أمواج المناخ: كيف تتردد الدورات الشمسية في أمطار البرازيل ✛

الأصل: "Multidecadal Cycles Study in the Climate Indexes Series Using Wavelet Analysis in North/Northeast Brazil"
arXiv:2604.03359 · 2026-04-03 · CC BY 4.0 · 3 دقيقة
كشف تحليل المويجات (Wavelet Analysis) لسجلات تمتد 80 عامًا عن دورات مشتركة بين النشاط الشمسي والمؤشرات المحيطية والأمطار في شمال وشمال شرق البرازيل.

تتنفس الشمس بإيقاع بطيء، وهذا الإيقاع يتردد صداه في أمطار البرازيل. فالبقع على قرص الشمس تتكاثف وتتناقص تقريبًا كل إحدى عشرة سنة، ومعها يتغير الضغط في المحيط الهادئ، ودرجة حرارة سطحه، ثم كمية الأمطار في شمال شرق البلاد. إذا كان المناخ أوركسترا، فإن الدورة الشمسية تعزف السطر الجهير المنخفض، بينما يلتقطه المحيط والغلاف الجوي على آلات مختلفة.

لسماع هذه الموسيقى البطيئة، طبق العلماء تحليل المويجات، وهو أسلوب يفكك سلسلة طويلة من الملاحظات إلى موجات ذات أطوال مختلفة، تمامًا كما يفكك المنشور الضوء إلى ألوان. بدلًا من النوتات الموسيقية، لدينا هنا فترات: 2.66 سنة، و5.33 سنة، و10.66 سنة، و21.33 سنة. وتبين أن هذه الموجات الأربع مشتركة بين ثلاث سلاسل عالمية: مؤشر التذبذب الجنوبي (SOI)، والتذبذب العشري للمحيط الهادئ (PDO)، وأعداد وولف التي تعد البقع الشمسية.

أعداد وولف ليست درجة حرارة ولا سطوعًا، بل هي ببساطة عدد البقع الداكنة على الجانب المرئي من الشمس. تُحسب منذ القرن السابع عشر، ويظهر منها أن النشاط الشمسي يتنفس بفترة تبلغ نحو 11 عامًا، رغم أن هذه الفترة قد تتراوح بين 8 و17 عامًا.

ثم أخذ الباحثون سلاسل الأمطار من خمس محطات أرصاد جوية في مطارات بيليم، وساو لويس، وفورتاليزا، وناتال، وفيرناندو دي نورونيا على مدى 66 عامًا. وهناك، في الأمطار، ظهرت نفس الفترات: 5.33 و10.66 و21.33 سنة. وتظهر الدورة الإحدى عشرة سنة بوضوح خاص في بيليم وفورتاليزا وناتال، بينما تظهر الدورة الواحدة والعشرون سنة في بيليم وجزيرة فيرناندو دي نورونيا. وهذا يعني أن الأمطار في هذه الأماكن ليست مجرد ضجيج عشوائي، بل تتبع إيقاعًا يضبطه الشمس ويلتقطه المحيط الهادئ.

يُظهر تحليل المويجات المتقاطع (Cross-Wavelet Analysis) التزامن بين سلسلتين: عندما تتزامن قمم موجة مع قمم أخرى، تظهر منطقة ساطعة على المخطط الطيفي. في الزوج PDO–SOI، تسود إشارة 21.33 سنة، بينما في زوج البقع الشمسية–SOI تسود إشارة 10.66 سنة.

في السابق، كان من غير الواضح ما إذا كانت الدورات متعددة العقود للنشاط الشمسي والمؤشرات المحيطية تظهر في أمطار منطقة معينة من البرازيل. والآن، تبيّن أن أمطار المحطات الخمس في شمال وشمال شرق البلاد تحوي نفس الفترات الموجودة في SOI وPDO وأعداد وولف. وقد قورنت السلاسل الطويلة للملاحظات باستخدام تحليل المويجات، الذي يكشف عن التغيرات الزمنية للدوريات وترابطها بين السلاسل. هذا ليس مجرد تطابق إحصائي: فالدورات المشتركة تشير إلى آلية محتملة تربط التأثير الشمسي بالدورة المحيطية والأمطار الإقليمية.

بالنسبة لمزارع يخطط للزراعة لسنوات قادمة، أو مهندس يصمم خزانًا للمياه، فإن هذا الإيقاع ليس نظرية مجردة. إذا كان معروفًا أن احتمال الجفاف يزداد كل 11 أو 21 سنة، فيمكن أخذ ذلك في الحسبان عند الحسابات. ويمكن استخدام النتائج للتنبؤ الإحصائي طويل المدى بفترات الجفاف والرطوبة في الزراعة وإدارة الموارد المائية في البرازيل. تواصل الشمس عزف لحنها البطيء، وتشاركها أمطار شمال شرق البرازيل في الغناء، والآن أصبح هذا الثنائي أوضح للسمع.

تستمر دورة البقع الشمسية في المتوسط 11 عامًا، لكن خلال الثمانين عامًا الماضية تراوحت مدتها بين 8 و17 عامًا. يتيح تحليل المويجات رؤية هذا التذبذب في الفترة مباشرة على المخطط الطيفي.

\psi(t) = \pi^{-1/4} e^{i\omega t} e^{-t^2/2}
مويجة مورلي بتردد زاوي ω=6، تُستخدم لتحليل السلاسل الزمنية.
W_x(\tau, s) = \int x(t) \frac{1}{\sqrt{s}} \psi^*\left(\frac{t-\tau}{s}\right) dt
التفاف السلسلة x(t) مع نسخة موسّاة ومنزاحة من المويجة الأم.
العلماء
Ludwig BoltzmannHenri PoincaréJohn von NeumannJosiah Willard Gibbs
المفاهيم
decadal variability دورة شمسية seasonal cycle Pacific decadal oscillation Atlantic multidecadal oscillation interannual variability Multivariate ENSO Index seasonal forcing مناخ OISST v2.1 NOAA CPC tropical cyclone Indian Ocean Dipole ENSO Niño 4 mixed mode oscillations