تركيزات ثاني أكسيد الكربون والميثان حسب العمق في 522 بحيرة وبركة وخزان حول العالم

لماذا تهم البحيرات مناخنا

قد تبدو البحيرات والبرك والخزانات هادئة على السطح، لكنها تطلق بصمت غازات قوية للاحتباس الحراري تُسخّن كوكبنا. حتى الآن، قيَسَ العلماء في الغالب هذه الغازات عند سطح الماء فقط، تاركين ثغرة كبيرة: ماذا يجري في الأعماق؟ تقدم هذه الدراسة مجموعة GHG-depths، أكبر مجموعة قياسات عالمية لثاني أكسيد الكربون والميثان من السطح إلى القاع لأكثر من 500 بحيرة حول العالم. من خلال الكشف عن كيفية تراكم الغازات مع العمق، تُسهم هذه العمل في تحسين تقديرات المناخ العالمية وتُظهر كيف قد تستجيب هذه المسطحات المائية الداخلية مع ارتفاع حرارة العالم.

نظرة عالمية تحت السطح

جمع الباحثون قياسات موزعة حسب العمق لثاني أكسيد الكربون والميثان من 522 بحيرة وبركة وخزان منتشرة عبر 38 دولة وعلى القارات السبع جميعها. تمتد هذه المسطحات المائية عبر نطاق هائل من الأحجام والأعماق ومستويات المغذيات والمناخات — من البرك الصغيرة إلى الخزانات العميقة، ومن المشاهد القطبية إلى المناطق الاستوائية. يشمل المجموع الكلي 2,558 حدث أخذ عينات منفصلًا، كثير منها تتضمن قياسات متكررة على مدى مواسم وسنوات متعددة. يتيح هذا التغطية الواسعة للعلماء مقارنة كيفية تخزين وإطلاق الغازات الدفيئة في بحيرات مختلفة جدًا، وهو أمر لم يكن ممكنًا ببيانات نادرة أو مقتصرة على السطح فقط.

مخازن غاز مخفية في المياه العميقة

داخل العديد من البحيرات، يكون عمود الماء طبقيًا: ماء دافئ ومختلط جيدًا وغني بالأكسجين يجلس فوق ماء أعمق أبرد وأكثر كثافة. عندما تكون هذه الطبقات قوية، يقتصر التبادل بين السطح والقاع. تستمر الميكروبات في المياه القاعية المظلمة والرواسب في تحلل المادة العضوية، منتجة ثاني أكسيد الكربون والميثان اللذين يمكن أن يتراكمَا إلى تراكيز عالية بينما يُستهلك الأكسجين. تُظهر مجموعة البيانات الجديدة أن مستويات الغازات في المياه القاعية غالبًا ما تختلف بشكل حاد عن تلك القريبة من السطح، أحيانًا بفروق هائلة. يمكن أن تُحرَّك هذه المخازن المخفية لاحقًا وتُطلَق، على سبيل المثال خلال أحداث الخلط الموسمية عندما تنقلب طبقات البحيرة.

كيف جُمِعَت البيانات وفُحِصَت

لبناء GHG-depths، استند الفريق إلى مساهمات من 45 مجموعة بحثية و56 دراسة منشورة، مع قياسات جديدة غير منشورة سابقًا كمكمل. شملت العينة فقط البحيرات والبرك والخزانات التي تحتوي على ملفات عمق حقيقية — ما لا يقل عن عمقين لكل أخذ عينة — ويجب أن تُقاس الغازات مباشرة باستخدام أدوات مثل حسّاسات الغازات أو تقنيات حيز الرأس في زجاجات مختومة. إلى جانب تركيزات الغازات، يوفر مجموعة البيانات قياسات مرافقة مثل درجة حرارة الماء والأكسجين والمغذيات والخصائص الأساسية للبحيرة، ويربط العديد من المواقع بقاعدة بيانات عالمية للبحيرات. قام المؤلفون بتوحيد الوحدات بعناية، واستيفاء المتغيرات المساندة بحيث تتماشى مع أعماق الغازات، وأجروا فحوص جودة واسعة النطاق، بما في ذلك فحص آلي للشواذ ومراجعة يدوية من مزوِّدي البيانات الأصليين.

من ملفات أولية إلى موارد جاهزة للاستخدام

بدلًا من نشر أرقام خام فقط، نظم الفريق المعلومات في عدة ملفات مترابطة مصممة لإعادة الاستخدام بسهولة. يحتوي ملف واحد على الحقائق الأساسية عن كل بحيرة، مثل حجمها وعمقها والكيمياويات النموذجية. يحتوي ملف آخر على جميع ملفات العمق المفصّلة للغازات وجودة المياه. يضيف ملف ثالث سجلات درجة الحرارة عالية التردد التي تساعد في وصف وقت وطريقة تَطبُّق طبقات البحيرات. أخيرًا، يجمع ملف مُعالَج هذه الأجزاء معًا في منتج «جاهز للتحليل»، يطابق كل قياس للغاز مع درجة الحرارة والأكسجين المقابلة على نفس العمق والتاريخ. تعني هذه البنية أن الباحثين الآخرين يمكنهم بسهولة إدخال مجموعة البيانات في نماذج حاسوبية أو دمجها مع منتجات بحيرات عالمية أخرى.

ما يعنيه هذا لتنبؤات المناخ

لا تقدم الورقة تقدير انبعاثي جديدًا واحدًا، بل توفر الأساس اللازم لجعل التقديرات المستقبلية أكثر دقة. من خلال توضيح كيف يتراكم ثاني أكسيد الكربون والميثان في أعماق البحيرات المظلمة ويُطلَق لاحقًا، تُمكّن GHG-depths نمذِّنين من التقاط متى وأين تحدث الانبعاثات بشكل أفضل، وكيف قد تتغير مع تغير المناخ الذي يؤثر على خلط البحيرات ومستويات الأكسجين. للقراء غير المتخصصين، الرسالة واضحة: البحيرات الهادئة لاعب نشط في نظام المناخ، وفهم ما يحدث من السطح إلى القاع أساسي للتنبؤ بمستقبل غازات الاحتباس الحراري على كوكبنا.

الاستشهاد: Rabaey, J.S., Lewis, A.S.L., Attermeyer, K. et al. Depth-resolved carbon dioxide and methane concentrations in 522 lakes, ponds, and reservoirs worldwide. Sci Data 13, 483 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06751-0

الكلمات المفتاحية: البحيرات, الميثان, ثاني أكسيد الكربون, غازات الاحتباس الحراري, المياه العذبة