خطای نگران‌کننده مدل‌های اقلیمی؛ ذوب یخ‌های شمالگان ممکن است شدیدتر باشد

بررسی رسوبات باستانی ۶هزار ساله نشان می‌دهد که وسعت یخ‌های زمستانی شمالگان ممکن است یک میلیون کیلومتر مربع کمتر از پیش‌بینی‌های قبلی باشد.

آینده‌ی یخ‌های دریایی در اقیانوس منجمد شمالی ممکن است از پیش‌بینی‌های فعلی نگران‌کننده‌تر باشد. پژوهشی تازه نشان می‌دهد که مدل‌های اقلیمی احتمالاً وسعت یخ‌های زمستانی این منطقه را بیش از مقدار واقعی برآورد می‌کنند؛ خطایی که می‌تواند باعث شود میزان کاهش یخ‌های قطبی در آینده کمتر از واقعیت پیش‌بینی شود.

در مطالعه، پژوهشگران شواهدی از دوره‌ای گرم در حدود ۶هزار سال پیش را بررسی کردند و دریافتند که یخ‌های زمستانی شمالگان ممکن است در آینده، حدود یک میلیون کیلومتر مربع کمتر از برآوردهای پیشین باشند.

یخ‌های اقیانوس منجمد شمالی در بهار و تابستان ذوب می‌شوند و معمولاً در سپتامبر به کمترین وسعت سالانه خود می‌رسند. در این زمان، بخش‌های گسترده‌ای از اقیانوس که پیش‌تر زیر پوشش یخ بودند، نمایان می‌شوند. با کاهش دما، یخ‌ها دوباره گسترش پیدا می‌کنند و معمولاً در ماه مارس به بیشترین وسعت سالانه خود می‌رسند.

مدل‌های اقلیمی هنوز در بازسازی دقیق تغییرات یخ‌های زمستانی با دشواری روبه‌رو هستند

بااین‌حال، بازگشت یخ‌ها در زمستان لزوماً به معنای احیای پوشش یخی گذشته نیست. یخ‌های دریایی ممکن است نازک‌تر، جوان‌تر و کم‌وسعت‌تر از گذشته باشند. این تغییرات فقط به سطح یخ‌ها محدود نمی‌شوند؛ پوشش یخی زمستانی بر میزان گرمایی نیز که از اقیانوس به جو منتقل می‌شود، تأثیر می‌گذارد و در نتیجه، بخشی مهم از سامانه اقلیمی شمالگان به شمار می‌رود.

با وجود عقب‌نشینی چشمگیر یخ‌های قطبی در تابستان، مدل‌های اقلیمی هنوز در بازسازی دقیق تغییرات یخ‌های زمستانی با دشواری روبه‌رو هستند. پژوهشگران برای بررسی این مشکل، به سراغ شواهدی رفتند که در رسوبات اقیانوسی از هزاران سال پیش باقی مانده‌اند.

تیم پژوهشی نشانگرهای زیستی شیمیایی تولیدشده به‌وسیله جلبک‌های ساکن یخ‌های دریایی را بررسی کرد. این ترکیبات در مغزه‌های رسوبات اقیانوسی حفظ شده بودند و به دوره هولوسن میانی، حدود ۶هزار سال پیش، تعلق داشتند. در آن دوره، تغییرات تدریجی مدار زمین توزیع نور خورشید را تغییر داده و وسعت یخ‌های دریایی شمالگان کاهش یافته بود. پژوهشگران با تحلیل ردپای شیمیایی باقی‌مانده در رسوبات توانستند شرایط گذشته یخ‌های دریایی را بازسازی کنند.

سپس بازسازی‌ها را با شبیه‌سازی‌های ۲۷ مدل اقلیمی از همان دوره مقایسه کردند تا دقت مدل‌ها در بازنمایی تغییرات یخ‌های قطبی را بسنجند. نتیجه مقایسه روشن بود: مدل‌ها وسعت یخ‌های زمستانی را بیشتر از مقداری برآورد کرده بودند که شواهد رسوبات نشان می‌داد.

بیشترین میزان سوگیری و فقدان قطعیت در مدل‌های اقلیمی، به شبیه‌سازی یخ‌های زمستانی مربوط می‌شود. بااین‌حال، پژوهشگران موفق شده‌اند با هم‌سنجی خروجی این مدل‌ها با شواهد تاریخی به‌جامانده، از سطح نااطمینانی به‌شکلی چشمگیر بکاهند.

منطق پژوهش ساده است: اگر یک مدل نتواند شرایط یخ‌های دریایی در دوره‌ای گرم از گذشته را به‌درستی بازسازی کند، ممکن است فرایندهای مؤثر بر تغییرات یخ‌های قطبی را نیز دقیق شبیه‌سازی نکند. محققان بر همین اساس، وزن نسبی مدل‌های مختلف را در پیش‌بینی‌های آینده تنظیم کردند.

مارکو آکینو لوپز، پژوهشگر مرکز تحقیقات ریاضی در مکزیک و یکی از نویسندگان مطالعه، در بیانیه‌ای از دانشگاه کمبریج گفت: «با استفاده از شواهد گذشته، اکنون می‌توانیم نقشه‌های قابل‌اعتمادتری از مناطقی تهیه کنیم که احتمال دارد یخ‌های زمستانی شمالگان در آن‌ها ناپدید شوند. این نقشه‌ها تصویر بسیار روشن‌تری از شکل احتمالی شمالگان در دهه‌های آینده و میزان فقدان قطعیت باقی‌مانده به ما می‌دهند.»

در مجموع، یافته‌ها نشان می‌دهد بررسی اقلیم گذشته می‌تواند به شناسایی خطاهای مدل‌های امروزی کمک کند. بااین‌حال، نتیجه مطالعه به معنای تعیین زمان دقیق ناپدیدشدن یخ‌ها نیست؛ بلکه نشان می‌دهد پیش‌بینی‌های مربوط به آینده یخ‌های زمستانی شمالگان ممکن است به اصلاح بیشتری نیاز داشته باشند.

پژوهش در مجله‌ی Nature Geoscience منتشر شده است.