إنتروبيا أرجوحة المناخ ✛
على الأرجوحة يمكنك الجلوس والتأرجح، أو يمكنك ببساطة أن تتمايل من جانب إلى آخر. والمحيط الهادئ يفعل الأمرين معًا. فكل بضع سنوات، تحل مياه باردة محل المياه الدافئة قبالة سواحل بيرو، وتتبدل الأمطار والرياح والنظم البيئية بأكملها في نصف الكوكب. تُعرف هذه التبدلات باسم إل نينيو ولا نينيا، ويُشار إليهما معًا باسم ENSO، أرجوحة مناخ الأرض.
لفترة طويلة، راقب علماء المناخ هذه الأرجوحة عبر رقم واحد: الفرق في الضغط الجوي بين جزيرة تاهيتي ومدينة داروين الأسترالية. إذا ارتفع الضغط في داروين وانخفض في تاهيتي، ينخفض المؤشر إلى ما دون الصفر، فتحدث النينيو. وإذا حدث العكس، تحدث النينيا. يُسجل هذا المؤشر، SOI، يوميًا من 1991 إلى 2023، فتُجمع 11744 رقمًا. قرر مؤلف الدراسة الجديدة ألا يسأل «متى تتأرجح الأرجوحة؟»، بل «ما مدى غرابة الانتقال نفسه من جانب إلى آخر؟».
لحساب إنتروبيا الانتقال، استخرج المؤلف من القيم اليومية لمؤشر SOI الخلفية البطيئة: الدورة السنوية، وتذبذبات مادن-جوليان، وخمسة إيقاعات أخرى. ثم وصف الباقي بأنه سير عشوائي، حيث تعتمد قوة الصدمات العشوائية على الحالة الحالية، مثل هبات الرياح التي تهز الأرجوحة بقوة أكبر عندما تكون قد اكتسبت زخمًا بالفعل. بعد ذلك، لكل من التحولات الـ11 بين المرحلتين، قارن احتمال المسار المباشر باحتمال المسار العكسي. إذا كان المسار المباشر أكثر احتمالًا بكثير من المسار العكسي، فإن الإنتروبيا تزداد بشكل كبير، ويمكن وصف الانتقال بأنه متطرف.
اتضح أن جميع التحولات تقريبًا عادية. فقط تحول واحد، من نينيا القوية في 1999–2000 إلى نينيو معتدلة في 2002–2003، انحرف عن المتوسط بأربعة انحرافات معيارية. الأمر كما لو أن الأرجوحة وصفت فجأة حلقة كاملة، لكن حتى هذه الحلقة تندرج ضمن قواعد اللعبة: فقد حققت جميع التحولات النسخة الاحتمالية من القانون الثاني للديناميكا الحرارية. بعبارة أخرى، أرجوحة المناخ لا تصدر صريرًا.
في السابق، لم يكن واضحًا ما إذا كان يمكن تطبيق نظريات التقلب على المؤشرات المناخية، وما إذا كانت تحولات ENSO أحداثًا متطرفة. الآن أصبح واضحًا أن جميعها تقريبًا عادية إحصائيًا، وواحد فقط يقترب من العتبة. يمكن توسيع الطريقة لتشمل مؤشرات متعددة الأبعاد: درجة حرارة سطح المحيط، والإشعاع الصادر، وهطول الأمطار. عندها لن يعتمد تحليل الإنتروبيا على رقم واحد، بل سيُظهر أي مكونات النظام تحمل معلومات حقيقية عن الانتقال الطوري. وفي الوقت الحالي، تتأرجح الأرجوحة دون صرير، وهذا بحد ذاته خبر.
تُترجم كلمة إل نينيو حرفيًا من الإسبانية إلى «الطفل»، بينما تعني لا نينيا «الطفلة». نشأت التسميتان لأن التيار الدافئ قبالة سواحل بيرو كان يظهر غالبًا قرب عيد الميلاد، فارتبط بالطفل المسيح.