تسارع ارتفاع مستوى سطح البحر: الآثار حتى في ظل ارتفاع درجة حرارة الأرض بمقدار 1.5 درجة مئوية

يُعد ارتفاع مستوى سطح البحر نتيجةً حاسمةً لتغير المناخ، إذ يُشكل مخاطر كبيرة على المجتمعات الساحلية والنظم البيئية والاقتصادات في جميع أنحاء العالم. حتى لو اقتصر الاحترار العالمي على 1,5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة، فمن المتوقع أن يستمر ارتفاع مستوى سطح البحر، وربما يتسارع، بسبب العمليات الجارية مثل ذوبان الجليد والتمدد الحراري. يُعد فهم آليات ارتفاع مستوى سطح البحر واتجاهاته التاريخية وتوقعاته المستقبلية أمراً أساسياً لتطوير استراتيجيات فعالة للتكيّف والتخفيف من آثاره.

1. فهم مستوى سطح البحر: التعاريف ومعايير القياس.

يشير مستوى سطح البحر إلى متوسط ارتفاع سطح المحيط، ويُستخدم كخط أساس لقياس ارتفاع اليابسة وعمق المحيط. يُقاس عادةً باستخدام مقاييس المد والجزر وقياس الارتفاع عبر الأقمار الصناعية، مما يوفِّر بيانات حول تغيرات متوسط مستوى سطح البحر العالمي (global mean sea level GMSL)  بمرور الوقت. تتضمن معايير قياس ارتفاع مستوى سطح البحر نقاطاً مرجعية ومنهجيات متسقة لضمان الدقة وقابلية المقارنة عبر مختلف المناطق والفترات الزمنية.

النقاط المرجعية والمعايير لتحديد ارتفاع مستوى سطح البحر.

على الرغم من بساطة مفهوم مستوى سطح البحر، إلا أنه مُعقّد تقنياً نظراً للطبيعة الديناميكية للمحيط. فهو يتقلب مع المد والجزر، وأحوال الطقس، وتيارات المحيطات، والضغط الجوي، مما يجعل النقاط المرجعية الدقيقة والموحدة أساسية للمقارنات والرصد العلمي العالمي.

لقياس ارتفاع مستوى سطح البحر (Sea Level Rise SLR) بمرور الوقت، يستخدم العلماء معايير ومنهجيات متسقة تتيح الكشف الدقيق عن الاتجاهات عبر مناطق جغرافية وفترات زمنية مختلفة.

أ. متوسط مستوى سطح البحر (Mean Sea Level MSL)

المرجع الأكثر شيوعا هو متوسط مستوى سطح البحر (MSL)، وهو متوسط ارتفاع سطح المحيط على مدى فترة زمنية (عادةً 19 عاماً، والمعروف باسم حقبة بيانات المد والجزر الوطنية في الولايات المتحدة). يُرشّح هذا المتوسط طويل الأمد التقلبات قصيرة المدى الناجمة عن المد والجزر والطقس.

يُستخدم مستوى سطح البحر (MSL) كمرجع عمودي لما يلي:

•  رسم خرائط الارتفاع،

• تخطيط الإنشاءات الساحلية،

•  مراقبة المناخ.

في بعض الدول، يُحدد مستوى سطح البحر (MSL) بمعايير محددة. على سبيل المثال، في المملكة المتحدة، يستند مرجع الذخائر (Ordnance Datum OD) إلى مستوى سطح البحر (MSL)  في نيولين (Newlyn)، كورنوال (Cornwall)، المُسجّل بين عامي 1915 و1921.

ارتفع متوسط مستوى سطح البحر العالمي بنحو 25 سنتيمتراً (9.8 بوصة) منذ عام 1880.

ب. المراجع الجيوديزية.

لتوحيد القياسات العالمية، توفر المراجع الجيوديزية أطراً مرجعية تربط مستوى سطح البحر بهندسة الأرض. من الأمثلة:

•  EGM96  (نموذج الجاذبية الأرضية 1996): نموذج جيويد يُستخدم في نظام تحديد المواقع العالمي (Geographic Positioning System GPS) والاستشعار عن بُعد.

•  WGS 84  (النظام الجيوديزي العالمي 1984): نظام الإحداثيات المرجعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

•  NAVD88  (المرجع العمودي لأمريكا الشمالية 1988) في الولايات المتحدة: مرجع ثابت الارتفاع يعتمد على تسوية المُستوى وفقاً لمقياس المد والجزر.

تتيح هذه الأنظمة للعلماء تحويل قراءات ارتفاع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو قراءات الأقمار الصناعية إلى مواضع رأسية دقيقة بالنسبة لمستوى سطح البحر.

ت. معايير قياس الارتفاع بالأقمار الصناعية.

بدأ قياس الارتفاع عبر الأقمار الصناعية عام ١٩٩٢ مع TOPEX/Poseidon، ويستمر مع سلسلة Jason وSentinel-6  (الذي أُطلق عام ٢٠٢٠). توفِّر هذه الأقمار الصناعية ما يلي:

•  تغطية عالمية

• دقة على مقياس المليمتر

•  اتجاهات متوسط مستوى سطح البحر العالمي (GMSL)

مثال: اعتباراً من عام ٢٠٢٣، تشير بيانات الأقمار الصناعية إلى ارتفاع متوسط مستوى سطح البحر العالمي (GMSL) بنحو ٣,٣-٣,٧ ملم/سنة، مع تسارع يُلاحظ عند حوالي ٠,١ ملم/سنة.

تستخدم الأقمار الصناعية، مثل توبكس/بوسيدون (TOPEX/Poseidon)، وجيسون-1، و2، و3 (Jason)، مقاييس الارتفاع الرادارية لقياس المسافة من القمر الصناعي إلى سطح البحر. تُصحَّح بيانات قياس الارتفاع من أجل:

•  الانكسار الجوي (مثل تأخر طبقة التروبوسفير الجافة والرطبة)،

•  مد وجزر المحيطات،

• اختلافات الجيود.

لضمان الاتساق، تُعاير القياسات مقابل مقاييس المد والجزر، وتُربَط بالإطار المرجعي الأرضي الدولي (International Terrestrial Reference Frame ITRF)، الذي يوفر نظام إحداثيات عالمياً متسقاً.

ث. سجلات قياس المد والجزر.

تُستخدم مقاييس المد والجزر منذ القرن التاسع عشر، ولا تزال مصدرًا قيّمًا للبيانات على المدى الطويل. تشمل المعايير الرئيسية ما يلي:

•  PSMSL  (الخدمة الدائمة لمتوسط مستوى سطح البحر): تُحافظ على بيانات مقاييس المد والجزر العالمية منذ عام ١٩٣٣.

•  تُثبّت مقاييس المد والجزر على كتل أرضية مستقرة؛ ومع ذلك، قد تتأثر قراءاتها بالحركة الرأسية للأرض (مثل الهبوط أو الارتفاع).

لتصحيح هذا الوضع، تُوضع أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في موقع المقاييس نفسه، مما يسمح بتعديل البيانات باستخدام قياسات النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية (Global Navigation Satellite System GNSS).

ج. توقعات نماذج المناخ.

تَستخدِم توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر سيناريوهات انبعاثات موحدة من الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC):

•  SSP1-1.9: انبعاثات منخفضة جدًا، متوافقة مع هدف ١.٥ درجة مئوية

SSP5-8.5 • : انبعاثات عالية، أسوأ سيناريو

يستخدم كل سيناريو نماذج نظام الأرض مع وحدات متسقة لمستوى سطح البحر، تتضمن ما يلي:

• التمدد الحراري،

•  ذوبان الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية،

• تخزين المياه على اليابسة.

على سبيل المثال، يتوقع تقرير التقييم السادس الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه حتى في ظل السيناريو SSP1-1.9، من المرجح أن يصل ارتفاع مستوى سطح البحر إلى ما بين 0,28 و0,55 متر بحلول عام 2100، مقارنةً بخطوط الأساس للفترة 1995-2014.

ح. الحركة الرأسية للأرض والتعديلات المتساوية الضغط.

لعزل تغيرات مستوى سطح البحر الناتجة عن العمليات المحيطية والغلاف الجليدي، يجب مراعاة الحركة الرأسية للأرض:

• التعديل المتساوي الضغط الجليدي (GIA): ترتد قشرة الأرض مع ذوبان الصفائح الجليدية القديمة.

• الهبوط: غالباً ما يحدث بسبب استخراج المياه الجوفية أو ضغط الرواسب في الدلتا.

تُطبق نماذج التعديل المتساوي الضغط الجليدي بشكل روتيني على مقياس المد والجزر وبيانات الأقمار الصناعية لضبط هذه التأثيرات الجيوفيزيائية، وضمان أن تعكس اتجاهات مستوى سطح البحر المُبلّغ عنها تغير حجم المحيط بدلاً من حركة الأرض المحلية.

إعادة بناء تاريخية لمستوى سطح البحر وتوقعات حتى عام ٢١٠٠. تُمثل سيناريوهات التركيز النموذجية سيناريوهات مختلفة لتركيزات غازات الاحتباس الحراري المستقبلية، نُشر عام ٢٠١٧ من قِبل برنامج أبحاث التغير العالمي الأمريكي.

2. الاتجاهات التاريخية لمستوى سطح البحر.

على مدار القرن الماضي، ارتفع متوسط مستوى سطح البحر (GMSL) بشكل ملحوظ. وفقاً للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، ارتفع مستوى سطح البحر بحوالي 0,20 متر بين عامي 1901 و2018، مع تسارع معدل الارتفاع في العقود الأخيرة. بين عامي 2006 و2018، بلغ متوسط معدل ارتفاع مستوى سطح البحر 3,69 ملم سنوياً، مقارنةً بـ 1,87 ملم سنوياً بين عامي 1971 و2006.

3. العوامل المؤثرة على مستوى سطح البحر.

تساهم عدة عوامل في ارتفاع مستوى سطح البحر:

• التمدد الحراري: مع ارتفاع درجات حرارة المحيطات، تتمدد مياه البحر، مما يؤدي إلى ارتفاع مستوى سطح البحر. وقد مثّلت هذه العملية حوالي ثلث ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي منذ عام 2004.

•  ذوبان الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية: يؤدي فقدان الجليد من الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية القطبية إلى إضافة المياه العذبة إلى المحيطات. بين عامي ١٩٩٤ و٢٠١٧، فقدت الأنهار الجليدية حول العالم ما يقرب من ٣٠ تريليون طن من الجليد، مما ساهم بشكل كبير في ارتفاع مستوى سطح البحر.

• تغيرات تخزين المياه على الأرض: تُغير الأنشطة البشرية، مثل استخراج المياه الجوفية وبناء السدود، كمية المياه المخزنة على الأرض، مما يؤثر على مستويات سطح البحر.

اتجاهات تخزين المياه على اليابسة، استنادًا إلى ملاحظات GRACE، بالجيجا طن سنوياً، من نيسان ٢٠٠٢ إلى تشرين الأول ٢٠١٤ (باستثناء الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية).

4. أسباب تسارع ارتفاع مستوى سطح البحر رغم حد الاحترار العالمي البالغ ١,٥ درجة مئوية.

حتى لو اقتصر الاحترار العالمي على ١,٥ درجة مئوية، فمن المتوقع أن يستمر ارتفاع مستوى سطح البحر، وربما يتسارع، وذلك للأسباب التالية:

•  تأخر استجابة الصفائح الجليدية: تستجيب الصفائح الجليدية في جرينلاند (Greenland) والقارة القطبية الجنوبية ببطء لتغيرات درجات الحرارة. بمجرد بدء الذوبان، يمكن أن يستمر لقرون، مما يُسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر على المدى الطويل.

•  نقاط التحول المحتملة: قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 1,5 درجة مئوية إلى تحفيز عمليات لا رجعة فيها، مثل عدم استقرار الغطاء الجليدي البحري، مما يؤدي إلى فقدان كبير للجليد وارتفاع مستوى سطح البحر بمرور الوقت.

• محتوى حرارة المحيطات: تمتص المحيطات حوالي 90% من الحرارة الزائدة الناتجة عن الاحتباس الحراري العالمي. تساهم هذه الحرارة في التمدد الحراري، وقد تؤدي إلى ذوبان المزيد من الجليد، مما يُديم ارتفاع مستوى سطح البحر.

5. أدلة تدعم استمرار ارتفاع مستوى سطح البحر.

تقدم الدراسات والملاحظات العلمية أدلة قوية على استمرار ارتفاع مستوى سطح البحر:

• بيانات الأقمار الصناعية: كشفت قياسات الأقمار الصناعية عن تسارع في فقدان كتلة الجليد وارتفاع مستوى سطح البحر، بما يتوافق مع اتجاهات الاحترار.

•  السجلات التاريخية: تُظهر بيانات مقياس المد والجزر تسارعاً واضحاً في ارتفاع مستوى سطح البحر خلال القرن العشرين، حيث تجاوزت المعدلات الأخيرة معدلات القرون السابقة.

6. آثار ارتفاع مستوى سطح البحر المتسارع.

لارتفاع مستوى سطح البحر المتسارع آثار عميقة:

•  الفيضانات الساحلية: يزيد ارتفاع مستوى سطح البحر من تواتر وشدة الفيضانات الساحلية، مما يهدد البنية التحتية والمجتمعات المحلية.

•  اضطراب النظام البيئي: يمكن أن يُلحق تسلل المياه المالحة الضرر بالنظم البيئية للمياه العذبة والزراعة.

•  التكاليف الاقتصادية: تتطلب تدابير التكيّف، مثل بناء الجدران البحرية ونقل المجتمعات، استثمارات مالية ضخمة. على سبيل المثال، تُقدر تكاليف التكيّف لدى دول الجزر المرجانية في المحيط الهادئ بنحو 10 مليارات دولار، وهو ما يُمثل حوالي 20 عاماً من ناتجها المحلي الإجمالي المُجمّع.

7. السياسات والتدابير للتخفيف من ارتفاع مستوى سطح البحر.

للتصدي لارتفاع مستوى سطح البحر، لا بد من الجمع بين استراتيجيات التخفيف والتكيّف:

• خفض الانبعاثات: يمكن أن يُبطئ الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وبالتالي ارتفاع مستوى سطح البحر.

•  الدفاعات الساحلية: يمكن أن يُسهم بناء الحواجز واستعادة المناطق العازلة الطبيعية، مثل أشجار المانغروف، في الحماية من الفيضانات.

•  التراجع المُنظّم: في بعض الحالات، قد يكون نقل المجتمعات من المناطق الساحلية المُعرّضة للخطر الخيار الأكثر استدامة. الوقت

8. التوقعات المستقبلية لارتفاع مستوى سطح البحر.

حتى مع سياسات المناخ الصارمة، من المتوقع أن يستمر ارتفاع مستوى سطح البحر إلى ما بعد عام 2100. تُقدّر الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ارتفاعاً في متوسط مستوى سطح البحر العالمي يتراوح بين 0,26 و0,77 متر بحلول عام 2100 في ظل سيناريو احترار بمقدار 1,5 درجة مئوية. تشير التوقعات طويلة المدى إلى أن ارتفاع مستوى سطح البحر قد يصل إلى عدة أمتار خلال القرون القليلة القادمة إذا تسارع ذوبان الغطاء الجليدي.

الخلاصة.

يُعدّ ارتفاع مستوى سطح البحر نتيجةً مُستمرةً ومُتسارعةً لتغير المناخ، مع تداعياتٍ كبيرة على المجتمعات البشرية والأنظمة الطبيعية. حتى لو اقتصر الاحترار العالمي على 1,5 درجة مئوية، فإن العطالة الذاتية للعمليات المحيطية والغلاف الجليدي تضمن استمرار ارتفاع مستوى سطح البحر، مما يستلزم جهوداً استباقية للتكيّف والتخفيف لحماية المناطق والسكان المُعرّضين للخطر.