مقدم في الستراتوسفير يُحدث انقلاب الطور الشتوي لنمط «المحيط المتجمد الشمالي دافئ – أوراسيا باردة»

لماذا تهم التذبذبات بين دفء القطب والشمال وبرودة أوراسيا

لاحظ الناس في أنحاء أوروبا وآسيا تقلبات شتوية متزايدة الشدة: في شهر يكون القطب الشمالي غريبًا معتدلاً بينما ترتعش سيبيريا من البرد، وفي وقت لاحق من نفس الشتاء ينقلب النمط. هذه التغيرات ليست مجرد فضول لمراقبي الطقس؛ فهي تشكل الطلب على التدفئة، وأمن الطاقة، والزراعة، ومخاطر موجات البرد الشديدة والعواصف الرملية. تطرح هذه الدراسة سؤالًا يبدو بسيطًا لكنه يحمل تبعات عملية كبيرة: هل يمكننا رصد إشارات في طبقات الجو العليا تحذّرنا قبل أسابيع من هذه الانقلابات الشتوية المفاجئة؟

ميزان متأرجح بين الشمال والجنوب

يصف العلماء نمطًا متكررًا يسمى «القطب الشمالي الدافئ–أوراسيا الباردة»، حيث يكون الهواء الشتوي فوق القطب الشمالي أدفأ من المعتاد بينما أجزاء واسعة من أوراسيا أبرد من المعتاد. كما يظهر الترتيب المعاكس «القطب الشمالي البارد–أوراسيا الدافئة». في العقود الأخيرة، باتت الفصول الشتوية تظهر بشكل متزايد انقلابًا حادًا بين هذين الحالتين: قد يهيمن نمط واحد على أوائل الشتاء، ثم ينقلب بشدة إلى الآخر في أواخر الشتاء. وبما أن المراحل المبكرة والمتأخرة تلغي أثر بعضها في المتوسطات الموسمية، فإن درامية هذه التقلبات مخفية في الإحصاءات التقليدية، ومع ذلك تتحول على الأرض إلى انتقالات مفاجئة بين البرد والدفء وزيادة مخاطر البرد الشديد في شرق آسيا وحتى عواصف رملية كبرى في شمال الصين في الربيع.

دافع خفي عالٍ فوق السحب

فوق أنظمة الطقس التي نعيشها يوميًا تقع دوامة القطب الشمالي في الستراتوسفير، حلقة رياح سريعة تتحرك محيطة بالقطب على ارتفاعات تبلغ عشرات الكيلومترات. يمكن لهذه الدوامة أن تغير شكلها: أحيانًا تنكمش وتبتعد عن قطاع أمريكا الشمالية–المحيط الأطلسي الشمالي، وفي أحيان أخرى تمتد نحو هذا القطاع. يظهر المؤلفون أن تغييرًا منهجيًا في هذا الشكل فوق أمريكا الشمالية–المحيط الأطلسي الشمالي يميل لأن يسبق انقلاب نمط السطح بين «القطب الدافئ–أوراسيا الباردة» ونقيضه بحوالي 25 يومًا. عندما تكون الدوامة منكمشة هناك في أوائل الشتاء، فإن نمط السطح يميل أكثر إلى قطب بارد وأوراسيا دافئة؛ وعندما تمتد لاحقًا نحو ذلك القطاع وتقوى، تميل أنماط السطح إلى الانعكاس، ما يؤدي إلى قطب دافئ وأوراسيا باردة. تتحقق علاقة التوقيت هذه ليس فقط في العقود الأخيرة بل أيضًا عند تمديد السجل ليشمل أوائل خمسينيات القرن الماضي.

كيف تنقل الموجات الرسالة إلى الأسفل

يتتبع المؤلفون كيف يصل هذا التحول الشاهق إلى السطح. عندما تكون الدوامة فوق أمريكا الشمالية–المحيط الأطلسي الشمالي في حالتها المنكمشة، تطور الستراتوسفير زوجًا من شواذ الضغط المتقابلة: أعلى فوق أمريكا الشمالية–المحيط الأطلسي الشمالي وأدنى فوق غرب أوراسيا. تميل الاضطرابات الشبيهة بالموجات في الغلاف الجوي إلى الصعود فوق أمريكا الشمالية ثم النزول نحو غرب أوروبا، موجهة هذه الشواذ من ارتفاعات الستراتوسفير إلى مستوى الطقس اليومي. قرب السطح، يؤدي ذلك إلى إضعاف حزام ضغط مرتفع هام عادة فوق جبال الأورال. مع كبح «المرتفع الأوروالي» هذا، يصبح الهواء البارد القطبي أقل قدرة على الاندفاع جنوبًا إلى أوراسيا، ما يساعد على إنتاج نمط يجعل أوراسيا أدفأ نسبيًا والقطب أبرد في أوائل الشتاء.

من تحول دوامة بعيد إلى موجات برد في أوراسيا

لاحقًا في الموسم، مع امتداد الدوامة نحو أمريكا الشمالية وقوتها وازدياد عدم تماثلها، يتغير نمط الموجات. الآن، تنتشر الاضطرابات نزولًا بشكل مفضل فوق شمال الأطلسي، مما يقوي الرياح الغربية في الأعالي ويُفضّل نمط ضغط فوق المحيط يعرف بالتذبذب الشمالي الأطلسي الإيجابي. من هناك تمتد طاقة الموجات شرقًا إلى أوراسيا وتبني مرتفع أورال أقوى. يساعد هذا النظام المرتفع المتجدد على توجيه الهواء القطبي البارد جنوبًا إلى أوراسيا، بينما يصبح القطب نفسه أدفأ نسبيًا — وهو بصمة لمرحلة نمط «القطب الدافئ–أوراسيا الباردة» الكلاسيكية. تؤكد الدراسة هذه الآليات ليس فقط من خلال التحليل الإحصائي بل أيضًا بفحص فصول شتاء فردية، مثل 1983–84، عندما سبق تحول قوي في شكل الدوامة موجة برد موثقة جيدًا في شرق آسيا بعد عدة أسابيع.

اختبار النماذج المناخية عند حدودها العليا

للالتقاء ما إذا كانت نماذج المناخ الحالية تستطيع التقاط سلسلة الأحداث هذه، يحلل المؤلفون مجموعات كبيرة من المحاكاة من أحدث جيل من النماذج العالمية. يحددون سنوات في المحاكاة عندما تنتقل الدوامة فوق أمريكا الشمالية–المحيط الأطلسي الشمالي بين حالات الانكماش والامتداد ثم يفحصون كيفية استجابة درجات الحرارة السطحية. عمومًا، تعيد النماذج ميل هذه التحولات في الدوامة إلى تفضيل انقلاب في نمط درجة حرارة القطب–أوراسيا، لكن الاستجابة أضعف مما تظهره الملاحظات وتختلف اختلافًا كبيرًا بين النماذج. يكمن فرق رئيسي في مدى امتداد النماذج إلى أعلى في الغلاف الجوي: تحاكي النماذج "عالية القمة" التي تشمل جزءًا أكبر من الستراتوسفير رابطًا هبوطيًا أقوى بين تغيّر الدوامة ودرجات حرارة سطح أوراسيا مقارنةً بالنماذج "منخفضة القمة" التي تتوقف أدنى وتفقد الكثير من ديناميكيات الستراتوسفير.

ماذا يعني هذا لتنبؤات الشتاء المستقبلية

للجمهور العام، الرسالة الأساسية هي أن شكل حزام رياح على ارتفاع عشرات الكيلومترات فوق القطب يمكن أن يبشر، قبل نحو شهر تقريبًا، بما إذا كان أواخر الشتاء في أوراسيا مرجح أن ينقلب من معتدل إلى قارس أو العكس. يفسر هذا الإشارة الستراتوسفيريّة جزءًا أكبر من شدة هذه الانقلابات النمطية بالمقارنة مع تأثيرات المحيطات الاستوائية المعروفة سابقًا، ويقدّم مقبضًا قيمًا للتنبؤ تحت الموسمي إلى الموسمي. كما تؤكد النتائج أنه لتحسين توقعات أحداث الشتاء القصوى — وتأثيراتها المترتبة مثل أزمات الطاقة أو العواصف الترابية — يجب على نماذج المناخ والطقس أن تمثل بأمانة الطبقات العليا من الغلاف الجوي حيث تحدث هذه التحولات في الدوامة.

الاستشهاد: Zhang, Y., Yin, Z., Tian, W. et al. Stratospheric precursor induces wintertime phase reversal of the “warm Arctic-cold Eurasia” pattern. Nat Commun 17, 3284 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70100-3

الكلمات المفتاحية: احترار القطب الشمالي, برد شتاء أوراسيا, دوامة القطب الشمالي في الستراتوسفير, التنبؤ تحت الموسمي, موجات روسبي