العواصف ذات الضغط المنخفض تدفع انبعاثات أكسيد النيتروز في المحيط الجنوبي

عواصف تغيّر توازن المناخ

بعيدًا عن اليابسة، تدور عواصف قوية منخفضة الضغط حول القارة القطبية الجنوبية كل عدة أيام، مثيرة أمواجًا هائجة في المحيط الجنوبي. نعلم بالفعل أن هذا المحيط يلعب دورًا رئيسيًا في إبطاء تغير المناخ عبر امتصاص ثاني أكسيد الكربون. تكشف هذه الدراسة أن أنظمة العواصف نفسها تعمل أيضًا كمكانس عملاقة لغاز آخر—أكسيد النيتروز—الذي يسخّن الكوكب ويتلف طبقة الأوزون. فهم هذا «التسرّب» المخفي المدفوع بالعواصف يساعدنا على تقدير مدى حماية المحيط لنا من تغير المناخ بدقة أكبر.

غاز دفيئة مخفي في البحار العاصفة

أكسيد النيتروز (N₂O) هو غاز دفيئة قوي يمتلك تقريبًا قدرة تدفئة تعادل 300 ضعف ثاني أكسيد الكربون، جزيئًا بجزيئ، على مدى قرن. كما أنه الآن التهديد البشري الرئيسي لطبقة الأوزون. يفرج المحيط ككل عن N₂O إلى الغلاف الجوي، لكن العلماء واجهوا صعوبة طويلة في تحديد مقدار ذلك، لا سيما في المحيط الجنوبي البعيد والعنيف. أشارت تقديرات مبكرة إلى أن هذه المنطقة قد تكون مسؤولة عن ما يصل إلى 40 بالمئة من إجمالي انبعاثات N₂O البحرية. والعمل الأحدث، الذي اعتمد على متوسطات粗粗 وقياسات متناثرة من السفن، بدا أنه يقلل هذا الإسهام إلى النصف. هذه الأرقام المتضاربة تركت علامة استفهام كبيرة حول كيفية تأثير هذا المحيط البعيد فعليًا على المناخ.

روبوتات وتعلّم آلي وفجوة بيانات

القياسات التقليدية تأتي من سفن البحث، التي نادرًا ما تمر مباشرة عبر مركز العواصف العنيفة في المحيط الجنوبي. لسد هذه الفجوة، لجأ المؤلفون إلى أسطول من العوامات البروفيلية الآلية المعروفة بـ Biogeochemical Argo (BGC-Argo). هذه الأدوات تنجرف مع التيارات، وتغوص إلى عمق 2000 متر وتطفو مرة كل نحو 10 أيام لتبلغ عن درجة الحرارة والملوحة والأكسجين والنترات وغير ذلك. لا يمكنها قياس أكسيد النيتروز مباشرة، لذلك درّب الفريق نماذج تعلّم آلي على بيانات عالية الجودة لـ N₂O جُمعت من رحلات بحثية. من خلال تعلم علاقة N₂O بالمتغيرات التي تقيسها العوامات، تمكنت النماذج من تقدير N₂O في المياه السطحية عبر عشرات الآلاف من ملفات العوامات—مما أتاح التقاط الظروف أثناء الهدوء والعواصف الشديدة على حد سواء.

حين يمتص الضغط المنخفض الغاز من البحر

مسلحين بتقديرات التعلّم الآلي وبيانات إعادة تحليل الطقس، حسب المؤلفون مقدار تبادل N₂O بين المحيط والغلاف الجوي في كل موقع للعوامة. وجدوا أن أقوى اندفاعات إطلاق N₂O تتجمع تحت مراكز العواصف منخفضة الضغط، حيث تكون الرياح شديدة ويمكن أن ينخفض الضغط الجوي بنسبة تصل إلى نحو 8 بالمئة أدنى من الضغط الجوي القياسي. الضغط الجوي الأقل يقلل كمية N₂O التي يمكن أن «يحتفظ» بها الهواء عند التوازن، ما يزيد الاختلال بين الماء والهواء ويدفع الغاز للخروج من البحر. يسمّي المؤلفون هذا «تأثير هوفر»: العواصف تمتص فعليًا N₂O من المحيط إلى الغلاف الجوي. نسبة صغيرة فقط من ملفات العوامات—حوالي 10 بالمئة—تشكل نصف الانبعاثات السنوية، مما يظهر أن أحداث العواصف القصيرة والمكثفة تهيمن على الإجمالي.

العواصف تضاعف تقريبًا انبعاثات N₂O في المحيط الجنوبي

لاختبار مدى أهمية الضغط المنخفض، أعاد الفريق حساب تدفقات N₂O كما لو أن الهواء فوق المحيط الجنوبي ظل دائمًا عند ضغط جوي واحد، مع إبقاء الرياح وظروف المحيط كما هي. في ظل هذا الافتراض المبسط، يطلق المحيط الجنوبي نحو 0.9 تيراغرام من النيتروجين على شكل N₂O سنويًا. عندما استخدموا بدلًا من ذلك قيم الضغط الحقيقية العاصفة، قفزت التقديرات إلى 1.6 تيراغرام سنويًا—زيادة بنسبة 88 بالمئة. هذا يعني أن نحو نصف N₂O المنبعث من هذه المنطقة تدفعه ببساطة انخفاضات الضغط الجوي داخل العواصف، لا سيما عند الجمع مع رياح قوية. كما ظهرت أنماط موسمية: تبلغ الانبعاثات ذروتها خلال خريف نصف الكرة الجنوبي، حين تشتد الرياح ويجلب الخلط المائي من الأعماق المزيد قليلًا من N₂O إلى السطح، بينما قد يقيد الجليد البحري في الشتاء الانبعاثات مؤقتًا في مياه القطب الأكثر بُعدًا.

لماذا هذا يهم مستقبل الكوكب

بمراجعة إنتاجية N₂O في المحيط الجنوبي صعودًا، تشير هذه الدراسة إلى أن المنطقة مسؤولة عن ما يقرب من 40 بالمئة من جميع انبعاثات أكسيد النيتروز البحرية—أكثر بكثير مما ألمحت إليه التقديرات الحديثة. عند تحويلها إلى «معادل ثاني أكسيد الكربون»، تلغي هذه الانبعاثات نحو 7 بالمئة من امتصاص المحيط الجنوبي السنوي لثاني أكسيد الكربون. بعبارة أخرى، مساعدة المحيط في إبطاء تغير المناخ تُعوَّض جزئيًا بانبعاث N₂O الخاص به، لا سيما أثناء العواصف. اختبارات الحساسية في الدراسة تشير أيضًا إلى أن الرياح الأقوى، أو قِلّة الجليد البحري، أو انخفاض متوسط الضغط قليلًا في مناخ أكثر دفئًا قد تزيد جميعها من إطلاق N₂O في المستقبل. للقراء العامين، الرسالة واضحة: الطقس العنيف فوق المحيط الجنوبي ليس مجرد خلفية لتغير المناخ—بل لاعب نشط، يضخ بهدوء غازًا قويًا للاحتباس الحراري إلى الهواء ويعيد تشكيل توازن نظام مناخ الكوكب.

الاستشهاد: Kelly, C.L., Chang, B.X., Emmanuelli, A.F. et al. Low-pressure storms drive nitrous oxide emissions in the Southern Ocean. Nat Commun 17, 2037 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68744-2

الكلمات المفتاحية: المحيط الجنوبي, أكسيد النيتروز, العواصف, غازات الدفيئة, تغير المناخ