مجموعة بيانات شهرية لبخر النتح المحتمل بدقة 0.1° مبنية على النماذج المثلى عبر المناطق النباتية العالمية

لماذا يهم قياس فقدان الماء غير المرئي

عندما نفكر في الماء، تتبادر إلى الذهن عادة الأنهار والمطر. لكن جزءًا كبيرًا من ماء الأرض يعود بهدوء إلى الهواء على شكل «بخر نتح»—الماء المتبخر من التربة والمسطحات المائية والماء الذي تفرزه النباتات. يستخدم العلماء مفهومًا ذا صلة، يُسمى البخر النتح المحتمل، لتقدير مدى «عطش» الغلاف الجوي وكمية الماء التي قد تُفقد إذا كانت الموارد غير محدودة. هذا مهم للزراعة ومراقبة الجفاف وجريان الأنهار وحتى التنوع البيولوجي. توفّر الدراسة موضوع هذا المقال مجموعة بيانات عالمية جديدة عالية الدقة لهذا الطلب المائي غير المرئي، مصممة لتكون أكثر دقة وواقعية من العديد من المنتجات المستخدمة اليوم.

كيف يقدّر العلماء عطش السماء

البخر النتح المحتمل (PET) هو نوع من القيم الافتراضية: كم من الماء سيغادر اليابسة لو لم تكن هناك قيود في الرطوبة. وهو أساسي لتتبّع الجفاف وتخطيط الري وفهم كيف يعيد تشكيل تغير المناخ دورات المياه. على مدى عقود، طُوّرت العديد من الصيغ الرياضية لتقدير PET من بيانات الطقس مثل درجة الحرارة والإشعاع والرطوبة والرياح. تتراوح هذه الصيغ من وصفات بسيطة تعتمد على الحرارة إلى نهج أكثر تعقيدًا تصف صراحة كيفية انتقال الحرارة والرطوبة بين الأرض والهواء. كثير من منتجات PET العالمية المستخدمة اليوم تعتمد عادة على صيغة أو اثنتين قياسيتين بإعدادات افتراضية مطبّقة على الكوكب بأكمله.

لماذا يمكن أن تكون التقديرات الحالية مضللة

استخدام صيغة PET غير مناسبة—أو استخدامها بإعدادات «مقاس واحد يناسب الجميع»—يمكن أن يشوّه بشكل كبير تصورنا للجفاف. بينت أعمال سابقة أن الطرق الشائعة قد تبالغ في الجفاف القاري، أو تتصرف بشكل مختلف للغاية من مكان لآخر. على سبيل المثال، أداء أحد الأساليب الشائعة جيد في المناطق الرطبة لكنه يتدهور في أماكن أخرى، جزئيًا لأن المعامل الرئيسي فيه يُعامل كثابت ثابت. معيار شائع آخر يفرض نفس ارتفاع النباتات ومقاومة الأوراق في كل مكان، مع أن الغابات الحرجية والمراعي والأراضي الرطبة والمحاصيل تختلف اختلافًا كبيرًا. نتيجة لذلك، قد تضيف منتجات PET العالمية الحالية عدم يقين خفي إلى دراسات اتجاهات المناخ وجريان الأنهار واحتياجات المحاصيل ومؤشرات الجفاف.

بناء صورة عالمية أفضل

لمعالجة هذه المشكلات، لجأ المؤلفون إلى قياسات مباشرة لتبادل الحرارة والماء بين الأرض والغلاف الجوي، جمعت في 178 موقع رصد حول العالم باستخدام أبراج أدوات عالية. ركزوا على 124 موقعًا تحوي المعلومات التفصيلية اللازمة لمعايرة خمس صيغ PET مستخدمة على نطاق واسع، تغطي الأساليب المعتمدة على الحرارة والإشعاع والمقترنة. لكل نوع حيوي—مثل الغابات دائمة الخضرة والشجيرات والسافانا والمراعي والأراضي الرطبة والمحاصيل—استخدموا بحث مونت كارلو لضبط المعاملات الرئيسية بحيث تطابق كل صيغة أفضل الأيام التي لم تكن فيها النباتات محدودة بالرطوبة في التربة. ثم اختبروا بدقة مدى قدرة هذه النماذج المضبوطة على إعادة إنتاج PET اليومي، متضمنة فحوصات تقاطعية في مواقع استُبعدت من المعايرة ومجموعة مستقلة من الأبراج.

اختيار أفضل الأدوات لكل مشهد طبيعي

أظهر المقارنة أن صيغتين تركزان على الإشعاع أدتا بأفضل أداء باستمرار: نموذج بريستلي–تايلور ونموذج ميلي–دن. اعتمادًا على النوع الحيوي، أعطى أحدهما أو الآخر أقرب تطابق لقياسات الأبراج، مع قدرة جيدة عادة على التقاط التغيرات اليومية في PET. وكان من المشجع أن الإعدادات المعايرة انتقلت بثبات إلى مواقع جديدة غير مرئية سابقًا، ما يوحي بأن هذه النماذج المضبوطة يمكن استخدامها بثقة خارج شبكة الرصد الأصلية. مسلحين بهذه النتيجة، جمع الفريق النماذج المختارة مع أربع قواعد بيانات مناخية عالمية رئيسية وخريطة تغطية أرضية محدثة سنويًا. أنتجوا مجموعة بيانات PET شهرية على شبكة بدقة 0.1 درجة (حوالي 10 كم) لكل الأراضي المغطاة بالنبات من 1992 حتى 2022، مكوّنين فعليًا فيلمًا لمدة 30 عامًا لطلب الهواء على الماء عبر أنواع المناظر المختلفة.

كيف تقارن الخريطة الجديدة وما تكشفه

لمعرفة كيف يقارن منتجهم، قارن الباحثون بياناتهم بمجموعة بيانات PET عالمية رائدة مستخدمة على نطاق واسع في الهيدرولوجيا والبيئة. في معظم أنواع النبات، تبعت تقديراتهم الجديدة ملاحظات الأبراج عن كثب أكثر، خاصة فوق الغابات المختلطة والشجيرات والسافانا والمراعي والمحاصيل. عند فحص الاتجاهات طويلة الأمد، أظهر كلا المجموعتين زيادة في PET عبر معظم أنحاء الكرة الأرضية، مع بعض الجيوب الملحوظة من الانخفاض في أجزاء من أمريكا الجنوبية وآسيا. لكن التفاصيل اختلفت أحيانًا بحسب المنطقة، جزئيًا لأن المنتج الجديد يعتمد أساسًا على الطاقة المتاحة عند السطح، بينما المنتج الأقدم أكثر حساسية لتغيرات الرياح وجفاف الهواء.

ما يعنيه هذا للمياه والغذاء والنظم البيئية

لغير المتخصصين، الرسالة الرئيسية هي أن معيارنا لـ«عطش» الغلاف الجوي أصبح أكثر دقة. من خلال تكييف النماذج لأنواع نباتية محددة واستخدام معلومات تغطية أرضية واقعية ومتطورة، من المفترض أن تحسّن مجموعة بيانات PET هذه تقديرات احتياجات الري، وتقوّي النماذج الهيدرولوجية، وتُحسّن مؤشرات الجفاف والجفاف المناخي. كما تفتح أبوابًا لدراسة كيف يغيّر تغير استخدام الأراضي—مثل إزالة الغابات، وفقدان الأراضي الرطبة، أو توسع الأراضي الزراعية—الطلب المائي الإقليمي والظروف البيئية. وبينما تبقى بعض الشكوك، خاصة في المناطق القليلة المحطات وفي كيفية استجابة فسيولوجيا النبات لارتفاع ثاني أكسيد الكربون، يمثل هذا العمل خطوة مهمة نحو خرائط أكثر موثوقية ودقة لمقدار الماء الذي يطلبه الهواء من الأرض.

الاستشهاد: Bi, Z., Sun, S., Ma, Q. et al. A 0.1° monthly potential evapotranspiration dataset based on the optimal models over global vegetation zones. Sci Data 13, 580 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06956-3

الكلمات المفتاحية: البخر النتح المحتمل, دورة المياه العالمية, مراقبة الجفاف, تغير استخدام الأراضي, بيانات المناخ