دوره‌های طبیعی در محور چرخشی زمین و مدار آن به دور خورشید باعث تغییرات اقلیمی می‌شوند. اکنون، پژوهشگران توانسته‌اند نقاط خاصی از این چرخه‌ها را با زمان‌بندی دوره‌های یخبندان مطابقت دهند.
الگوی پیشروی و عقب‌نشینی صفحات یخی در دوره‌های یخبندان و بین آن‌ها با برخی پارامترهای مداری زمین به دور خورشید مطابقت دارد. این موضوع به دانشمندان امکان داده تا پیش‌بینی کنند که یخبندان بعدی باید ۱۰,۰۰۰ سال دیگر رخ دهد.
استفن بارکر از دانشگاه کاردیف در ولز، که سرپرست این مطالعه بوده، در بیانه ای می‌گوید:
“الگویی که کشف کردیم آن‌قدر قابل تکرار بود که توانستیم پیش‌بینی دقیقی از زمان وقوع هر دوره بین‌یخبندانی در یک میلیون سال گذشته و مدت‌زمان هر یک ارائه دهیم. این موضوع مهم است زیرا تأیید می‌کند که چرخه‌های طبیعی تغییرات اقلیمی در زمین در بازه‌های ده‌ها هزار سال عمدتاً قابل پیش‌بینی هستند و تصادفی یا آشفته نیستند.”
بااین‌حال، هنوز نیازی نیست برای سرمای شدید آماده شوید، زیرا اثرات طولانی‌مدت تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی ممکن است از وقوع یخبندان بعدی جلوگیری کند.
چرخه‌های طبیعی و تأثیر آن‌ها بر اقلیم
سیاره ما همیشه در چرخه‌های گرم و سرد، یخبندان‌ها و دوره‌های بین‌یخبندانی قرار داشته است. این چرخه‌ها از تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی جدا هستند، که کاملاً مستند و غیرقابل انکار بوده و تا حد زیادی بر چرخه‌های طبیعی زمین غلبه کرده است.
این چرخه‌های طبیعی از تغییرات در سه ویژگی زمین و مدار آن به دور خورشید ناشی می‌شوند که به طور کلی “چرخه‌های میلانکوویچ” نامیده می‌شوند. این نام از فیزیکدان صربستانی، میلون میلانکوویچ، گرفته شده که در اوایل قرن بیستم آن‌ها را توصیف کرد.
سه عامل کلیدی در این چرخه‌ها عبارت‌اند از:
- انحراف محوری (Obliquity):
این عامل به میزان کجی محور چرخش زمین اشاره دارد. اگر خطی فرضی از میان زمین و محور چرخشی آن رسم کنیم، زاویه این خط با صفحه مداری منظومه شمسی، انحراف محوری نامیده می‌شود. در حال حاضر این زاویه ۲۳.۴ درجه است، اما طی تاریخ، در یک چرخه ۴۰,۰۰۰ ساله بین ۲۲.۱ تا ۲۴.۵ درجه متغیر بوده است. - پیشروی محور چرخشی (Precession):
این پدیده به “لرزش” یا “تلوتلو خوردن” محور چرخشی زمین اشاره دارد. اگر از بالا به یکی از قطب‌های زمین نگاه کنیم، طی یک دوره ۲۱,۰۰۰ ساله، این خط فرضی دایره‌ای را طی می‌کند، مشابه چرخش یک فرفره در حال چرخیدن. این حرکت باعث تغییر ستاره قطبی در طول زمان می‌شود. - شکل مدار زمین (Eccentricity):
مدار زمین گاهی کمی بیضوی‌تر یا دایره‌ای‌تر می‌شود (فاصله میانگین زمین تا خورشید ثابت می‌ماند). این تغییرات باعث ایجاد دو چرخه ۱۰۰,۰۰۰ و ۴۰۰,۰۰۰ ساله در اقلیم زمین می‌شود. به عنوان مثال، در حال حاضر تابستان نیمکره جنوبی زمانی رخ می‌دهد که زمین نزدیک‌ترین فاصله را به خورشید دارد، اما در آینده، تابستان نیمکره شمالی زمانی خواهد بود که زمین به خورشید نزدیک‌تر است.
چرخه‌های میلانکوویچ در اثر ترکیب تأثیرات گرانشی خورشید، مشتری و تا حدی سایر سیارات بر زمین ایجاد می‌شوند. اینکه این چرخه‌ها بر اقلیم زمین تأثیر می‌گذارند، موضوعی غیرقابل بحث است، اما تطبیق دقیق اثرات آن‌ها با شروع یخبندان‌ها یا پایان آن‌ها چالش‌برانگیز بوده، زیرا تعیین دقیق زمان وقوع این رویدادها در سوابق زمین‌شناسی میلیون‌ها سال گذشته دشوار است.
پیش‌بینی وقوع یخبندان بعدی و تأثیر تغییرات اقلیمی انسانی بر الگوهای جوی
پژوهش جدیدی یک سوابق یک‌میلیون‌ساله از صفحات یخی و دمای اعماق اقیانوس‌ها را با دقت کافی مدل‌سازی کرده تا بتواند آن‌ها را به فازهای خاصی از چرخه‌های میلانکوویچ تطبیق دهد.
لورین لیسیسکی، دیرینه‌اقلیم‌شناس از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، که یکی از اعضای تیم تحقیقاتی است، می‌گوید:
“ما الگویی کاملاً پیش‌بینی‌پذیر برای زمان‌بندی تغییرات اقلیمی زمین بین یخبندان‌ها و دوره‌های گرم بین‌یخبندانی کشف کردیم.”
استفن بارکر اضافه می‌کند:
“ما از اینکه چنین ردپای واضحی از پارامترهای مداری بر سوابق اقلیمی دیده شد، شگفت‌زده شدیم. باور این موضوع که این الگو تاکنون دیده نشده بود، دشوار است.”
به طور خاص، آن‌ها دریافتند که پایان هر دوره یخبندان (آخرین مورد آن ۱۱,۷۰۰ سال پیش) به دلیل ترکیبی از:
- تغییرات پیشروی محوری، که بر گرمایش اوج تابستانی در نیمکره شمالی تأثیر می‌گذارد، و
- تغییرات انحراف محوری، که میزان کل انرژی دریافتی از خورشید در عرض‌های جغرافیایی بالا را تنظیم می‌کند، رخ می‌دهد.
همچنین، مشخص شد که تنها عامل آغاز یک دوره یخبندان جدید، تغییرات در انحراف محوری است.
با این دانش، تیم بارکر پیش‌بینی کرد که یخبندان بعدی، به‌طور طبیعی، باید ۱۰,۰۰۰ سال دیگر رخ دهد.
اما تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی ممکن است به‌قدری ماندگار باشند که مانع وقوع یخبندان بعدی شوند.
“احتمال اینکه زمین در ۱۰,۰۰۰ سال آینده به یک دوره یخبندان وارد شود بسیار کم است، زیرا انتشار دی‌اکسید کربن انسانی مسیر اقلیم را از روند طبیعی خود منحرف کرده است و این تغییرات اثرات بلندمدتی بر آینده خواهند داشت.”
— گرگور کنور از مرکز پژوهشی هلمهولتز برای تحقیقات قطبی و دریایی در آلمان.
پیش‌بینی‌پذیری الگوی کشف‌شده توسط تیم بارکر به آن‌ها اجازه داده تا یک خط پایه برای روند طبیعی اقلیم زمین در ۲۰,۰۰۰ سال آینده، بدون درنظرگرفتن تأثیرات انسانی، ایجاد کنند.
گام بعدی این است که بررسی کنند چگونه تغییرات اقلیمی انسانی این روند طبیعی را منحرف کرده است تا تأثیرات گرمایش جهانی در آینده بهتر کمی‌سازی شود.
بارکر می‌گوید:
“حال که می‌دانیم اقلیم در این بازه‌های زمانی عمدتاً قابل پیش‌بینی است، می‌توانیم از تغییرات گذشته برای درک بهتر آینده استفاده کنیم. این موضوع برای تصمیم‌گیری‌های امروزی درباره انتشار گازهای گلخانه‌ای حیاتی است، زیرا همین تصمیمات آینده اقلیم را تعیین خواهند کرد.”
این یافته‌ها در ۱۰ اسفند در مجله Science منتشر شده‌اند.
