مقياسا زلازل على شاطئ واحد: كيف تسمع النوى الجليدية محيطات مختلفة ✛
على ساحل أرض الملكة مود تقف نواتان جليديتان، كمقياسَي زلازل على شاطئ واحد. الأولى، FK17، حُفرت على قمة ارتفاع لوكيريوغين الجليدي، والثانية، TIR18، على قمة هاماريوغين. تفصل بينهما مئة كيلومتر، لكنهما تلتقطان هزّات مناخية مختلفة. إحداهما تسمع المحيط الهادئ، والأخرى تسمع الأطلسي والهندي.
الثلج الذي تساقط هنا على مدى 250 سنة انضغط وتحوّل إلى جليد، محافظاً على التركيب النظائري للأكسجين (δ18O)، أي نسبة الأكسجين الثقيل إلى الخفيف. هذا مقياس حرارة للماضي: كلما كان الهواء أدفأ، زادت نسبة النظير الثقيل في ندفة الثلج. قاس العلماء δ18O في أعلى 120 متراً من كل نواة بخطوة مقدارها 5 سنتيمترات باستخدام مطياف ليزري من نوع PICARRO L 2130-i. حصلوا على سلاسل زمنية من 1979 إلى 2010، بعد إزالة الدورة الموسمية والضوضاء عالية التردد.
حلّل التحليل الطيفي الإشارات إلى مكونات دورية. في FK17 ظهرت قمم حادة عند فترات 3 و4 و6 و8 و10–12 سنة، بينما في TIR18 ظهرت قمم أكثر ضبابية عند 3 و5 و7 و22–28 سنة. لكن تطابق الإيقاعات لا يخبرنا من يقود من. لذلك طُبِّق التحليل السببي بطريقة لانغ-كليمان، التي تقدّر معدل انتقال المعلومات من المؤشرات المناخية إلى δ18O بالاعتماد على تغيّر إنتروبيا شانون. وهذا يسمح بالتمييز بين السبب والمصادفة.
أظهر التحليل السببي أن FK17 يتأثر بشكل معنوي بالنينيو، والتذبذب العشري للمحيط الهادئ، والنمط الحلقي الجنوبي، وثنائي قطب المحيط الهندي، ومساحة الجليد البحري في القطاعين 0–20°E و20–40°E. أما في TIR18 فكانت العوامل الرئيسية هي النينيو، والتذبذب العشري للمحيط الهادئ، وثنائي قطب المحيط الهندي، والتذبذب متعدد العقود للأطلسي، ومساحة الجليد في القطاعين 20–40°E و40–55°E. تُعزى الاختلافات بين النقطتين إلى اختلاف مصادر الكتل الهوائية: إلى TIR18 تأتي من اتجاهات أكثر شرقاً وقارية.
وهكذا أخبرنا مقياسا الزلازل على شاطئ واحد أن كل واحد منهما يسمع محيطه الخاص. في السابق كان غير واضح أيُّ الأنماط المناخية تقود التذبذبات منخفضة التردد في δ18O للنوى الساحلية لأرض الملكة مود، ولماذا تعطي النقاط المتجاورة إشارات مختلفة. الآن اتضح: على FK17 تؤثر النينيو، والتذبذب العشري للمحيط الهادئ، والنمط الحلقي الجنوبي، وثنائي قطب المحيط الهندي، والجليد البحري في القطاعات الغربية، بينما على TIR18 تؤثر النينيو، والتذبذب العشري للمحيط الهادئ، وثنائي قطب المحيط الهندي، والتذبذب متعدد العقود للأطلسي، والجليد في القطاعات الشرقية. ولأول مرة يُكتشف تأثير ثنائي قطب المحيط الهندي. ويمكن تطبيق المنهجية فوراً على مؤشرات أخرى من نفس النوى وعلى أي سلاسل مناخية قديمة حيث نحتاج إلى تمييز السبب عن الارتباط.
النواتان محفورتان على بعد مئة كيلومتر فقط من بعضهما، لكن أطيافهما النظائرية تختلف أكثر من بعض النوى التي تفصل بينها آلاف الكيلومترات. السبب هو أن الكتل الهوائية تصل إلى TIR18 من الشرق حاملة إشارة أكثر قارية، بينما تصل إلى FK17 من الغرب فوق بحر ويديل.