زادت الطاقة الحرارية المخزنة بواسطة الكتل الأرضية بشكل ملحوظ

إن زيادة غازات الدفيئة البشرية المنشأ في الغلاف الجوي تمنع انبعاث الحرارة إلى الفضاء. ونتيجة لذلك، تمتص الأرض باستمرار المزيد من الحرارة من خلال الإشعاع الشمسي أكثر مما يمكن أن تتخلص منه من خلال الإشعاع الحراري. وتظهر الدراسات السابقة مكان تخزين هذه الطاقة الإضافية: في المقام الأول في المحيطات (89 في المائة)، ولكن أيضا في الكتل الأرضية للقارات (5-6 في المائة)، وفي الجليد والأنهار الجليدية (4 في المائة) وفي الغلاف الجوي (1-6 في المائة). 2 بالمائة). ومع ذلك، فإن هذه المعرفة غير كاملة: على سبيل المثال، لم يكن من المؤكد في السابق كيفية توزيع هذه الحرارة الإضافية في الكتل الأرضية القارية.

تمكن فريق البحث، برئاسة UFZ وبمشاركة علماء من معهد ألفريد فيجنر (مركز هيلمهولتز للأبحاث القطبية والبحرية (AWI)) وجامعة فريجي بروكسل ومراكز بحثية أخرى، من تحديد كمية الحرارة بشكل أكثر دقة. تم تخزينها في الكتل الأرضية القارية بين عامي 1960 و2020. والنتيجة: استوعبت الكتل الأرضية القارية إجمالي 23.8×10²¹ جول من الحرارة بين عامي 1960 و2020. للمقارنة: هذا يعادل ما يقرب من 1800 مرة استهلاك الطاقة الكهربائية في ألمانيا خلال نفس الفترة. يتم تخزين معظم هذه الحرارة، حوالي 90%، على عمق يصل إلى 300 متر في الأرض. ويستخدم 9 في المائة من الطاقة لإذابة الجليد الدائم في القطب الشمالي، ويتم تخزين 0.7 في المائة في المسطحات المائية الداخلية مثل البحيرات والخزانات. يقول فرانسيسكو خوسيه كويستا، الباحث في UFZ والمؤلف الرئيسي للدراسة: 'على الرغم من أن المسطحات المائية الداخلية والتربة الصقيعية تخزن حرارة أقل من الأرض، إلا أنه يجب مراقبتها بشكل مستمر لأن الطاقة الإضافية في هذه الأنظمة الفرعية تسبب تغيرات كبيرة في النظم البيئية'. فاليرو.

وأثبت العلماء أيضًا أن كمية الحرارة المخزنة في الأرض وفي التربة الصقيعية وفي البحيرات آخذة في التزايد بشكل مستمر منذ الستينيات. على سبيل المثال، بمقارنة العقدين من 1960-1970 ومن 2010-2020، زادت هذه الكمية بما يقارب 20 مرة من 1.007 إلى 18.83×10²¹ جول في الأرض من 0.058 إلى 2.0×10²¹ جول في مناطق التربة الصقيعية ومن -0.02 إلى 0.17 × 10²¹ جول في المسطحات المائية الداخلية. واستخدم الباحثون أكثر من 1000 ملف تعريف لدرجة الحرارة في جميع أنحاء العالم لحساب كميات الحرارة المخزنة على أعماق تصل إلى 300 متر. واستخدموا نماذج لتقدير التخزين الحراري في التربة الصقيعية والمسطحات المائية الداخلية. على سبيل المثال، قاموا بدمج نماذج البحيرات العالمية والنماذج الهيدرولوجية ونماذج النظام الأرضي لنمذجة المياه. وقاموا بتقدير التخزين الحراري في التربة الصقيعية باستخدام نموذج التربة الصقيعية الذي يفسر التوزيعات المعقولة المختلفة للجليد الأرضي في القطب الشمالي. يوضح فرانسيسكو خوسيه كويستا فاليرو: 'لقد مكننا استخدام النماذج من التعويض عن نقص عمليات الرصد في العديد من البحيرات وفي القطب الشمالي، ومن تقدير أوجه عدم اليقين بشكل أفضل بسبب العدد المحدود من عمليات الرصد'.

يعد قياس هذه الطاقة الحرارية أمرًا مهمًا لأن زيادتها ترتبط بعمليات يمكن أن تغير النظم البيئية وبالتالي يمكن أن يكون لها عواقب على المجتمع. وينطبق هذا، على سبيل المثال، على الأرض المتجمدة بشكل دائم في القطب الشمالي. يقول فرانسيسكو خوسيه: 'على الرغم من أن كمية الحرارة المخزنة في التربة الصقيعية قد لا تشكل سوى تسعة بالمائة من تخزين الحرارة القارية، إلا أن الزيادة خلال السنوات الأخيرة عززت إطلاق غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان بسبب ذوبان الجليد الدائم'. كويستا فاليرو. فإذا زادت الطاقة الحرارية المخزنة في الأرض، فإن سطح الأرض يسخن، مما يعرض استقرار تجمع الكربون في الأرض للخطر، على سبيل المثال. وفي المناطق الزراعية، يمكن أن يشكل ارتفاع درجة حرارة السطح المرتبط به خطراً على المحاصيل وبالتالي على الأمن الغذائي للسكان. وفي المسطحات المائية الداخلية، يمكن أن تؤثر الحالة الحرارية المتغيرة على ديناميكيات النظم البيئية: حيث تتدهور نوعية المياه، وتتوقف دورة الكربون؛ ويزداد تكاثر الطحالب ويؤثر بدوره على تركيز الأكسجين والإنتاجية الأولية، مما يؤثر على إنتاج مصايد الأسماك.

لذلك، يلخص المؤلف المشارك البروفيسور الدكتور جيان بينغ، رئيس قسم الاستشعار عن بعد في UFZ، ما يلي: 'من المهم تحديد ومراقبة كمية الحرارة الإضافية التي تمتصها الكتل الأرضية القارية بدقة أكبر. وهذا مقياس رئيسي'. لفهم كيفية تأثير التغيرات في العمليات الطبيعية الناتجة عن تخزين الحرارة على الإنسان والطبيعة في المستقبل.'