از دست دادن یخ قطب جنوب محصور شده است و بارش برف اضافی آن را نجات نخواهد داد - مناطق ساحلی کم ارتفاع در جاهای دیگر آسیب خواهند دید

نوشته یوچنگ لین، رابرت کوپ، مکالمه

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

افزایش سطح دریا یکی از بارزترین نشانه های تغییرات آب و هوایی است که جوامع ساحلی کم ارتفاع در سراسر جهان را تهدید می کند. امروزه حدود 1 میلیارد نفر در مناطق ساحلی زندگی می کنند. حدود 100 میلیون نفر در فاصله 1 متری (3.3 فوت) از سطح دریا زندگی می کنند که به شدت در معرض سیل های ساحلی قرار دارند.

در درازمدت، وقتی صحبت از افزایش سطح آب در آینده می‌شود، یک مکان بیش از هر مکان دیگری اهمیت دارد: قطب جنوب.

قاره یخ زده به اندازه کافی یخ در خود جای می دهد که سطح آب دریاها را حدود 190 فوت (58 متر) افزایش دهد. با این حال دانشمندان بر سر یک سوال اساسی اختلاف نظر دارند: آیا قطب جنوب بیشتر از آنچه در این قرن از دست می دهد یخ خواهد داشت یا بیشتر از آنچه که به دست می آورد یخ از دست می دهد؟

در مطالعه جدیدی که در مجله علمی Nature Geoscience منتشر شده است، صدها هزار آینده بالقوه و تأثیر هر یک بر روی صفحه یخی را بررسی کردیم.

ما متوجه شدیم که از دست دادن یخ قطب جنوب در این قرن حبس شده است - حتی اگر جهان گرمایش جهانی را به 1.5 درجه سانتیگراد (2.7 درجه فارنهایت) محدود کند، جاه طلبانه ترین هدف توافقنامه بین المللی آب و هوای پاریس در سال 2015.

آینده صفحه یخی قطب جنوب به زنجیره ای از رویدادها بستگی دارد.

انتشار گازهای گلخانه ای از وسایل نقلیه، نیروگاه های زغال سنگ و گاز طبیعی و سایر منابع در سراسر جهان تعیین می کند که اقیانوس و هوای اطراف قطب جنوب چقدر گرم است. این گرم شدن نشان می‌دهد که چگونه قفسه‌های یخی در اطراف حاشیه‌های قاره ذوب می‌شوند و یخچال‌های پشت سرشان با چه سرعتی بر روی سنگ می‌لغزند. وقتی آن قفسه های یخی نازک می شوند یا فرو می ریزند، مطالعات نشان می دهد که جریان یخچال سرعت بیشتری می گیرد.

هر مرحله متکی بر فرضیاتی است که دانشمندان هنوز روی آنها توافق نکرده اند، مانند چگونگی فروپاشی قفسه های یخی. مفروضات مختلف پاسخ‌های متفاوتی می‌دهند، و از آنجا که هر مرحله، مرحله بعدی را تغذیه می‌کند، تفاوت‌ها افزایش می‌یابد – چیزی که دانشمندان آن را عدم قطعیت آبشاری می‌نامند. در نتیجه، تیم‌های تحقیقاتی در سرتاسر جهان نمی‌توانند در مورد اینکه قطب جنوب در این قرن یخ‌ها را از دست می‌دهد یا خیر، به توافق برسند.

برف بخشی از پازل است. هوای گرمتر رطوبت بیشتری را در خود نگه می دارد، بنابراین با افزایش دما، احتمالا برف بیشتری در قطب جنوب خواهد بارید. در برخی پیش بینی ها، آن برف اضافی بیشتر از یخ از دست رفته در اقیانوس در حال گرم شدن است و ورقه یخی در واقع رشد می کند.

یک دلیل بزرگ برای این اختلاف نظر مداوم هزینه محاسبات است.

هر شبیه سازی ورقه یخ تنها با یک مجموعه فرضیات برای هر مرحله در زنجیره اجرا می شود، از میزان گاز گلخانه ای که ما منتشر می کنیم تا نحوه رفتار یخ. یک اجرا می تواند یک ابر رایانه را برای روزها مشغول نگه دارد، بنابراین هیچ تیمی نمی تواند هر ترکیب قابل قبولی را آزمایش کند.

تیم ما متشکل از دانشمندان داده، یخ‌شناسان و اقیانوس‌شناسان یک میانبر انتخاب کردند. یک پروژه بین المللی به نام Ice Sheet Model Intercomparison Project یا ISMIP6، آرشیو بزرگی از شبیه سازی های قطب جنوب ساخته است که نشان می دهد یخ در شرایط مختلف چگونه واکنش نشان می دهد. ما یک مدل یادگیری ماشینی مبتنی بر فیزیک را در آن آرشیو آموزش دادیم تا بدانیم چگونه نتیجه هر شبیه‌سازی به فرضیات فیزیکی آن بستگی دارد، مانند اینکه چگونه یخ به راحتی روی سنگ می‌لغزد.

مدل یادگیری ماشینی در کسری از ثانیه کاری را انجام می‌دهد که مدل‌های اصلی چند روز طول می‌کشد و تغییرات سطح دریا را با دقتی مشابه پیش‌بینی می‌کند.

این سرعت به ما اجازه می‌دهد میلیون‌ها ترکیب را اجرا کنیم و صدها هزار آینده احتمالی را در برابر داده‌های ماهواره‌هایی که ورقه‌های یخی را از فضا با حس کردن تغییرات کوچک در گرانش زمین وزن می‌کنند، بررسی کنیم. تنها سناریوهایی که می‌توانستند با آنچه ماهواره‌ها از سال 2002 تاکنون دیده‌اند، مطابقت داشته باشند، این کاهش را ایجاد کردند.

سناریوهایی که نتیجه را در یک جهت نشان می‌دهند: قطب جنوب بیش از آنچه در این قرن به دست می‌آورد، یخ بیشتری از دست خواهد داد، حتی اگر بشریت بتواند گرمایش زمین را به 1.5 درجه سانتیگراد محدود کند.

این بدان معناست که قطب جنوب بیشتر به افزایش سطح دریا کمک خواهد کرد که در حال حاضر به دلیل ذوب شدن یخ های گرینلند و یخچال های طبیعی کوهستانی و با گرم شدن دمای اقیانوس ها که باعث انبساط آب می شود، ایجاد شده است.

بزرگترین درس های مطالعه ما این است که انتشار گازهای گلخانه ای مهم است و بارش برف اضافی قطب جنوب را نجات نخواهد داد. هر تن گاز گلخانه‌ای که امروزه انسان‌ها می‌توانند از انتشار آن اجتناب کنند، میزان یخ‌های قطب جنوب را که در قرن حاضر از دست می‌دهند، کاهش می‌دهد و سود آن - افزایش آهسته‌تر و کمتر سطح دریا - برای صدها سال باقی می‌ماند.

در سناریویی با انتشار بسیار بالا، نتایج ما یک اثر دومینوی بالقوه سریع‌تر را نشان می‌دهد. یک اقیانوس که به سرعت گرم می شود، قفسه های یخی را نازک می کند، قفسه های ضعیف از هم جدا می شوند و یخ یخچال سریعتر به اقیانوس می ریزد. هر مرحله مرحله بعدی را آسان تر می کند. این مراحل روی هم می‌توانند تا سال 2100 تنها از قطب جنوب تا 10 اینچ (25 سانتی‌متر) افزایش سطح آب دریاها را اضافه کنند که برای سیل دائمی خانه‌های بیش از 10 میلیون نفر کافی است.

از بین بیش از 20 فرض فیزیکی در مورد قطب جنوب، سه مورد برای درک افزایش سطح دریا در آینده مهم هستند: چگونه قفسه های یخی به گرم شدن اقیانوس واکنش نشان می دهند، چگونه یخ بر روی سنگ می لغزد و با چه سرعتی اقیانوس و هوای اطراف قطب جنوب گرم می شود. به دست آوردن درک بهتر از این فرآیندها بیشترین کمک را برای تشدید پیش بینی های سطح دریا خواهد داشت.

برخی از فرآیندها در شبیه‌سازی‌های امروزی گم شده‌اند، بنابراین مدل یادگیری ماشینی ما نمی‌تواند درباره آنها بیاموزد - برای مثال، چگونه یخ می‌شکند و می‌شکند، و چگونه رودخانه‌ها و دریاچه‌های زیر لایه یخ در طول زمان تغییر می‌کنند. هر یک از اینها می تواند درک ما را از سرعت رسیدن یخ قطب جنوب به دریا و اینکه آیا جوامع ساحلی زمان کافی برای سازگاری دارند تغییر دهد.

آنچه مطالعه ما ارائه می دهد، راه بسیار سریع تری برای آزمایش ترکیبی از مفروضات است که برای شبیه سازی یک به یک بسیار پرهزینه هستند. این یک مبنای واضح‌تر برای تصمیم‌گیری‌هایی است که جوامع ساحلی در سراسر جهان از قبل باید بگیرند.

یوچنگ لین و همکاران، از دست دادن جرم ورقه یخی قطب جنوب تا پایان قرن بیست و یکم، علوم زمین طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41561-026-02102-1

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.