قياس انبعاثات الميثان في المناطق القطبية-التايغا باستخدام ملاحظات غلاف الهواء ونموذج عكسي عالمي

لماذا يهم الميثان الشمالي

الميثان غاز دفيئة قوي، والأراضي المتجمدة المحيطة بالمدار الشمالي تخزن كميات هائلة من الكربون يمكن أن تتحرر مع احتباس الحرارة. يقلق العلماء من أن ذوبان التربة وتوسع الأراضي الرطبة قد يحولا هذه المنطقة إلى مصدر كبير جديد للميثان، مما يسرّع التغير المناخي. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطاً لكنه حاسم: كم ميثاناً ينبعث فعلاً من المنطقة القطبية–التايغا اليوم، هل يتغير مع مرور الزمن، وما العوامل التي تتحكم في تلك التغيرات؟

نظرة جديدة من الجو

بدلاً من قياس الميثان عند سطح الأرض فقط، استخدم الباحثون قياسات الهواء المجمعة من شبكة مكونة من 154 محطة رصد حول العالم، منها 33 منتشرة عبر المناطق القطبية والغابات الشمالية. تقوم هذه المحطات بأخذ عينات مستمرة من الهواء وتتتبع كيف ترتفع وتنهار تراكيز الميثان. أدخل الفريق هذه الملاحظات في نظام حاسوبي عالمي يعمل بعكس العملية: بالنظر إلى كيفية تدفق الهواء واختلاطه حول الكوكب، ما هو نمط الانبعاثات السطحي الذي يفسر أفضل ما يُقاس عند كل برج؟ بدمج الملاحظات مع التقديرات الأولية من نماذج الأراضي والانبعاثات، خفّضوا متوسط عدم اليقين في انبعاثات الميثان الإقليمية في المنطقة القطبية–التايغا بحوالي ثلثي القيمة.

كمية الميثان التي يطلقها الشمال

تُظهر التحليلات أنه في الفترة من 2010 إلى 2021 أطلقت المنطقة القطبية–التايغا نحو 45 تيراغرام من الميثان سنوياً — أي نحو 7 في المئة من الانبعاثات العالمية. هذا أعلى من التقديرات السابقة «من الأسفل إلى الأعلى» المبنية حصرياً على نماذج الأراضي والجرد، والتي كانت تميل إلى التقليل من الانبعاثات، لا سيما في روسيا. يأتي ما يقرب من نصف هذا الميثان من الأراضي الرطبة، مع مساهمات إضافية من الأنشطة البشرية مثل استخراج الوقود الأحفوري والزراعة، ومصادر طبيعية أخرى مثل البحيرات والنمل الأبيض، والحرائق، وكمية صغيرة من المناطق البحرية المجاورة. تبرز غرب روسيا كبؤرة انبعاث كبيرة، تطلق ميثاناً بمعدل يتراوح من مرتين إلى ست مرات أكثر من مناطق فرعية أخرى مثل ألاسكا أو شمال كندا، بفضل أراضيها الرطبة الواسعة ونشاط النفط والغاز الكثيف فيها.

التقلبات الموسمية

عبر خطوط العرض الشمالية العالية، تتبع انبعاثات الميثان إيقاعاً سنوياً واضحاً. تكون أدنى مستوياتها في الشتاء المظلم والمتجمد وتزداد بسرعة عندما يذوب الثلج وتدفأ التربة، وتبلغ ذروتها في يوليو وأغسطس حين تكون الأراضي الرطبة دافئة ومشبعة بالماء ونشطة بيولوجياً. في الصيف، تمثل الأراضي الرطبة نحو 70 بالمئة من إجمالي إطلاق الميثان. تهيمن المصادر البشرية فقط في بعض الأماكن، خصوصاً في الجزء الأوروبي من منطقة الدراسة. إن إضافة بيانات الغلاف الجوي غيّرت في المقام الأول حجم الذُرى الموسمية لا توقيتها، مما يشير إلى أن النماذج تلتقط النمط الموسمي تقريبا لكنها كانت قد أخطأت في المقدار الحقيقي في مناطق مهمة.

الاتجاهات والصلات المناخية

على مدى نافذة الاثني عشر عاماً، لا تُظهر إجمالي انبعاثات الميثان القطبية–التايغا اتجاهاً تصاعدياً قويّاً مؤكداً إحصائياً، لكن تظهر أنماط ملحوظة. تبرز سنوات معينة، خصوصاً 2016 و2019 و2020، بانبعاثات أعلى من المتوسط بعدة في المئة، ويرجع ذلك في الغالب لظروف أكثر رطوبة أو دفئاً في المناطق الغنية بالأراضي الرطبة، وفي 2019 بسبب نشاط حرائق قوي في شرق روسيا. عند النظر خصيصاً إلى الأراضي الرطبة، وجد الفريق أن السنوات الأكثر دفئاً عادةً ترتبط بإطلاق ميثان أعلى، خصوصاً في أواخر الصيف. وأظهر التركيز الأضيق على غرب سيبيريا — سهل منخفض شاسع مغطى بالمستنقعات — زيادة محلية أوضح في انبعاثات الأراضي الرطبة مع مرور الوقت ودوراً مفاجئاً للثلوج الشتوية: يبدو أن الثلوج الأعمق تؤدي إلى تربة أكثر رطوبة بعد الذوبان وبالتالي إلى إطلاق ميثان أعلى خلال الموسم الدافئ التالي.

لماذا تهم الثلوج والرطوبة

تُوضح دراسة حالة سهول غرب سيبيريا كيف يمكن لتحولات مناخية دقيقة أن تعزز إطلاق الميثان. يمكن للثلوج الشتوية الكثيفة أن تعزل الأرض، مما يساعد التربة على أن تبقى أقل تجمداً عميقاً، ثم تذوب تدريجياً لتحافظ على تشبع الأراضي الرطبة لفترة أطول. في هذه الأراضي المسطحة ذات التصريف السيئ، تدعم تلك الرطوبة الإضافية ظروفاً تفضّل الكائنات الدقيقة المنتجة للميثان. أظهرت الاختبارات الإحصائية أن مزيجاً من عمق الثلج، ودفء موسم النمو، وهطول الأمطار يفسر معظم التقلبات السنوية في الميثان من هذه الأراضي الرطبة، في حين أن نماذج الأراضي السابقة أغفلت جزءاً كبيراً من هذه الحساسية.

ماذا يعني هذا للمستقبل

للقارئ العام، الخلاصة الرئيسية هي أن أراضي المنطقة القطبية–التايغا هي بالفعل مصدر كبير وحساس جداً للميثان، لكنها لم تصل بعد إلى مرحلة «الانفلات» نحو زيادة درامية وسريعة. تلعب الأراضي الرطبة، لا سيما في غرب روسيا، دوراً مركزياً، وتزداد انبعاثاتها في السنوات الأدفأ والأكثر رطوبة. وبما أن المنطقة تسخن أسرع من المتوسط العالمي وأن أنماط الثلج وهطول الأمطار تتغير، تشير الدراسة إلى أن إنتاج الميثان من الأراضي الرطبة الشمالية مرجح أن يرتفع في العقود المقبلة. وفي الوقت نفسه، تُظهر الدراسة أن استخدام شبكات رصد جوية كثيفة مع نماذج عالمية يمكن أن يوضّح كثيراً مصدر الميثان وأسبابه — معرفة حاسمة لتوقع التغذيات الراجعة المناخية المستقبلية ولتصميم استراتيجيات للحد منها.

الاستشهاد: Basso, L.S., Rödenbeck, C., Brovkin, V. et al. Quantifying Arctic-boreal methane emissions using atmospheric observations and a global inverse model. npj Clim Atmos Sci 9, 80 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01348-1

الكلمات المفتاحية: ميثان القطب الشمالي, التربة المتجمدة, الأراضي الرطبة, تغذية راجعة مناخية, غرب سيبيريا