مناخ

الغابة لا تعيش في عالمٍ جامد. ففي الشتاء والصيف، وفي النهار والليل، تتغير الظروف من حولها، وكل تذبذب من هذه التذبذبات يشبه إيقاعاً تتكيف معه جميع الكائنات التي تعيش فيها. ومع ذلك، ظل علماء البيئة يدرسون حتى الآن بشكل أساسي كيف تظل مجتمعات الكائنات الحية صامدة في بيئة ثابتة، وكأنهم يختبرون متانة جسر في طقس هادئ فقط.

الأنواع النادرة في مجتمع كبير تشبه الأغصان الرفيعة في شجرة: يسهل كسرها بعاصفة عشوائية. حتى في ظل ظروف خارجية مستقرة، قد لا يملك السكان الصغار عددًا كافيًا من الأفراد لتجاوز موسم غير مواتٍ، مثل الجفاف أو نقص الغذاء.

اعتاد خبراء الأرصاد الجوية على الثقة بالشبكات العصبية: نموذج GraphCast يتنبأ بالطقس الأرضي لأيام مقدمًا، بالاعتماد على صور عالمية للغلاف الجوي. لكن يمكن نقل هذا «الدماغ» إلى كوكب آخر — حيث الهواء رقيق والشمس تدفئ بشكل مختلف. أخذ مؤلفو الدراسة GraphCast وقدموا له بيانات من قاعدة المناخ المريخي — وهي نوع من التوأم الافتراضي للكوكب الأحمر، مبني على سنوات طويلة من الملاحظات.

في الفرن، عند رفع درجة الحرارة، تتحرك الجزيئات أسرع ويزداد الاضطراب. مع نماذج اللغة مثل ChatGPT، الأمر معكوس. عندما يزيد المطورون معامل "درجة الحرارة" — وهو مقدار يتحكم في عشوائية اختيار الكلمات — يحصل النموذج على خيارات أوسع للكلمات، لكن نصوصه الطويلة تدخل فجأة في حلقات مكررة.

وجود كوكب في المنطقة الصالحة للسكن لا يضمن وجود الحياة. كما يقود قائد الأوركسترا العازفين، يفرض النجم على مدى مليارات السنين إيقاع وطبيعة تطور أغلفة الكواكب. تطور السطوع يحرك حدود منطقة الماء السائل، بينما النشاط المغناطيسي في نطاقي الأشعة السينية وفوق البنفسجية (XUV) يمكن أن يمزق الغلاف الغازي عن الكوكب.

تخيل عربة مترو مزدحمة في ساعة الذروة. الركاب لا يقفون فحسب، بل يتنفسون ويطلقون الرطوبة ويتزاحمون نحو المخارج وأحيانًا يعلقون في الأبواب معطلين الحركة. والآن تخيل أن هؤلاء الركاب قادرون على إعادة تشكيل جدران العربة وإضافة مقابض جديدة أو تحويل الأرضية إلى مادة هلامية. هذا بالضبط ما تفعله البكتيريا في التربة، داخل متاهة من المسام الميكروسكوبية حيث كل حركة تغير الوسط، والوسط بدوره يغير قواعد الحركة فورًا.

لعقود، كانت نماذج الغلاف الجوي العالمية أشبه بفنانين يضطرون لرسم عواصف الكوكب بضربات فرشاة خشنة: كانت الدقة بين 25 و100 كيلومتر تجبرهم على 'تخمين' الحمل الحراري عبر مخططات تقريبية، مما يؤدي إلى أخطاء منهجية في توقعات هطول الأمطار والمناخ.

قلبك لا ينبض مثل بندول الساعة؛ بل يرقص إيقاعه على إيقاع اليوم. لكلٍّ منا ساعة يبلغ فيها النبض ذروته. هذه الذروة هي بمثابة عقرب الساعة الداخلية، وهي تختلف من شخص لآخر. لكن ما الذي يحرك هذا العقرب؟ أجرى الباحثون دراسةً منحوا فيها المشاركين ساعات ذكية وتابعوهم لنحو شهر. قسّموا الحياة إلى قسمين: العادات (متى تستيقظ عادةً، ومتى تأكل، ومتى تتحرك) والعشوائيات (النوم الزائد، تفويت وجبة).

يحاول المترجم في القاعة نقل كلام المتحدث، لكن القاعة صاخبة: أحدهم يسعل، والكراسي تصدر صريراً، وخارج النافذة يضج الشارع. إذا خفض المتحدث صوته، يستمر المترجم في الترجمة لكن صوته يغرق في الضجيج. هكذا هي ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي: إنه "يترجم" انبعاثاتنا من الغاز إلى زيادة في تركيزه، لكن هذه الإشارة تطغى عليها تنفس الغابات والمحيطات وتقلبات المناخ العالمية.

المجال المغناطيسي للأرض يشبه درعًا غير مرئي يحمينا من الإشعاع الكوني. لكن إذا تأملنا نمطه المتوسط على مدى زمن طويل، نلاحظ أن هذا الدرع ليس أملس تمامًا — بل يحمل "درزات" و"رقعات".

بندولان معلقان على نابض خفي واحد يتأرجحان في تيار هواء مشترك. أحدهما يتأخر دائمًا عن الآخر بنصف دورة تمامًا: فعندما يتحرك الأول إلى اليسار، يكون الثاني قد عاد بالفعل من اليمين. ومن حركة الأول يمكن معرفة أين سيكون الثاني بعد نصف دورة. هذه الصورة من قاعة الفيزياء المدرسية تصف بشكل غير متوقع العلاقة بين الرياح الموسمية الهندية وظاهرة النينيو العالمية.

في عام 1991، قذف بركان بيناتوبو كميات هائلة من الرماد والغازات لدرجة أنه لف الكوكب بحجاب رقيق لعدة سنوات. هذا الحجاب، مثل بطانية في ليلة حارة، أعاق المحيط عن إطلاق الحرارة، فانخفضت درجة حرارة سطح الماء في المناطق المدارية. ومن هذا الحدث تبدأ قصة بوليسية حول لماذا تولد بعض المحيطات أعاصير شرسة أكثر فأكثر بينما تظل أخرى هادئة.

في كل عام، يفقد البشرية عشرات الملايين من سنوات العمر بسبب الطعام الذي نأكله — نتيجة للأنظمة الغذائية غير الصحية. وفي الوقت نفسه، ينبعث ثلث جميع الغازات الدفيئة التي تدفئ الكوكب من الطريق من الحقل إلى المائدة. يبدو أن الحل واضح: التحول إلى نظام غذائي أكثر صحة — وسننقذ المناخ ونحسن صحتنا. لكن دراسة جديدة تُظهر أن هذين الهدفين لا يسيران جنبًا إلى جنب دائمًا.

المنظر المرقّع ليس مجرد صورة من كتاب الجغرافيا. بالنسبة للميكروبات أو الخلايا أو الحيوانات، يتكون العالم من رقع: هنا أكثر دفئًا، وهناك طعام أكثر، وخلف تلك الصخرة شبه سمّ. عندما يظهر طافر بخاصية جديدة في هذا الفسيفساء، يعتمد مصيره على "الرقعة" التي وقع فيها. العمل الجديد يربط عاملين معًا. الأول: من تتغير لياقته بتغير الظروف — "القُدامى" المحليون أم الطافر نفسه.

تشبه الأراضي القاحلة الجلد الذي يتشقق بسبب الجفاف. عندما تقل الأمطار، لا تختفي النباتات فورًا، بل تعيد ترتيب نفسها، تاركة مساحات عارية من التربة بينها. هذه الأنماط مرئية حتى من الفضاء. قارن العلماء صور الأقمار الصناعية لثماني مناطق قاحلة — من الساحل في أفريقيا إلى صحاري أستراليا. اتضح أن تاريخ المنطقة مسجل في شكل بقع الغطاء النباتي.

مصير الحضارة ليس مجرد مسألة حظ أو كوارث. قام العلماء بنمذجة ألف عام من التاريخ في عشرة سيناريوهات مختلفة، آخذين في الاعتبار استهلاك الموارد، والإدارة، والصدمات العشوائية. وتبين أن المقياس الرئيسي هو «معامل النشاط» — أي نسبة الوقت الذي تكون فيه الحضارة حيةً تقنيًا. في أفضل الأحوال تقترب هذه النسبة من 100%، وفي أسوأ الأحوال تنخفض إلى 38%.

على مدى 800 ألف عام، تتقدم العصور الجليدية بإيقاع يبلغ حوالي 100 ألف عام. هذا الإيقاع يتطابق بشكل مذهل مع التغيرات في استطالة (انحراف) مدار الأرض، وهي إحدى دورات ميلانكوفيتش. لكن المفارقة هنا: التقلبات المدارية تغير تدفق الطاقة الشمسية بشكل بالغ الضآلة، وكأن قائد الأوركسترا يحرك عصاه بالكاد بينما تنفجر الأوركسترا بالعزف المدوي.

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.

في الصيف، يتنفس بحر العرب مثل منفاخ الحداد: تارة يضخ الحرارة، وتارة يزفر الرطوبة على مليار إنسان. لكن في بعض الأحيان يحدث خلل في هذا التنفس، فتصبح المياه قبالة سواحل الهند وباكستان أكثر حرارة من المعتاد بعدة درجات. تُسمى هذه الفترات بموجات الحر البحرية، وتعمل مثل قائد أوركسترا يسرع فجأة إيقاع الفرقة الموسيقية الموسمية بأكملها.

تخيل مشعاعًا في غرفة: يسخن، لكن إذا كان سطحه مغطى بالغبار، فإن الحرارة تتسرب بصعوبة. تقريبًا نفس الشيء يحدث مع كوكبنا. الأرض تستمد الطاقة من الشمس ويجب أن تطلق الفائض مرة أخرى إلى الفضاء، وإلا ترتفع درجة الحرارة. العلماء يسمون قدرة الكوكب على التخلص من الحرارة الزائدة التغذية الراجعة الإشعاعية.

في بركتين متجاورتين تسبح نفس الكائنات الدقيقة. يظهر الغذاء تارة في هذه وتارة في تلك — بشكل عشوائي، دون أي قاعدة. بعد شهر، يكون عددها في البركة الأولى أكبر بمئة مرة منه في الثانية. لم يختر أحد مكان العيش. إنه مجرد حظ. هكذا يعمل عدم التوازن. طالما تتغير البيئة، لا يتسنى للأعداد أن تتساوى. أخذ العلماء أبسط نموذج: عدة مواقع، والأنواع متعادلة (في المتوسط، جميعها لها فرص متساوية)، ولكن تذبذبات الظروف في كل موقع مختلفة.

قد يختلف الطقس في الشارع المجاور عن طقسك: عند النهر يكون الجو أبرد، وعلى الأسفلت أكثر حرارة، وبين المباني تهب الرياح بقوة أكبر. التوقع العادي لا يرى هذا — فخليته بحجم مدينة وليس بحجم فناء. أخذ العلماء بيانات من آلاف المحطات الأرضية وصور الأقمار الصناعية للسطح وتعلموا بناء صورة الطقس الدقيقة من الصورة الكبيرة.

لوح شمسي على السطح يعطي تيارًا ضعيفًا صباحًا، وتيارًا قويًا عند الظهيرة، ويصمت ليلًا. والرياح أيضًا لا تهبّ عشوائيًا: فهي غالبًا أقوى صباحًا ومساءً منها نهارًا. يحتاج مختصو الطاقة إلى معرفة مسبقة بكمية الطاقة المتوقعة بعد ساعة أو ثلاث ساعات، ليتمكنوا من تشغيل محطات الاحتياط في الوقت المناسب أو تخزين الكهرباء في البطاريات.

مناخ الكوكب يشبه سريرًا قديمًا بنوابض: اضغط على أحد الأطراف فتنضغط النوابض، وأفلته فتعود وتردّ كل شيء إلى مكانه. لدى الأرض ثلاثة من هذه النوابض، وهي تعمل كفريق واحد. ثاني أكسيد الكربون يتجوى من الصخور، والغيوم تعكس ضوء الشمس، والقبعات الجليدية تبعث الحرارة إلى الفضاء. معًا، تمنع الكوكب من الغليان أو التجمد.

السجلات التاريخية الصينية القديمة مليئة بالملاحظات عن الطقس: «في الشهر الثالث لم ينزل مطر»، «فاض النهر على ضفافه». لكنها كلمات وليست أرقامًا. حتى الآن، كان تحويلها إلى بيانات دقيقة عن كمية الأمطار شبه مستحيل. المنهج الجديد يعمل كمترجم من لغة السجلات إلى لغة علم المناخ.

لا تزداد الأنهار الجليدية ظلمةً بسبب السناج فقط. فتعيش على سطحها طحالب مجهرية، ومع الاحترار تتكاثر وتجعل الجليد داكنًا. والجليد الداكن يمتصّ ضوء الشمس أكثر، ويذوب أسرع، ويزيد من حرارة الكوكب أكثر. وهذا يشبه قميصًا أسود تحت الشمس يصبح أسخن من الأبيض. أما المشارك الثاني في الاحترار فهو الغابات. تمتص الأشجار ثاني أكسيد الكربون، لكن لها حدّ.

ظل مناخ المريخ القديم لغزاً لفترة طويلة: مجاري الأنهار الجافة تحدثت عن وجود الماء، لكن النماذج لم تستطع تفسير كيفية ظهوره هناك — فقبل 4 مليارات سنة، كانت الشمس أبهت بنسبة 30%. تظهر دراسة جديدة أن الكوكب كان يتأرجح مثل الأرجوحة بين تجمدات طويلة وحقب رطبة قصيرة. المسؤول عن هذه الأرجوحة كان غاز ثاني أكسيد الكربون.

النواة الجليدية من أنتاركتيكا هي آلة زمن سجلت المناخ على مدى 130 ألف عام متتالية، عامًا بعد عام، دون انقطاع. في فقاعات الهواء المحبوسة داخل الجليد، حُفظ ثاني أكسيد الكربون من تلك العصور. قارن العلماء محتواه بدرجة الحرارة التي يتذكرها الجليد أيضًا، ورأوا كيف يتخاطب الاثنان مع بعضهما البعض.

المطر لا يهطل عشوائيًا. إذا أخذنا سجلات ما يقرب من خمسين ألف مقياس مطر موزعة حول العالم، وقارنا كمية المياه التي تسقط في يوم ممطر واحد في مناطق مختلفة من الكوكب، سنجد نمطًا مذهلًا. شكل الرسم البياني الذي يوضح مدى تكرار الأمطار الخفيفة والمتوسطة والغزيرة يكون متطابقًا في المناطق الاستوائية وخطوط العرض المعتدلة، وفي عقود مختلفة.

هضبة التبت هي إسفنجة عملاقة تمتص الأمطار والثلوج، ثم تطلق المياه إلى أنهار آسيا. منذ عام 2000، أصبحت الإسفنجة أكثر رطوبة. قرر العلماء التحقق: هل تجعل هذه الرطوبة الإسفنجة أقوى أم على العكس تُلينها؟ استخدموا مقياسًا للاضطراب — الإنتروبيا. إذا كانت الرطوبة في التربة موزعة بشكل عشوائي، جافة هنا ورطبة هناك، تكون الإنتروبيا مرتفعة.

في الغيمة، تتنقل مليارات القطرات، وتتصادم وتلتحم — وهكذا يولد المطر. لكن كيف يساعد الاضطراب الجوي، تلك الدوامات الهوائية غير المرئية، أو يعيق نمو القطرات، ليس واضحًا تمامًا بعد. في المختبر، أعادوا إنشاء جزء صغير من غيمة وتتبعوا كل قطرة.

الشمس تزيد لمعانها ببطء خلال تطورها، وبعد مئات الملايين من السنين سيكون مجرد اشتداد إشعاعها كافيًا لجعل الأرض غير صالحة للحياة.

كل يوم، تشتعل حوالي 40 ألف عاصفة رعدية على الكوكب. في تلك اللحظة، يشبه الغلاف الجوي أوركسترا بلا نوتات: الهواء الدافئ يرتفع مثل قوس الكمان، والرياح على الارتفاع تقود اللحن، والبرق يضع النقطة الأخيرة. لكن من يقود هذه الأوركسترا؟ قرر العلماء معرفة لماذا تتحرك بؤر العواصف الرعدية في بعض السنوات وتخفت في أخرى، فبنوا خريطة "مناخ العواصف الرعدية" على مدى 45 عامًا.

اجتمعت الأوركسترا وضُبطت الآلات، لكن الموسيقى كادت أن تغيب: هكذا بدا موسم الأعاصير 2025 في الأطلسي. كان المحيط خامس أكثر المحيطات دفئاً في تاريخ الأرصاد، والنينيا الضعيفة عادةً ما تضيف قوة للعواصف. لكن بدلاً من حفل موسيقي متواصل، حصلنا على أوتار مدوية متفرقة: ثلاثة أعاصير من الفئة الخامسة، بينها صمت مطبق. لماذا صمتت الأوركسترا؟ لم يكن هناك قائد.

مناخ الولايات المتحدة ليس خطًا مستقيمًا يصعد إلى الأعلى. إنه أوركسترا بلا قائد، حيث يعزف كل كمان وكل طبل دوره الخاص، ومعًا يصنعون نمطًا معقدًا من سنوات دافئة وباردة، رطبة وجافة. أخذ توماس شياو تسجيلًا لهذه الأوركسترا يمتد 130 عامًا — بيانات شهرية من NOAA لدرجات الحرارة والهطول والجفاف — وحلّلها إلى نوتات منفردة.

بعد تكوّن القمر مباشرة، كانت الأرض كرة دوّارة ملتهبة من الصخور المنصهرة — محيط صهارة يغلفه غلاف جوي كثيف من الغازات. القمر، في مدار قريب، كان يعمل كـ«محرّك» جاذبي عملاق: قواه المدّية سبّبت تشوهات مستمرة في الأرض السائلة. هذه التشوهات ولّدت احتكاكًا مدّيًا — آلية تحوّل الطاقة الميكانيكية للمد والجزر إلى حرارة، مما زاد حرارة باطن الأرض وأبطأ تبريد الكوكب.

أوركسترا من عازفين يعزفان وفق نوتة واحدة، لكن كل منهما يسمع سطره فقط. الغلاف الجوي والمحيط في النموذج المناخي يشبهان هذه الثنائية: يتبادلان الحرارة والرطوبة كل بضع ساعات، لكن حتى وقت قريب لم تكن نسخهما العصبية قادرة على الحفاظ على إيقاع مشترك. SamudrACE جعلهما يعزفان معًا لقرون دون نشاز.

لمدة 36 يوماً، اجتاح الإعصار المداري فريدي المحيط الهندي، وهو الأطول عمراً في تاريخ الأرصاد. تابع خبراء الأرصاد الجوية مساره عبر الأقمار الصناعية والطائرات والمحطات الأرضية. لكن تفصيلاً واحداً ظلّ بعيداً عن متناول جميع الأجهزة: الكثافة الدقيقة للهواء في قلب الإعصار. وهي التي تحدّد أين سيتجه الإعصار غداً. يتصرّف تدفّق الميونات مثل ترمومتر يقيس حرارة الجسم كله، وليس مجرد منطقة تحت الإبط.

في مايو 2024، بدت موازين الحرارة في خاليسكو وكأنها فقدت صوابها: في إحدى المحطات، سُجلت درجة حرارة بلغت 38.4 درجة مئوية في 10 مايو، مقتربة بذلك من الرقم القياسي التاريخي المسجل عام 1994. كان الحر شديدًا لدرجة أن نباتات الأغاف المعتادة على اللهيب أبطأت نموها. أما الأمطار التي عادة ما تهطل في يونيو، فقد تأخرت، مما جعل المزارعين يرمقون السماء بقلق.

المترجم في المفاوضات المهمة لا يترجم الكلمات بسرعة فحسب، بل يحرص على ألا يضيع المعنى. وكذلك CAMulator: فهو يأخذ نموذج المناخ المعقد CAM6 ويترجمه إلى لغة شبكة عصبية تعمل أسرع بمئات المرات، دون أن يفقد الجوهر الفيزيائي. في السابق، كانت مثل هذه «المترجمات» إما تبسّط الصورة أو تنسى قوانين الحفظ، فتنهار توقعاتها عند الحساب الطويل.