تاريخ موجز للتغير المناخي

تغير المناخ هو التغير طويل المدى في مناخ الأرض وأنماط الطقس. لقد استغرق الأمر ما يقرب من قرن من البحث والبيانات لإقناع الغالبية العظمى من المجتمع العلمي بأن النشاط البشري يمكن أن يغير مناخ كوكبنا بأكمله. في القرن التاسع عشر، قوبلت التجارب التي تشير إلى أن ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الإنسان وغيره من الغازات يمكن أن تتجمع في الغلاف الجوي وتعزل الأرض، بفضول أكبر من القلق. بحلول أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، قدمت قراءات ثاني أكسيد الكربون بعضًا من البيانات الأولى التي تدعم نظرية الانحباس الحراري العالمي. وفي نهاية المطاف، فإن وفرة البيانات، جنباً إلى جنب مع النماذج المناخية والأحداث المناخية في العالم الحقيقي، لن تظهر أن الانحباس الحراري العالمي كان حقيقياً فحسب، بل إنه قدم أيضاً مجموعة من العواقب الكارثية.

بالعودة إلى الإغريق القدماء، اقترح العديد من الناس أن البشر يمكنهم تغيير درجات الحرارة والتأثير على هطول الأمطار عن طريق قطع الأشجار أو حرث الحقول أو ري الصحراء.

كانت إحدى النظريات حول التأثيرات المناخية، والتي كان يُعتقد على نطاق واسع حتى أزمة الغبار في ثلاثينيات القرن العشرين، ترى أن “المطر يتبع المحراث”، وهي الفكرة التي فقدت مصداقيتها الآن والتي مفادها أن حراثة التربة والممارسات الزراعية الأخرى من شأنها أن تؤدي إلى زيادة هطول الأمطار.

وسواء كانت هذه التأثيرات المناخية دقيقة أم لا، فهي كانت محلية فقط. إن فكرة أن البشر قادرون بطريقة أو بأخرى على تغيير المناخ على نطاق عالمي قد تبدو بعيدة المنال لعدة قرون.

الغازات الدفيئة وتأثيرها على المناخ

في عشرينيات القرن التاسع عشر، اقترح عالم الرياضيات والفيزياء الفرنسي جوزيف فورييه أن الطاقة التي تصل إلى الكوكب على شكل ضوء الشمس يجب أن تكون متوازنة مع الطاقة العائدة إلى الفضاء لأن الأسطح الساخنة تنبعث منها إشعاعات. لكنه رأى أن بعض هذه الطاقة يجب أن يتم الاحتفاظ بها داخل الغلاف الجوي وعدم عودتها إلى الفضاء، مما يحافظ على دفء الأرض.

واقترح أن الغلاف الجوي الرقيق للأرض – غلافها الجوي – يعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الدفيئة الزجاجية. تدخل الطاقة من خلال الجدران الزجاجية، ولكن بعد ذلك يتم احتجازها في الداخل، مثل الدفيئة الدافئة.

تم استكشاف هذه النظرية بشكل أكبر من خلال عمل يونيس نيوتن فوت في خمسينيات القرن التاسع عشر. أظهرت تجارب فوت باستخدام الأسطوانات الزجاجية أن تأثير تسخين الشمس كان أكبر في الهواء الرطب منه في الهواء الجاف. واكتشفت أعلى درجة تسخين حدثت في أسطوانة تحتوي على ثاني أكسيد الكربون. سيكون عملها بمثابة نذير لعمل العالم الأيرلندي جون تيندال الذي ركز أيضًا على أنواع الغازات التي لعبت الدور الأكبر في امتصاص الحرارة.

وقد أدرك الخبراء منذ ذلك الحين أن تشبيه ظاهرة الاحتباس الحراري كان تبسيطًا مبالغًا فيه، نظرًا لأن الأشعة تحت الحمراء الصادرة لا يتم احتجازها تمامًا في الغلاف الجوي للأرض، بل يتم امتصاصها. كلما زاد عدد الغازات الدفيئة، كلما زاد الاحتفاظ بالطاقة في الغلاف الجوي للأرض.

لكن تشبيه ظاهرة الاحتباس الحراري بقي قائمًا، وبعد حوالي 50 عامًا، قدم عمل يونيس نيوتن فوت مزيدًا من التبصر حول كيفية امتصاص الحرارة في الغلاف الجوي للأرض. في خمسينيات القرن التاسع عشر. أظهرت تجارب فوت باستخدام الأسطوانات الزجاجية أن تأثير تسخين الشمس كان أكبر في الهواء الرطب منه في الهواء الجاف. ورصدت أعلى درجة تسخين حدثت في أسطوانة تحتوي على ثاني أكسيد الكربون. على الرغم من أن فوت، وهي عالمة هاوية، لم يتم الاعتراف بها أبدًا في حياتها، إلا أن عملها كان بمثابة إشارة إلى النتائج التي توصل إليها العالم الأيرلندي جون تيندال.

اكتشف تيندال أيضًا أنواع الغازات التي من المرجح أن تلعب دورًا في امتصاص ضوء الشمس. أظهرت الاختبارات المعملية التي أجراها تيندال في ستينيات القرن التاسع عشر أن غاز الفحم (الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون والميثان والهيدروكربونات المتطايرة) كان فعالًا بشكل خاص في امتصاص الطاقة. وأثبت في النهاية أن ثاني أكسيد الكربون وحده يعمل مثل الإسفنج في الطريقة التي يمكنه بها امتصاص أطوال موجية متعددة من ضوء الشمس.

بحلول عام 1895، أصبح الكيميائي السويدي سفانتي أرينيوس مهتمًا بكيفية انخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي التي قد تؤدي إلى تبريد الأرض. ومن أجل تفسير العصور الجليدية الماضية، تساءل عما إذا كان انخفاض النشاط البركاني قد يؤدي إلى خفض مستويات ثاني أكسيد الكربون العالمية. وأظهرت حساباته أنه إذا انخفضت مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى النصف، فإن درجات الحرارة العالمية يمكن أن تنخفض بنحو 5 درجات مئوية.

بعد ذلك، تساءل أرهينيوس عما إذا كان العكس هو الصحيح. عاد أرينيوس إلى حساباته، هذه المرة يبحث فيما سيحدث إذا تضاعفت مستويات ثاني أكسيد الكربون. بدا الاحتمال بعيدًا في ذلك الوقت، لكن نتائجه أشارت إلى أن درجات الحرارة العالمية سترتفع بنفس المقدار – 5 درجات مئوية.

وبعد عقود من الزمن، أكدت النمذجة المناخية الحديثة أن أرقام أرينيوس لم تكن بعيدة عن الواقع.

بداية ارتفاع درجة حرارة الكوكب

ولكن في تسعينيات القرن التاسع عشر، كان مفهوم ارتفاع درجة حرارة الكوكب بعيدًا، بل ومرحبًا به.

بتأثير النسبة المتزايدة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، قد نأمل في الاستمتاع بعصور بمناخات أكثر عدلاً وأفضل، خاصة فيما يتعلق بالمناطق الأكثر برودة من الأرض.

وبحلول ثلاثينيات القرن العشرين، بدأ عالم واحد على الأقل في الادعاء بأن انبعاثات الكربون ربما يكون لها بالفعل تأثير على ارتفاع درجات الحرارة. وأشار المهندس البريطاني جاي ستيوارت كاليندار إلى أن الولايات المتحدة ومنطقة شمال الأطلسي قد ارتفعت درجة حرارتهما بشكل ملحوظ في أعقاب الثورة الصناعية.

أشارت حسابات كاليندار إلى أن مضاعفة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض بمقدار درجتين مئويتين. لقد استمر في القول في ستينيات القرن العشرين بأن ارتفاع درجة حرارة الكوكب بسبب تأثير الاحتباس الحراري كان جاريًا.

ورغم أن ادعاءات كاليندار قوبلت بالتشكيك إلى حد كبير، فقد تمكن من لفت الانتباه إلى احتمال حدوث الانحباس الحراري العالمي. وقد لعب هذا الاهتمام دورًا في حشد بعض المشاريع الأولى التي تمولها الحكومة لمراقبة مستويات المناخ وثاني أكسيد الكربون عن كثب.

ومن أشهر هذه المشاريع البحثية محطة المراقبة التي أنشأها معهد سكريبس لعلوم المحيطات في عام 1958 على قمة مرصد مونا لوا في هاواي.

كان لعالِم الكيمياء الجيولوجية في سكريبس تشارلز كيلينج دورًا فعالًا في تحديد طريقة لتسجيل مستويات ثاني أكسيد الكربون وفي تأمين التمويل للمرصد، الذي كان يقع في وسط المحيط الهادئ.

كشفت بيانات المرصد عما أصبح يعرف باسم منحنى كيلينغ. أظهر المنحنى الصاعد على شكل سن المنشار ارتفاعًا ثابتًا في مستويات ثاني أكسيد الكربون، جنبًا إلى جنب مع مستويات قصيرة ومتعرجة للأعلى والأسفل للغاز الناتج عن فصل الشتاء المتكرر والتخضير في نصف الكرة الشمالي.

بدأ فجر النمذجة الحاسوبية المتقدمة في ستينيات القرن العشرين بالتنبؤ بالنتائج المحتملة لارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون الذي أظهره منحنى كيلينج. وأظهرت النماذج الحاسوبية باستمرار أن مضاعفة ثاني أكسيد الكربون من الممكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة بمقدار درجتين مئويتين خلال القرن المقبل.

ومع ذلك، كانت النماذج أولية، وبدا أن قرنًا من الزمن قد أصبح بعيدًا جدًا.