دور حاسم لتفاعلات المحيط-الجليد البحري في الدفء الشديد خلال ذروة المناخ في الميوسين

عندما كان كوكب الأرض دافئًا بشكل مفاجئ

قبل نحو 17 مليون سنة، دخل كوكبنا في موجة حرارة طبيعية تسمى ذروة المناخ في الميوسين. ارتفعت درجات الحرارة العالمية إلى ما فوق مستويات اليوم بفارق كبير، وسجلت المناطق القطبية دفئًا قويًا بشكل خاص. ومع ذلك، واجهت أفضل نماذج المناخ لدينا صعوبة في إعادة إنتاج مدى الدفء الذي تحقق آنذاك، لا سيما بالقرب من القطبين. يطرح هذا البحث سؤالًا بسيطًا لكنه قويًا: هل كان مفتاح ذلك الدفء القديم ليس فقط غازات الدفيئة في الجو، بل أيضًا ما كان يحدث في المحيطات والجليد البحري عند خطوط العرض العالية؟

مناخ ماضٍ يتحدى نماذجنا

تشير الأدلة الجيولوجية إلى أنه خلال ذروة المناخ في الميوسين كانت درجات حرارة سطح الأرض العالمية أعلى بنحو 8–10 °م مقارنة بعصر ما قبل الصناعة، مع محيطات قطبية كانت أحيانًا أكثر دفئًا بأكثر من 10 °م مقارنة باليوم. كان من المرجح أن تكون مستويات ثاني أكسيد الكربون أعلى بمعدل مرتين إلى ثلاث مرات مما كانت عليه قبل الثورة الصناعية، ما يساعد على تفسير الدفء لكنه لا يفسر اختلاف درجات الحرارة الصغير نسبيًا بين خط الاستواء والقطبين. استطاعت العديد من الدراسات النمطية السابقة إحداث دفء عام للكوكب، لكنها فشلت باستمرار في تدفئة خطوط العرض العالية بما يكفي. أثار هذا التباين شكوكًا بشأن مدى فهمنا للمناخات الدافئة الماضية والمستقبلية على حد سواء.

اختبار عالمين افتراضيين

استخدم المؤلفون نموذجين متقدمين لنظام الأرض — NorESM1-F و IPSL-CM5A2 — ومنحوهما نفس جغرافيا الميوسين والغطاء النباتي وصفائح الجليد ومستويين معقولين من ثاني أكسيد الكربون. سمح هذا الإعداد بمقارنة عادلة لكيفية تعامل كل نموذج مع العالم القديم نفسه. دفأ كلا العالمين الافتراضيين بدرجة ملحوظة، بنحو 4–8 °م في المتوسط، بما يتوافق مع العديد من عمليات إعادة الإعمار. لكنهما انقسما بشدة في القطب الشمالي. أنتج NorESM دفءًَا قطبيًا شديدًا، مع درجات حرارة سطحية في القطب الشمالي أعلى بأكثر من 20 °م مقارنة بالقيم ما قبل الصناعية ومحيط قطبي يكاد يخلو من الجليد. بالمقابل، أظهر IPSL دفئًا قطبيًا أكثر اعتدالًا وجليدًا بحريًا موسميًا لا يزال يغطي مساحات كبيرة في الشتاء. عند مقارنة نتائج النماذج مع دلائل درجات الحرارة الأحفورية والكيميائية من الصخور والرواسب، طابق NorESM المحيطات عالية العرض المدارية الدافئة غير العادية بشكل أفضل من IPSL، رغم أنه سجّل دفئًا مفرطًا في بعض المناطق البرية.

كيف تُحسم الكفة بواسطة تيارات المحيط والجليد البحري

لفهم سبب اختلاف سلوك النماذج إلى هذا الحد، قام الباحثون بتفكيك موازنة الطاقة وأنماط الدوران. في كلا العالمين، احتجزت غازات الدفيئة الزائدة المزيد من الحرارة وأدى ذوبان الجليد إلى إضاءة أقل لسطح الكوكب، مما سمح له بامتصاص مزيد من ضوء الشمس. كما أضافت الغيوم بعض الدفء الإضافي في الشمال البعيد. لكن الاختلاف الحاسم كان يكمن في المحيطات والجليد البحري. في NorESM، ضخ دوران انقلاب قوي في الأطلسي كميات كبيرة من المياه الدافئة والمالحة نحو القطب الشمالي وخلطها للأسفل، بينما ضعفت المياه العميقة القادمة من الجنوب. هذا الدوران القوي، إلى جانب ممر بحري مفتوح على نطاق واسع بين الأطلسي والقطب الشمالي، أغرق المحيط القطبي بالحرارة والملوحة. كانت المياه المالحة أصعب على التجمّد، والخلط القوي جلب الدفء باستمرار إلى السطح، مما منع إعادة تكوّن الجليد البحري. مع اختفاء الجليد البحري تقريبًا على مدار العام، امتص المحيط الداكن طاقة شمسية أكثر، معززًا درجات الحرارة القطبية بشكل إضافي. في المقابل، حاكى IPSL دوران انقلاب أضعف، ونقل حراري شمالي أقل، وجليدًا بحريًا شتويًا مستمرًا ساعد على إبقاء القطب الشمالي أبرد.

فحص دور الغلاف الجوي

اختبر الفريق أيضًا ما إذا كانت الاختلافات في الغلاف الجوي وحدها يمكن أن تفسر النتائج المتباينة. أظهرت النمذجان ضعفًا في دوران الهواء من المناطق المدارية إلى القطبية، وهو نمط مشابه لما يُتوقع في سيناريوهات الاحترار المستقبلي. عندما أجبر الباحثون نسخة جوية فقط من NorESM بدرجات حرارة سطح البحر وأنماط الجليد البحري المستعارة من تشغيلات IPSL، بدا نمط الاحترار الناتج أشبه كثيرًا بما أنتجه IPSL منه بما أنتجه NorESM. أظهر هذا التجربة أنه، على نطاقات كبيرة، يتصرف غلافا النموذجين الجويان بشكل مشابه. وكانت رافعة التأثير الحقيقية هي استجابة محيط كل نموذج ونظام الجليد البحري — لا سيما مقدار الحرارة التي حملها المحيط نحو الشمال ومدى سهولة فقدان القطب الشمالي لغطاء جليده.

دروس للمستقبل من محيط قديم

بعبارات بسيطة، يجادل هذا العمل بأن ذروة المناخ في الميوسين ربما كانت نوعًا مختلفًا جوهريًا من المناخ القطبي — واحد تحالفت فيه تيارات محيطية قوية ومياه سطحية مالحة وتقلص كبير للجليد البحري مع غازات الدفيئة لتعزيز الدفء عند خطوط العرض العالية. تتوافق نسخة NorESM من ذلك العالم، التي تَظهِر دورانًا أطلسيًا قويًا وقطبًا شماليًا يكاد يخلو من الجليد، مع الأدلة المتاحة أفضل من قطب شمالي أبرد وغني بالجليد، حتى لو شكلت فقدانَ الجليد البحري حدًّا مبالغًا فيه. يبرز البحث أن فهم المناخات الدافئة الماضية والمستقبلية ليس مجرد مسألة ضبط مستوى ثاني أكسيد الكربون بشكل صحيح؛ بل يتطلب أيضًا التقاط كيفية تفاعل المحيطات والجليد البحري ومدى حساسية هذه الأنظمة لتغيرات الجغرافيا والضغوط. ستظل المقارنات الأفضل بين العديد من النماذج والمزيد من الأدلة الجيولوجية حول الجليد البحري القديم ودوران المحيطات العميقة ضرورية لتحديد كيف قد تعيد محيطاتنا الدافئة تشكيل مناخ القطبين في القرون المقبلة.

الاستشهاد: Tan, N., Fluteau, F., Zhang, Z. et al. A critical role of ocean–sea ice interactions in the pronounced warmth during the Miocene Climatic Optimum. Commun Earth Environ 7, 326 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03324-2

الكلمات المفتاحية: ذروة المناخ في الميوسين, دوران المحيط, الجليد البحري, التضخيم القطبي, الانقلاب الأطلسي