنة بالترميز العلمي. (ب) منذ كم من الزمن تقريبًا كانت آخر مرة بلغ فيها الدفء مثل اليوم، قبل زمننا الدافئ؟ (ج) ما مستوى ثاني أكسيد الكربون الذي كان في الهواء حينئذ؟ (د) هل ترتفع درجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون وينخفضان في الأوقات نفسها؟

حل

حل التمرين 28.7.

(أ) $8 \times 10^5$ سنة. (ب) قبل نحو $120\,000$ إلى $130\,000$ سنة: فمنحنى درجة الحرارة يرتفع فوق 0 هناك. (ج) نحو $275\,\mathrm{ppm}$. (د) نعم: فقمم المنحنيين وقيعانهما تأتي في الأوقات نفسها.

تمرين 28.8 ★★

يرتفع البحر بنحو $3.2\,\mathrm{mm}$ في السنة. (أ) كم يكون ذلك في 10 سنوات، بالسنتيمترات؟ (ب) لو حافظ على هذا المعدل، فكم سيرتفع بين 2025 و2100؟ (ج) اذكر سببين لارتفاع البحر. (د) هل يرفع ذوبان الجليد البحري في المنطقة القطبية الشمالية البحر؟ علّل.

حل

حل التمرين 28.8.

(أ) $3.2 \times 10 = 32\,\mathrm{mm} = 3.2\,\mathrm{cm}$. (ب) $2100 - 2025 = 75$ سنة؛ $75 \times 3.2 = 240\,\mathrm{mm}$، أي نحو $24\,\mathrm{cm}$ (وأكثر إذا تسارع الارتفاع). (ج) ماء البحر يتمدد حين يسخن؛ والجليد على اليابسة يذوب فيسيل ماؤه إلى البحر. (د) لا: فالجليد البحري يطفو على البحر أصلًا، فذوبانه لا يرفعه.

تمرين 28.9 ★★

بكلمات الهيئة الحكومية الدولية، كم فرصة من 100، على الأقل، لكل عبارة أن تكون صحيحة؟ (أ) «من المرجح جدًا…» (ب) «من المرجح…» (ج) «من المؤكد تقريبًا…» (د) تكتب صحيفة «العلماء متأكدون من أن» عن عبارة يصفها التقرير بأنها مرجحة. ما الخطأ؟

حل

حل التمرين 28.9.

(أ) 90. (ب) 66. (ج) 99. (د) مرجح تعني 66 فرصة من 100 على الأقل، لا اليقين: فالصحيفة تجعل العبارة تبدو أوثق مما قاله العلماء.

تمرين 28.10 ★★

يقول صديق: «كان هذا الشتاء الأبرد منذ عشر سنوات حيث أعيش، إذن فالأرض لا تزداد احترارًا.» اشرح، مستعملًا الكلمات طقس ومناخ وعالمي، لماذا لا تصمد هذه الحجة.

حل

حل التمرين 28.10.

الشتاء البارد الواحد في مكان واحد طقس: فهو يخبر بما حدث خلال بضعة أشهر في بقعة واحدة. أما الاحترار العالمي فتغيّر في المناخ، يُقاس على مدى عقود، وهو عالمي: أي إنه المتوسط على الأرض كلها. وقد يحدث شتاء بارد هنا بينما الأرض في مجملها أدفأ من قبل، ومتوسطات العقود تواصل الارتفاع.

تمرين 28.11 ★★★

في أشد أوقات آخر عصر جليدي برودة، قبل نحو $2 \times 10^4$ سنة، كان الهواء يحوي نحو $190\,\mathrm{ppm}$ من ثاني أكسيد الكربون؛ وقبيل العصر الصناعي، نحو $280\,\mathrm{ppm}$؛ وفي 2025، نحو $427\,\mathrm{ppm}$. (أ) بكم ارتفع ثاني أكسيد الكربون من العصر الجليدي إلى العصر الصناعي، وفي كم سنة؟ (ب) بكم ارتفع من العصر الصناعي إلى 2025؟ اعتبر 1750 بداية العصر الصناعي. (ج) قارن الارتفاعين: في المقدار، وفي متوسط المعدل السنوي، مستعملًا الترميز العلمي. (د) ماذا تقول الهيئة الحكومية الدولية عن مستوى ثاني أكسيد الكربون اليوم مقارنةً بالماضي؟

حل

حل التمرين 28.11.

(أ) $280 - 190 = 90\,\mathrm{ppm}$، في نحو $2 \times 10^4$ سنة. (ب) $427 - 280 = 147\,\mathrm{ppm}$، في $2025 - 1750 = 275$ سنة. (ج) الارتفاع الثاني أكبر (147 مقابل 90 ppm). المعدلان: $90 \div (2 \times 10^4) = 4.5 \times 10^{-3}$ ppm في السنة، مقابل $147 \div 275 \approx 5.3 \times 10^{-1}$ ppm في السنة: أي أسرع بنحو 120 مرة. (د) أنه كان في 2019 أعلى منه في أي وقت خلال مليوني سنة على الأقل (بثقة عالية).

تمرين 28.12 ★★★

يعطي تقييم الهيئة الحكومية الدولية الاحترار المرصود من 1850–1900 إلى 2010–2019 بنحو $1.06{}^{\circ}\mathrm{C}$، والاحترار الناجم عن الإنسان بأنه يتراوح، على نحو مرجح، بين 0.8 و$1.3{}^{\circ}\mathrm{C}$ (وأفضل تقدير $1.07{}^{\circ}\mathrm{C}$)؛ أما الأسباب الطبيعية مجتمعة فيُعطى أثرها بين $-0.1$ و$+0.1{}^{\circ}\mathrm{C}$. (أ) قارن أفضل تقدير للاحترار الناجم عن الإنسان بالاحترار المرصود. (ب) هل يمكن للأسباب الطبيعية وحدها أن تفسر الاحترار المرصود؟ علّل. (ج) ماذا تعني مرجح في هذه الجملة؟

حل

حل التمرين 28.12.

(أ) متساويان تقريبًا: 1.07 مقابل $1.06{}^{\circ}\mathrm{C}$. فأفضل تقدير يقول إن التأثير البشري يفسر نحو الاحترار المرصود كله. (ب) لا: فالأسباب الطبيعية مجتمعة لم تغير درجة الحرارة إلا بمقدار $0.1{}^{\circ}\mathrm{C}$ على الأكثر، أي أقل بعشر مرات من الاحترار المرصود. (ج) 66 فرصة من 100 على الأقل لأن يقع الاحترار الناجم عن الإنسان بين 0.8 و$1.3{}^{\circ}\mathrm{C}$.

28.6 مسألة: ميزان حرارة الكوكب

مسألة 28.1

مسألة نهاية الأسبوع — يُحسب احترار الأرض من سجل ناسا لدرجة الحرارة، ثم يوضع جنبًا إلى جنب مع ثاني أكسيد الكربون والبحر

يعطي الجدول شذوذ درجة الحرارة العالمية في سجل ناسا (مقارنةً بمتوسط 1951–1980) لبعض مجموعات السنوات، وسجلات أخرى من الفصل.

متوسط الشذوذ، 1880–1899	$-0.22{}^{\circ}\mathrm{C}$
متوسط الشذوذ، 1951–1980	$0.00{}^{\circ}\mathrm{C}$
متوسط الشذوذ، 2015–2024	$0.98{}^{\circ}\mathrm{C}$
ثاني أكسيد الكربون في ماونا لوا، 1959 / 2025	$316\,\mathrm{ppm}$ / $427\,\mathrm{ppm}$
خط اتجاه مستوى البحر من الأقمار الصناعية، منذ 1993	$3.2\,\mathrm{mm}$ في السنة

الجزء الأول — العقود.

1. لماذا يساوي شذوذ الفترة 1951–1980 صفرًا تمامًا؟
2. هل كانت الفترة 1880–1899 أدفأ أم أبرد من 1951–1980؟ وبكم؟
3. هل كانت الفترة 2015–2024 أدفأ أم أبرد من 1951–1980؟ وبكم؟
4. احسب احترار الفترة 2015–2024 مقارنةً بالفترة 1880–1899.

الجزء الثاني — ثاني أكسيد الكربون.

5. بكم جزءًا في المليون ارتفع ثاني أكسيد الكربون بين 1959 و2025؟
6. بأي نسبة مئوية من قيمته عام 1959؟
7. في العينات الجليدية، لم يتجاوز ثاني أكسيد الكربون قط نحو $300\,\mathrm{ppm}$ في 800 000 سنة. فبكم تتجاوزها قيمة عام 2025؟
8. اشرح في جملتين كيف يسخّن مزيد من ثاني أكسيد الكربون في الهواء السطح.

الجزء الثالث — البحر.

9. كم ارتفع البحر من 1993 إلى 2025 بمعدل الجدول، بالسنتيمترات؟
10. اذكر سببي هذا الارتفاع.
11. تعطي الهيئة الحكومية الدولية احترار 2011–2020 مقارنةً بالفترة 1850–1900 بنحو $1.09{}^{\circ}\mathrm{C}$. فهل جوابك عن السؤال 4 من الحجم نفسه؟ اذكر سببًا واحدًا لاختلاف العددين قليلًا.
12. اكتب الجملة التي يمكن لصحفي علمي أن ينشرها: «منذ نهاية القرن التاسع عشر، ارتفعت حرارة سطح الأرض بنحو …»

حل

حل المسألة 28.1.

1. لأنها الفترة المرجعية: فالشذوذات تُقاس انطلاقًا من متوسطها هي.

2. أبرد، بمقدار $0.22{}^{\circ}\mathrm{C}$.

3. أدفأ، بمقدار $0.98{}^{\circ}\mathrm{C}$.

4. $0.98 - (-0.22) = 1.20{}^{\circ}\mathrm{C}$.

5. $427 - 316 = 111\,\mathrm{ppm}$.

6. $111 \div 316 \times 100 \approx 35~\%$.

7. $427 - 300 = 127\,\mathrm{ppm}$.

8. يمتص ثاني أكسيد الكربون جزءًا من الأشعة تحت الحمراء التي يطلقها السطح الدافئ ويعيد جزءًا منها نحو الأسفل. ومع وجود مزيد منه في الهواء، تعود طاقة أكبر إلى السطح، فيسخن.

9. $2025 - 1993 = 32$ سنة؛ $32 \times 3.2 \approx 102\,\mathrm{mm}$، أي نحو $10\,\mathrm{cm}$.

10. ماء البحر الذي يسخن يتمدد؛ والجليد على اليابسة (الأنهار الجليدية والأغطية الجليدية) يذوب في البحر.

11. نعم، من الحجم نفسه: نحو $1.2{}^{\circ}\mathrm{C}$ مقابل $1.09{}^{\circ}\mathrm{C}$. ويختلفان قليلًا لأن الفترتين ليستا متطابقتين (1880–1899 بدلًا من 1850–1900؛ و2015–2024 بدلًا من 2011–2020: والسنوات الأحدث كانت أدفأ)، ولأن الهيئة الحكومية الدولية تجمع عدة سجلات، لا سجل ناسا وحده.

12. «منذ نهاية القرن التاسع عشر، ارتفعت حرارة سطح الأرض بنحو $1.2{}^{\circ}\mathrm{C}$.»