استخدام توهُّج المادة العضوية المذابة الملونة لتتبع المياه المتدفقة من المحيط الهادئ في شرق القطب الشمالي الكندي

لماذا يهم لون مياه القطب الشمالي

بعيداً عن السواحل وتحت جليد البحر، يغيّر محيط القطب الشمالي بهدوء توازن المياه العذبة والمالحة الذي يساعد على تنظيم مناخ الأرض. تُظهر هذه الدراسة أن الوهج الطبيعي الخافت للمادة العضوية المذابة في ماء البحر يمكن أن يعمل كصبغة غير مرئية، كاشفاً كيف تتدفق كميات هائلة من المياه نسبياً العذبة القادمة من المحيط الهادئ عبر أرخبيل القطب الشمالي الكندي إلى خليج بفين وفي نهاية المطاف إلى شمال الأطلسي. فهم هذه المسارات مهم لأنها تؤثر على النظم البيئية البحرية وجليد البحر وحتى قوة التيارات المحيطية التي تعيد توزيع الحرارة حول الكرة الأرضية.

طرق المياه العذبة عبر القطب الشمالي

يحوي حوض كندا، شمال ألاسكا وكندا، محيطاً ذا طبقات: مياه سطحية باردة وعذبة، وطبقة متوسطة العمق من مياه منشأها المحيط الهادئ، ومياه أعمق أكثر ملوحة من الأطلسي. تدخل مياه المحيط الهادئ القطب الشمالي عبر المضيق الضيق بيرينغ ثم تتبع طريقين رئيسيين: فرع عابر للقطب يقطع الجزء المركزي للقطب الشمالي باتجاه مضيق فْرام، وفرع ألاسكي يلتصق بمنحدر بحر بوفورت. جزء من هذه المياه يتجه نحو أرخبيل القطب الشمالي الكندي ويخرج من القطب عبر متاهة من القنوات والمضائق، بما في ذلك مضائق نانسن ويوريكا، ومضيق نارس، ومضائق جونز ولانكستر، قبل أن يتغذى على خليج بفين. وعلى طول الطريق يمتزج مع جريان الأنهار وذوبان جليد البحر ومياه متأثرة بالأطلسي تحملها تيارات غرب جرينلاند.

استخدام الوهج الطبيعي كمتتبع

لتتبع هذه المياه العذبة المتحركة، اعتمد الباحثون على خاصية تُسمى توهُّج المادة العضوية المذابة الملونة (FCDOM). هذه المادة، المكوّنة في الغالب من مركبات عضوية متحللة من رفوف القطب وداخلات الأنهار، تمتص الضوء وتصدر وهجاً خافتاً يمكن قياسه بأجهزة استشعار بصرية. تُعرف مياه الشتاء المحيطية في حوض كندا بأنها تحمل قمة فرعية واضحة في FCDOM، تتشكل عندما تتفاعل هذه المياه مع رواسب غنية بالعضويات على الرفوف الضحلة لتشوكشي وشمال بيرينغ. بدمج قياسات الحرارة والملوحة وFCDOM المأخوذة من سفينتين بحثيتين جليديتين كنديتين صيف 2024، ومقارنتها مع بيانات سابقة من مقياس منحوت على جليد طافي، استخدم الفريق هذه القمة في FCDOM كـ «بصمة» لتتبع المياه القادمة من المحيط الهادئ من الجزء المركزي للقطب الشمالي إلى شرق القطب الشمالي الكندي.

ما الذي يحدث على المسارات الشمالية

فحص العلماء ممرين رئيسيين عبر القطب الشمالي. على الطريق الشمالي الغربي، عبر مضائق نانسن ويوريكا ممتداً إلى مضيق جونز، تكون البصمة المحيطية في البداية قوية: طبقة باردة نسبياً وعذبة على عمق حوالي 50–180 متراً مع قمة واضحة في FCDOM. ومع ذلك، أثناء عبور التدفق للأعتاب الضحلة وقاع البحر الوعر، يثير الخلط المدّي القوي عمود الماء. يضعف هذا الخلط العمودي وينشر قمة FCDOM، خصوصاً أسفل المجاري الضيقة مثل مضيق كارديغان ومضيق فرام. في مضيق جونز وشمال خليج بفين القريب، تشتت الدوامات ووصول مياه متأثرة بتيار غرب جرينلاند الإشارة المحيطية الأصلية أكثر، مما يجعل من الصعب التعرف على مياه المحيط الهادئ باستخدام الحرارة والملوحة وحدهما.

المسار الشرقي والاختلاط في خليج بفين

على الطريق الشمالي الشرقي، عبر مضيق نارس—من قناة روبسون مروراً بحوض كين ومضيق سميث—تبقى الإشارة المحيطية أوضح لفترة أطول. هنا، تُحافظ القمة الفرعية في FCDOM أثناء تدفق المياه جنوباً، حتى مع حدوث تحلية تدريجية وزيادة في FCDOM تكشف عن تزايد التماس مع مياه ينقلها تيار غرب جرينلاند. عندما تصل المياه إلى شمال خليج بفين، لا تزال الطبقة العليا تحمل قيم FCDOM مرتفعة يمكن ربطها بتدفق المحيط الهادئ، لكن الطبقات الأعمق تظهر زيادة تدريجية في FCDOM مع العمق نمطية لمياه دارت طويلاً في خليج بفين وامتزجت مع دخول مياه ذات منشأ أطلسي. تُظهر القياسات عبر مضيق لانكستر كيف تعيد هذه المياه المختلطة جزئياً تدوير نفسها، حاملة تأثيرات المحيط الهادئ والأطلسي عائدة نحو خليج بفين.

ماذا يعني هذا للمستقبل

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن التوهُّج الطبيعي للمادة العضوية المذابة أداة قوية لتتبع كيفية تحرك مياه المحيط الهادئ عبر قنوات القطب الشمالي المعقّدة وأين تختلط مع مياه الأطلسي وغرينلاند. حتى عندما تتلاشى العلامات التقليدية مثل الحرارة والملوحة، غالباً ما تبقى بصمة FCDOM ظاهرة حتى يضعفها الخلط القوي فوق قاع بحر وعِر أو التفاعل مع تيار غرب جرينلاند. ومع ازدياد انتشار أجهزة الاستشعار البصرية على مراسي وطفايات وسفن، سيسمح هذا النهج للعلماء بمراقبة تغير مسارات المياه العذبة في قطب شمالٍ أصبح أكثر دفئاً وفهم تأثيراتها على جليد البحر والحياة البحرية والدوران المحيطي الأكبر الذي يساعد على تنظيم مناخ الأرض.

الاستشهاد: Dmitrenko, I.A., Stedmon, C.A., Babb, D.G. et al. Using colored dissolved organic matter fluorescence to trace Pacific-derived water in the Eastern Canadian Arctic. Sci Rep 16, 7757 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38848-2

الكلمات المفتاحية: دوران محيط القطب الشمالي, المياه العذبة القادمة من المحيط الهادئ, المادة العضوية المذابة, خليج بَفين, أرخبيل القطب الشمالي الكندي