دراسة توزيع درجة حرارة سطح البحر في ظاهرتي النينيو واللانينا
بنداهولوان
تُعدّ درجة حرارة سطح البحر من أهمّ العوامل المؤثرة في نظام مناخ الأرض. إذ يخزّن المحيط كميات هائلة من الطاقة الحرارية ويطلقها، لذا فإنّ التغيرات الطفيفة في درجة حرارة سطح البحر قد تُحدث تغييرات في دوران الغلاف الجوي على نطاق إقليمي وعالمي. وفي سياق المناخات الاستوائية، ترتبط دراسة درجة حرارة سطح البحر ارتباطًا وثيقًا بظاهرتي النينيو واللانينا، وهما جزء من نظام التذبذب الجنوبي للنينيو (ENSO). ويُعدّ التذبذب الجنوبي للنينيو ظاهرة مناخية طبيعية تحدث بشكل رئيسي في المحيط الهادئ الاستوائي، ولها تأثير واسع النطاق على هطول الأمطار ودرجة حرارة الهواء والرياح والعواصف الاستوائية، وحتى إنتاجية مصائد الأسماك.
تتناول هذه المقالة كيفية تشكل وتغير توزيعات درجة حرارة سطح البحر خلال ظاهرتي النينيو واللانينا، والمؤشرات المستخدمة لرصد هذه الظواهر، والآليات الفيزيائية التي تربط المحيط بالغلاف الجوي، وآثارها على المنطقة الإندونيسية.
المفاهيم الأساسية لدرجة حرارة سطح البحر وتوزيعها
درجة حرارة سطح المحيط (SST) هي درجة حرارة الطبقة السطحية للمحيط، وتُقاس عادةً على أعماق تتراوح من بضعة ملليمترات إلى عدة أمتار. يتأثر توزيع درجة حرارة سطح المحيط بالإشعاع الشمسي، والتبخر، والتبادل الحراري مع الغلاف الجوي، والتيارات المحيطية، والخلط الناتج عن الرياح. في المناطق الاستوائية، تكون درجة حرارة سطح المحيط عادةً أعلى نظرًا لارتفاع كمية الإشعاع الشمسي المُمتص على مدار العام. مع ذلك، لا تتساوى جميع درجات حرارة سطح المحيط في المناطق الاستوائية، إذ يمكن للتيارات المحيطية، والتيارات الصاعدة، وأنماط الرياح التجارية أن تُنتج جيوبًا من المياه الدافئة، بالإضافة إلى مناطق باردة نسبيًا.
في المحيط الهادئ الاستوائي، يكون توزيع درجة حرارة سطح البحر في الظروف الطبيعية غير متماثل: فالجزء الغربي (بالقرب من إندونيسيا وبابوا غينيا الجديدة) أكثر دفئًا نسبيًا، بينما الجزء الشرقي (بالقرب من سواحل بيرو والإكوادور) أكثر برودة. ويعود هذا التفاوت إلى هبوب الرياح التجارية من الشرق إلى الغرب، مما يدفع المياه الدافئة إلى التراكم في غرب المحيط الهادئ، بينما تصعد المياه الباردة من الطبقات السفلى في شرق المحيط الهادئ.
ظاهرة النينيو: العلاقة بين المحيط والغلاف الجوي
لا تُعدّ ظاهرة النينيو مجرد شذوذ في درجة حرارة المحيط، بل هي تفاعل ثنائي الاتجاه بين المحيط والغلاف الجوي. تؤثر التغيرات في درجة حرارة سطح البحر على تكوين السحب ومراكز الحمل الحراري في الغلاف الجوي الاستوائي. في المقابل، تُعدّل التغيرات في أنماط الرياح التيارات السطحية، وعمق الطبقة الحرارية (الحد الفاصل بين المياه السطحية الدافئة والمياه القاعية الباردة)، وشدة التيارات الصاعدة.
في ظل الظروف "المحايدة"، يقع مركز الحمل الحراري الأكثر نشاطًا فوق غرب المحيط الهادئ الدافئ. وتدفع دورة ووكر - وهي نمط دوران جوي من الشرق إلى الغرب في المناطق الاستوائية - الهواء إلى أعلى فوق هذه المنطقة الدافئة، ثم تتحرك شرقًا في الطبقات العليا، وتهبط فوق شرق المحيط الهادئ، وتعود غربًا بالقرب من السطح مع الرياح التجارية.
توزيع طائرة أسرع من الصوت خلال ظاهرة النينيو
تتميز ظاهرة النينيو بارتفاع غير طبيعي في درجات حرارة سطح البحر في وسط وشرق المحيط الهادئ. وعادةً ما يكون هذا الارتفاع واضحًا في منطقة مؤشر النينيو، وخاصةً منطقة النينيو 3.4 (حوالي 5 درجات شمالًا - 5 درجات جنوبًا و170 درجة غربًا - 120 درجة غربًا)، والتي تُستخدم غالبًا كمؤشر عملي.
الآليات الفيزيائية الرئيسية
1. ضعف الرياح التجارية: عندما تضعف الرياح التجارية، يقل اندفاع المياه الدافئة غرباً. وتعود بعض المياه الدافئة التي كانت تتراكم سابقاً في الغرب إلى الوسط والشرق.
٢- تغيرات في عمق الطبقة الحرارية: يزداد عمق الطبقة الحرارية في شرق المحيط الهادئ، مما يسمح للتيارات الصاعدة بجلب مياه أكثر دفئًا من المعتاد. ونتيجة لذلك، يقل تبريد سطح الماء في الشرق.
3. تأثير بيركنز: يؤدي ارتفاع درجة حرارة سطح البحر في الشرق إلى تحول تيارات الحمل الحراري شرقًا، مما يزيد من ضعف الرياح التجارية. ويؤدي ضعف الرياح التجارية بدوره إلى تضخيم ارتفاع درجة حرارة سطح البحر. وهذا يخلق حلقة تغذية راجعة إيجابية تسمح بتطور ظاهرة النينيو.
نمط التوزيع
في ذروة ظاهرة النينيو، يمتد "لسان من المياه الدافئة" من وسط المحيط الهادئ باتجاه سواحل أمريكا الجنوبية، ويتقلص الفارق في درجات الحرارة بين الشرق والغرب. وقد تنتشر شذوذات درجات حرارة سطح البحر الإيجابية على نطاق واسع وتستمر لأشهر. ولا تتشابه ظاهرة النينيو دائمًا؛ فهناك نوعان: "نينيو شرق المحيط الهادئ" (حيث يسود الاحترار في الشرق)، و"نينيو وسط المحيط الهادئ/مودوكي" (حيث يكون الاحترار أقوى في الوسط)، ولكل منهما تأثيرات مختلفة على أنماط الطقس الإقليمية.
توزيع طائرة أسرع من الصوت خلال ظاهرة النينيا
ظاهرة لا نينا هي المرحلة المعاكسة، وتتميز بانخفاض غير طبيعي في درجات حرارة سطح البحر في وسط وشرق المحيط الهادئ. خلال ظاهرة لا نينا، تتعزز الظروف "الطبيعية": حيث يسخن غرب المحيط الهادئ ويبرد شرقه.
الآليات الفيزيائية الرئيسية
1. تعزيز الرياح التجارية: تدفع الرياح التجارية الأقوى المزيد من المياه الدافئة غربًا، مما يزيد من تراكم المياه الدافئة حول إندونيسيا.
2. تيارات صاعدة أكثر كثافة: في شرق المحيط الهادئ، تزيد الرياح الأقوى من صعود المياه الباردة، مما يؤدي إلى انخفاض درجات حرارة سطح البحر.
3. تعزيز دوران ووكر: لا يزال الحمل الحراري هو السائد في الغرب، مما يزيد من هطول الأمطار في إندونيسيا والمناطق المحيطة بها، بينما يميل وسط شرق المحيط الهادئ إلى أن يكون أكثر جفافاً.
نمط التوزيع
تتميز ظاهرة لا نينا بانخفاضات واسعة النطاق في درجة حرارة سطح البحر في وسط وشرق المحيط الهادئ الاستوائي، مما يؤدي غالبًا إلى تشكيل نمط "لسان بارد" أكثر وضوحًا من الظروف المحايدة. في المقابل، قد تشهد مياه غرب المحيط الهادئ والمياه الإندونيسية ارتفاعات في درجة حرارة سطح البحر، مما يوفر كمية كبيرة من الطاقة لتكوين السحب الماطرة.
طريقة رصد وتحليل توزيع درجة حرارة سطح البحر
تتضمن دراسات توزيعات درجة حرارة سطح البحر في ضوء ظاهرة النينيو/التذبذب الجنوبي عمومًا مزيجًا من البيانات الرصدية والتحليل المكاني الزمني:
1. أقمار الاستشعار عن بعد: يمكن لأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء والميكروويف رسم خرائط درجة حرارة سطح البحر عالميًا بدقة عالية نسبيًا. وتُعد بيانات الأقمار الصناعية ضرورية لرصد توزيع الشذوذات، وتدرجات درجات الحرارة، والتطور الشهري.
2. العوامات وعوامات أرغو: توفر شبكات العوامات مثل TAO/TRITON في المحيط الهادئ الاستوائي وأرغو بيانات درجة الحرارة حتى أعماق مئات الأمتار، مما يساعد على تقييم التغيرات في الطبقة الحرارية و"محتوى حرارة المحيط".
3. مؤشرات ENSO: غالبًا ما يتم استخدام مؤشر Niño 3.4 ومؤشر التذبذب الجنوبي (SOI) ومؤشر النينيو المحيطي (ONI) لتحديد طور وشدة ومدة ظاهرة النينيو/النينيا.
4. شذوذ درجة حرارة سطح البحر: عادةً ما يحسب التحليل الفرق في درجة حرارة سطح البحر عن المناخ (المتوسط طويل الأجل) لتحديد أنماط الاحترار/التبريد غير العادية.
في البحث، تُستخدم التصورات مثل خرائط شذوذ درجة حرارة سطح البحر، ومخططات هوفمولر (الوقت مقابل خط الطول)، وتحليل الارتباط مع هطول الأمطار والرياح في المناطق المختلفة غالبًا لفهم العلاقات المكانية المتبادلة لظاهرة النينيو.
تأثير توزيع درجة حرارة سطح البحر الناتج عن ظاهرة النينيو على إندونيسيا
يُعد موقع إندونيسيا في منطقة بحرية استوائية شديد الحساسية لتغيرات مراكز الحمل الحراري. فخلال ظاهرة النينيو، يؤدي ارتفاع درجة حرارة وسط شرق المحيط الهادئ إلى تحويل مركز تكوّن السحب بعيدًا عن إندونيسيا. وتشمل الآثار الشائعة انخفاض هطول الأمطار، وزيادة احتمالية الجفاف، واضطرابات زراعية، واحتمالية نشوب حرائق في الغابات والأراضي. وفي بعض الحالات الشديدة، قد يطول موسم الجفاف ويتأخر موسم الأمطار.
على النقيض من ذلك، خلال ظاهرة لا نينا، تميل المياه المحيطة بإندونيسيا إلى أن تكون أكثر دفئًا، مما يُحفز التبخر وتكوّن السحب. وهذا بدوره يزيد من هطول الأمطار، ويرفع من خطر الفيضانات والانهيارات الأرضية، ويؤدي إلى زيادة تواتر الظواهر الجوية المتطرفة، كالأمطار الغزيرة. مع ذلك، لا يقتصر تأثير هذه الظاهرة في إندونيسيا على ظاهرة النينيو/التذبذب الجنوبي (ENSO) فحسب؛ بل تُؤثر عوامل أخرى، مثل ثنائي القطب في المحيط الهندي، والرياح الموسمية بين آسيا وأستراليا، والديناميكيات المحلية (التضاريس والتيارات الإقليمية)، على الاستجابة أيضًا.
استنتاج
يُعدّ توزيع درجة حرارة سطح البحر عاملاً أساسياً لفهم تطور ظاهرتي النينيو واللانينا، إذ تلعب درجة حرارة سطح البحر دوراً مباشراً في تنظيم تبادل الطاقة بين المحيط والغلاف الجوي وتحديد مواقع الحمل الحراري الاستوائي. تتميز ظاهرة النينيو بارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة سطح البحر في وسط وشرق المحيط الهادئ نتيجة ضعف الرياح التجارية، وتعمق الطبقة الحرارية في الشرق، وتأثير بيركنز. أما ظاهرة اللانينا، فتُعزز التدرج الحراري بين الغرب والشرق من خلال تقوية الرياح التجارية وظاهرة الصعود، مما يجعل شرق المحيط الهادئ أكثر برودة والمياه الإندونيسية أكثر دفئاً نسبياً.
يُوفّر رصد ظاهرة النينيو/التذبذب الجنوبي (ENSO) من خلال خرائط شذوذ درجة حرارة سطح البحر، ومؤشر النينيو 3.4/ONI، وقياسات عمود مياه البحر، أساسًا جوهريًا للتنبؤات المناخية الموسمية. بالنسبة لإندونيسيا، يُعدّ فهم توزيع درجة حرارة سطح البحر المرتبط بظاهرة النينيو/التذبذب الجنوبي أمرًا بالغ الأهمية للتخفيف من مخاطر الجفاف والفيضانات وانعدام الأمن الغذائي وغيرها من الكوارث الهيدروميتورولوجية. ومع تحسين البحوث ودمج بيانات الأقمار الصناعية والقياسات الميدانية، يُمكن لدراسات درجة حرارة سطح البحر أن تُحسّن دقة التنبؤات المناخية وتُعزّز قدرة المجتمعات على التكيّف مع تقلبات المناخ.
