تاثیرات حاصل از تغییرات اقلیمی بر الگوی بارش برف
تغییرات اقلیمی در برخی از مناطق، موجب کاهش بارش برف و در مناطق دیگر موجب افزایش بارش برف می‌شود.
در زمان وقوع طوفان‌های برفی مرگبار در شمال شرق آمریکا، ترامپ از فرصت به دست آمده استفاده کرد و گفت: «بد نبود اگر اکنون کمی از آن گرمای جهانی از مد افتاده را داشتیم!» (کنایه به قضیه‌ی گرمایش زمین).
آب‌و‌هوای شدید زمستانی، اغلب موج تازه‌ای از شک‌و‌تردید را از جانب کسانی که درمورد وجود یا شدت تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسان تردید دارند، به‌همراه می‌آورد. ترامپ هم در این زمینه کامنت‌های زیادی منتشر کرده است.
ولی بنا بر نظر کارشناسان، تغییرات کوتاه‌مدت در آب‌و‌هوا، حتی وقتی منجر به بارش برف سنگین یا سرمای بی‌سابقه می‌شود، روند بلندمدت گرم شدن زمین را خنثی نمی‌کند. داده‌های حاصل از چندین دهه مطالعه، به‌وضوح نشان می‌دهند که میانگین دمای هوا در سرتاسر جهان در حال افزایش است. اما وقتی به آب‌و‌هوای زمستانی و خصوصا برفی می‌رسیم، درک تغییرات اقلیمی چالش‌‌برانگیز می‌شود.
به‌نظر می‌رسد که برف، به‌عنوان ویژگی نمادین اقلیم سرد، باید یکی از آشکارترین شاخص‌های گرم شدن زمین باشد، اما موضوع به این سادگی نیست. روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری برف وجود دارد: مقدار برفی که از آسمان می‌بارد، عمق آن روی زمین، مقدار کل آبی که برف را تشکیل می‌دهد و کل سطح زمینی که برف آن را می‌پوشاند. البته این‌ها فقط چند مورد هستند. اکنون تغییرات اقلیمی را نیز در نظر بگیرید. این تغییرات دارای تاثیرات متناقضی روی برف هستند. در بسیاری از مناطق، افزایش دما ممکن است موجب شود که احتمال تبدیل شدن باران به برف قبل از رسیدن به زمین بیشتر شود یا اینکه موجب شود وقتی برف بر زمین نشست، سریع‌تر آب شود. از سوی دیگر، هوای گرم‌تر رطوبت بیشتری را نگه می‌دارد و موجب بارندگی‌های بیشتری می‌شود. این بدان معنا است که در برخی از اقلیم‌های بسیار سرد که هنوز فضای کافی برای ماندن دما زیر حد یخ زدن وجود دارد، گرم‌شدن می‌تواند حقیقتا موجب افزایش بارش برف شود.
وضعیت تغییر میزان بارش برف در مناطق مختلف کشور آمریکا
اما چه اتفاقی برای طوفان‌های برفی می‌افتد؟ مانند مواردی که طی روزهای اخیر سواحل شرقی آمریکا را در برگرفت؟ و این حتی سؤال پیچیده‌تری است. برخی از پژوهش‌ها نشان می‌دهند که طوفان‌های برفی شدید درواقع در برخی ازمناطق به‌میزان فراوان‌تری اتفاق می‌افتند، حتی در مناطقی که دانشمندان انتظار دارند متوسط بارش برف در آن‌ها تحت شرایط گرمای زمین شروع به کم شدن کند. به‌گفته‌ی دیوید رابینسون، دانشمند اقلیم‌شناس از ایالت نیوجرسی و مدیر آزمایشگاه برف جهانی دانشگاه راتجرز: «پاسخ آسانی به سؤال ارتباط تغییرات اقلیمی و برف وجود ندارد». او می‌گوید:
دانشمندان به‌طور کلی موافقند که برف نیز در بیشتر مناطق، همگام با افزایش دمای زمین دچار تغییر خواهد شد. اما علت و روند آن از یک منطقه به منطقه‌ی دیگر، از چالش‌برانگیزترین سوالات درمورد آب‌و‌هوا و تغییرات اقلیمی است.
رابینسون درحالی‌که می‌خندید، گفت: «این موضوع در مباحث علمی، بلای جان من بوده است».
آماتو ایوان، دانشمند اقلیم‌شناس دیگری است که می‌گوید:
زمستان‌های ما در حال بیمار شدن هستند و ما علت آن را می‌دانیم. این گرم شدن جهانی است، این افزایش دما است و این تنها توضیح منطقی برای چیزی است که اتفاق می‌افتد.
ایوان به فصل برف در غرب آمریکا اشاره کرد؛ یکی از مناطقی که گرم شدن زمین دارای تاثیر آشکاری روی بارش برف آن بوده است. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که مقدار برف‌انباشت (snowpack) در ایالت‌های غربی و از جمله کوهستان‌های سیرا نوادا و راکی کاهش یافته است.
نتایج یک مقاله که در ماه مارس منتشر شده، نشان می‌دهد در یک‌سوم از تمام مناطق مورد بررسی در ایالت‌های غربی آمریکا، کاهش معنی‌داری در میزان برف‌انباشت قابل مشاهده است و مقدار کل آب ذخیره‌شده در میانگین برف‌انباشت ماه آوریل از سال ۱۹۱۵ به‌بعد، ۲۱ درصد کاهش یافته است. در مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۱ منتشر شد نیز به این موضوع اشاره شده که کاهش اخیر احتمالا طی هزار سال گذشته بی‌سابقه بوده؛ این یک روند نگران‌کننده است. برف‌انباشت کوهستان، یک ذخیره‌ی حیاتی آب شیرین است. برای مثال میلیون‌ها نفر به آب رودخانه‌های ریوگراند و کلرادو متکی هستند؛ رودخانه‌هایی که با برفی که در بهار ذوب می‌شود، تغذیه می‌شوند.
رودخانه‌ی کلرادو در سال‌های اخیر در برخی از مناطق دچار کمبود آب بوده است
در سال‌های اخیر این رودخانه‌ها در برخی از مناطق، دچار کمبود جریان برف بوده‌اند؛ مشکل بزرگی برای مدیران آب در آمریکا و مکزیک که دچار ترس از کمبود آب در آینده هستند. علاوه‌بر این، آب شیرینِ حاصل از ذوب برف به مرطوب شدن خاک و رشد گیاهان نیز کمک می‌کند. برخی از کارشناسان نگرانند که کاهش برف‌انباشت منجر به خشک‌شدن چشم‌اندازها و بروز آتش‌سوزی‌های بزرگ‌تر در ایالت‌های غربی آمریکا شود.
دانشمندان می‌گویند یک مشکل این است که خود فصل برف یعنی زمانی از سال که برف می‌بارد و روی زمین جمع می‌شود، در حال کاهش است. ایوان در این زمینه، مقاله‌ای منتشر کرده است که نشان می‌دهد «زمستان دیرتر و بهار زودتر می‌آید». او در مقاله‌اش می‌گوید:
کم‌کم زمان آغاز فصل برف در ارتفاعات با فصل برف ارتفاعاتِ کمتر و گرم‌تر مقارن می‌شود.
غرب آمریکا یکی از واضح‌ترین مثال‌ها در زمینه‌ی تغییر چشم‌انداز برفی است، اما به‌نظر می‌رسد که الگوی «بهارِ زودتر»، در بیشتر مناطق نیمکره‌ی شمالی قابل مشاهده باشد.
داده‌های آزمایشگاه برف دانشگاه راتجرز که تغییرات در پوشش برف را در نیمکره‌ی شمالی از سالی به سال بعد بررسی می‌کند، نشان می‌دهند که میانگین پوشش برف بهاری طی یکی دو دهه‌ی گذشته نسبت‌به دهه‌های پیشین به‌تدریج کاهش یافته است. نتایج تجزیه‌و‌تحلیل اطلاعات ماهواره‌ای نیز نشان‌دهنده‌ی الگوی گسترده‌ی کاهش پوشش برفی در نیمکره‌ی شمالی است. بیشتر این اثرات در آمریکای شمالی و اوراسیا قابل مشاهده هستند.
البته جای تعجبی نیست. مطالعات متعددی نشان می‌دهند زمستان‌ها در حال کوتاه‌تر شدن هستند و بهار در تمام جهان زودتر از راه می‌رسد. نتایج همان تجزیه‌و‌تحلیل نشان می‌دهد که به‌طور کلی، عمق برف روی زمین در آمریکای شمالی در حال کاهش بوده و بیشترین کاهش در کانادا رخ داده است. این وضعیت در بیشتر مناطق وجود دارد اما در برخی از مناطق وضعیت شگفت‌آور دیگری دیده می‌شود: هوای گرم‌تر و مرطوب‌تر موجب افزایش بارندگی شده است.
درواقع مناطق بسیار سرد آمریکای شمالی یعنی کانادا و بخش‌های شمالی آمریکا، ممکن است شاهد یک افزایش در میزان بارش برف باشند.
عوامل پیچیده‌ی دیگری نیز نقش دارند. برخی از پژوهش‌ها نشان داده‌اند که در کانادا، نقطه‌ای از فصل که در آن برف بیشترین عمق را دارد، زودتر رخ می‌دهد و به‌نظر می‌رسد که وقتی برف به زمین می‌رسد، سریع‌تر آب می‌شود. این امر می‌تواند توضیح‌دهنده‌ی این موضوع باشد که چرا روند کلی عمق برف در کل زمستان، در حال کاهش است. رابینسون گفت:
اگرچه ممکن است در مواقعی مقدار برف بیشتری روی زمین وجود داشته باشد اما آن‌ها سریع‌تر آب می‌شوند و بهار زودتر می‌رسد. برخی از مسائل از جهاتی غیرمنتظره هستند و برف می‌تواند مثال کاملی از آن باشد.
روند تغییر در وسعت منطقه‌ی تحت پوشش برف در آمریکا
جرالد ون درشیرر، دانشمند مؤسسه‌ی هواشناسی هلند می‌گوید که دو روند ظاهرا متضاد از برف در یک زمان می‌تواند وجود داشته باشد. در مناطق خاصی، طوفان‌های برفی سنگین می‌تواند در چله‌ی زمستان واقعا حجم بیشتری از برف تولید کند. از سوی دیگر همان گرم‌شدنی که موجب بارش برف سنگین‌تری طی ماه‌های سرد سال می‌شود، ممکن است موجب شود بهارِ زودهنگام، برف‌ها را آب کند یا دوره‌های گرمای بدون برفی در زمستان پدید آید. بنابراین به‌طور کلی میانگین پوشش برف می‌تواند کاهش یابد. به‌عبارت دیگر، زمانی‌که شرایط برای برف مناسب باشد، واقعا برف می‌بارد اما فرایند ذوب شدن برف‌ها در فواصل یا پس از طوفان‌ها نیز ممکن است شدید باشد.
بعضی از پژوهش‌های ون درشیرر که در سال گذشته منتشر شده است، کاهش وسیع عمق برف در بیشتر مناطق اروپا را نشان می‌دهد. بااین‌حال، در مناطق بسیار سرد، ظاهرا قضیه برعکس است.
در برخی از مناطق خاص، تاثیرات پیچیده‌ی حاصل از تغییرات اقلیمی حتی شدیدتر هم است. در هانتر مونت آلاسکا، بارش برف به‌طور چشم‌گیری افزایش یافته است. مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۷ انجام شد، نشان داد که بارش برف تابستانی در نقاط مرتفع این کوهستان از اواسط قرن ۱۹، درحدود ۴۹ درصد افزایش داشته است. بارش برف زمستانه در این منطقه به‌میزان ۱۱۷ درصد افزایش یافته است. اما حتی در آنجا دلایل این تغییرات کاملا ساده نیستند.
گرم شدن محلی ازطریق افزایش رطوبت هوا منجر به بارندگی بیشتر می‌شود. این منطقه از آلاسکا فقط طی پنجاه سال گذشته، حدود یک‌و‌نیم درجه‌ی سانتیگراد گرم‌تر شده است. اما پژوهشگران می‌گویند گرمای هوا در مناطق گرمسیریِ اقیانوس‌های آرام و هند نیز در این موضوع نقش دارد. دمای این اقیانوس‌ها دارای تاثیر قوی بر الگوهای جوی خلیج آلاسکا است و این گرما موجب تقویت یک سیستم کم‌فشاری می‌شود که گرما، رطوبت و هوای مناسب برای بارش برف را به منطقه می‌آورد.
برف و تغییرات اقلیمی
آلاسکا تنها منطقه‌ای نیست که اثرات اقلیمی روی بارش برف آن اثرگذار است. برخی از دانشمندان بر این باورند که گرم شدن سریع قطب شمال ممکن است روی طوفان‌های برفی در آمریکا اثرگذار باشد. برخی از داده‌ها نشان می‌دهند که نسبت‌به دهه‌های قبل، طوفان‌های برفی بیشتری در شمال شرق آمریکا رخ می‌دهد.
این موضوع برخلاف چیزی است که دانشمندان انتظار دارند: آن‌ها انتظار دارند که متوسط بارش در منطقه با تداوم گرما کاهش یابد. برخی از پژوهشگران معتقدند این طوفان‌های برفی بزرگ، تحت‌تاثیر تغییر جریان‌های اصلی هوا در اثر تغییرات اقلیمی اتفاق می‌افتند.
از آنجایی که قطب شمال نسبت‌به سایر مناطق زمین گرم شدن سریع‌تری را تجربه می‌کند، اختلاف دمای بین قطب شمال و منطقه‌ی استوا به‌سرعت در حال تغییر است. دمای اتمسفر نقش بزرگی در تنظیم جریان هوا دارد. برخی دانشمندان می‌گویند با تغییر شیب دمایی، ممکن است جریان‌های اصلی هوا مانند جت‌استریم در نیمکره‌ی شمالی نیز دچار تغییر شوند.
بعضی از دانشمندان نیز می‌گویند این نوع از فرایندها ممکن است موجب تغییر گردباد قطبی شوند؛ توده‌ی هوای در حال گردشی که روی قطب شمال قرار گرفته است. تغییر در گردباد قطبی ممکن است موجب بروز طوفان‌های برفی بزرگی در شرق آمریکا شود.
جودا کوهن از سازمان پژوهش‌های جوی و محیطی در آمریکا با اشاره به این موضوع که امواج گرمایی که در قطب شمال ظاهر می‌شوند، با آب‌و‌هوای بسیار سرد سواحل شرقی مقارن می‌شوند، می‌گوید:
به‌نظر می‌رسد این امر ارتباطی با تضعیف موقتی گردباد قطبی که هوای سرد قطب را به‌سمت عرضهای جغرافیایی کمتر روانه می‌کند، داشته باشد.
به‌نظر می‌رسد که فرایندهای مشابهی مسئول بروز زمستان‌های سردتر در دیگر بخش‌های جهان مانند سیبری نیز باشند. تاثیر قوی گردباد قطبی روی آب‌و‌هوای عرضهای جغرافیایی متوسط کاملا آشکار است و دانشمندان می‌توانند پیامدهای آن را در زمان واقعی ببینند. در اوایل این ماه، هواشناسان گزارش دادند که گردباد قطبی به چند بخش تقسیم شده است و احتمالا موجب بروز موجی از سرمای شدید در ایالت‌های شرقی آمریکا می‌شود.
مدل‌های اقلیمی اغلب در تعریف رابطه‌ی میان گرم شدن قطب شمال و این نوع از تغییرات ناتوان می‌مانند و همه‌ی دانشمندان نیز متقاعد نمی‌شوند. رابینسون اعتقاد دارد که هنوز در این مورد توافقی حاصل نشده است و این حوزه از علم نیاز به پژوهش بیشتری دارد. در همین حال، پژوهش‌ها نشان می‌دهند که در آینده و در شرق آمریکا تحت‌تاثیر تغییرات اقلیمی، طوفان‌های برفی بیشتر و بزرگ‌تری ممکن است اتفاق بیفتد.
اگرچه تحت یک سناریوی تغییرات شدید اقلیمی نشان داده شده است که به‌طور کلی طوفان‌های برفی در شمال شرق آمریکا تا پایان قرن حاضر کاهش خواهد یافت، اما این کاهش در طوفان‌های برفی کوچک و متوسط خواهد بود و طوفان‌های برفی شدید کمتر تحت‌تاثیر قرار خواهند گرفت. کولین زارزیسکی دانشمند هواشناس در دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید:
این مدل‌ها نشان می‌دهند که شمار روزهای زمستانی که برای بارش برف مناسب هستند، در یک دنیای گرم‌تر کاهش خواهد یافت.
اما در روزهایی که شرایط مناسب وجود داشته باشد، مقدار برفی که می‌بارد حتی می‌تواند بیشتر از قبل باشد. به‌عبارت دیگر، طوفان‌های برفی بزرگ‌تری به وجود خواهند آمد. او گفت:
چیزی که ما پیدا کرده‌ایم، شبیه طوفان‌های برفی موجود در فیلم‌های خیالی است.
کانیبالیسم آب شدن برف
برخی از دانشمندان، برای درک این موضوع که چگونه تغییرات اقلیمی روی برف تاثیر می‌گذارد، دانه‌های برف را مورد بررسی قرار داده‌اند. مارکو تدسکو، کارشناس برف و یخ در دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید:
گرم شدن اقلیم تنها روی بارش برف تاثیر نمی‌گذارد. این امر می‌تواند روی شکل و اندازه‌ی دانه‌های برف نیز تأثیرگذار باشد.
دانه‌های برفی که در شرایط اقلیمی گرم‌تری تشکیل می‌شوند، ممکن است دوباره ذوب شده و مجددا یخ بزنند. این پدیده ممکن است چند بار اتفاق بیفتد. این فرایند ساختار دانه‌های برف را تغییر می‌دهد و اغلب آن‌ها را گردتر می‌کند و موجب می‌شود که به‌صورت گلوله‌های کوچکی به هم بچسبند. این تغییرات ساختاری می‌تواند موجب شود که دانه‌های برف به‌آسانی ذوب شوند. وقتی این اتفاق بیفتد، قطعات بزرگ پوشش برف ممکن است نسبت‌به حالت‌های قبل که در شرایط سردتر وجود داشته‌اند، زودتر ناپدید شوند. ندسکو گفت:
من می‌توانم این فرایند را کانیبالیسم بنامم؛ این برف است که خودش، خودش را می‌خورد.
تدسکو اخیرا پروژه‌ای به‌نام X-Snow را راه‌اندازی کرده که هدف آن، نظارت بر تغییرات دانه‌های برف و دیگر ویژگی‌هایی نظیر عمق برف است. تمرکز مطالعه‌ی او روی شرق آمریکا است و او در حال عضوگیری از مردم عادی است تا با شرکت در جلسات آموزشی محلی درنهایت بتوانند در اندازه‌گیری‌ها به او کمک کنند. این کمپین قبلا در کوهستان‌های کت‌اسکیل نیویورک کار خود را آغاز کرده است. تدسکو درمورد پژوهش درباره‌ی برف گفت:
تلاش‌های علمی ناچیزی در سواحل شرقی و به‌ویژه منطقه‌ی نیویورک انجام شده است. در ایالت‌های غربی، جایی که نگرانی درمورد مسائلی مانند مدیریت آب و آتش‌سوزی‌های طبیعی بیشتر است، تمرکز بیشتری روی نظارت بر روند برف وجود دارد. برف در مناطق ساحلی شرقی نیز اهمیت دارد. برف موجب تغذیه‌ی منابع آب و حفاظت از اکوسیستم‌های طبیعی می‌شود و نیز در برخی از مناطق از لحاظ اقتصادی اهمیت زیادی دارد. دانه‌های برف هم دارای اطلاعات درمورد جوی هستند که از آن آمده‌اند، و هم سرنوشت خود را پس از افتادن روی زمین بازگو می‌کنند.
چگونگی تاثیر تغییرات اقلیمی در سطح دانه‌های برف، ممکن است بتواند به دانشمندان کمک کند که روند تغییر برف در دهه‌های اخیر را بهتر درک کنند. تدسکو گفت:
شبیه‌سازی ابرها و بارندگی هنوز هم یکی از دشوارترین مسائلی است که باید در مدل‌های اقلیمی درنظر گرفته شود.
حتی با وجود مباحثی که در زمینه‌ی آینده‌ی برف وجود دارد، دانشمندان عقاید آشکاری درمورد آن دارند. رابینسون گفت:
من فکر می‌کنم قطعا یک توافق کلی در این زمینه وجود دارد که ما درحال حرکت به‌سمت داشتن یک فصل برف کوتاه‌تر هم از لحاظ دفعات بارش برف و هم از لحاظ میزان برفی که روی زمین می‌نشیند، هستیم. در برخی از مناطق بارش برف کمتر از قبل می‌شود و در برخی از مناطق که میزان بارش برف در آن‌ها زیاد بوده است، ما شاهد بارش باران نیز خواهیم بود. در برخی از مناطق، بارش برف یا طوفان‌های شدید ممکن است افزایش یابد. چیزی که آشکار است این است که تغییرات اقلیمی موجب تغییر الگوهای قدیمی می‌شود.
