من 2016 إلى 2019، شهد علماء الأرصاد الجوية موجات حر أكثر من أي وقتٍ مضى حول العالم، تفشي حرائق الغابات في كاليفورنيا وأستراليا، وأطول سلسلة من الأعاصير المدارية المسجلة من الفئة الخامسة. لقد كان عدد الظواهر الجويّة الشديدة في تزايد منذ أربعين عامًا، وترجّح التنبؤات الحالية بأنَّ هذه الحالة ستستمر. لكن هل هذه الكوارث الطبيعية ناجمة ببساطة عن الطقس السيء؟ أم أنهّا ناجمة عن التغيّر المناخي؟ للإجابة على هذا السؤال علينا أن نفهم الفرق بين الطقس والمناخ... من حيث تعريفهما، وكيفية التنبؤ بهما، وما يمكن أن تخبرنا به هذه التنبؤات.
From 2016 to 2019, meteorologists saw record-breaking heat waves around the globe, rampant wildfires in California and Australia, and the longest run of category 5 tropical cyclones on record. The number of extreme weather events has been increasing for the last 40 years, and current predictions suggest that trend will continue. But are these natural disasters simply bad weather? Or are they due to our changing climate? To answer this question we need to understand the differences between weather and climate— what they are, how we predict them, and what those predictions can tell us.
يعرّف علماء الأرصاد الجوية الطقس على أنّه حالة المناخ في وقتٍ ومكانٍ معيّنين. حاليًّا، يمكن للباحثين التنبؤ بطقس منطقة ما للأسبوع القادم بدقة 80% تقريبًا. يصف المناخ متوسط حالات الطقس في منطقة على مدى شهر أو أكثر. يمكن لتنبؤات الطقس أن تتكهّن بدرجات الحرارة الوسطية لعقود، لكنها لا تستطيع توقّع أحداث الطقس المحددة.
Meteorologists define weather as the conditions of the atmosphere at a particular time and place. Currently, researchers can predict a region’s weather for the next week with roughly 80% accuracy. Climate describes a region’s average atmospheric conditions over periods of a month or more. Climate predictions can forecast average temperatures for decades to come, but they can’t tell us what specific weather events to expect.
هذان النوعان من التوقّعات يقدّمان معلومات مختلفة لأنهما يعتمدان على بيانات مختلفة.
These two types of predictions give us such different information because they’re based on different data.
للتنبؤ بالطقس، يحتاج علماء الأرصاد الجويّة إلى قياس حالات الطقس الأوليّة. ذلك يشمل الدرجات الحالية للمطر وضغط الهواء والرطوبة وسرعة الرياح واتجاهها والتي تحدد طقس منطقة ما. مرتين يوميًّا، يطلق علماء الأرصاد الجوية من أكثر من 800 محطة حول العالم بالونات في الغلاف الجوي. هذه البالونات تحمل أدوات تدعى المسابير اللاسلكية، والتي تقيس الحالات الأولية وتنقل النتائج إلى مراكز الطقس الدولية. يقوم خبراء الأرصاد بعد ذلك بمعالجة البيانات من خلال نماذج الفيزياء التنبؤية والتي تنتِج نشرة الطقس النهائية.
To forecast weather, meteorologists need to measure the atmosphere’s initial conditions. These are the current levels of precipitation, air pressure, humidity, wind speed and wind direction that determine a region’s weather. Twice every day, meteorologists from over 800 stations around the globe release balloons into the atmosphere. These balloons carry instruments called radiosondes, which measure initial conditions and transmit their findings to international weather centers. Meteorologists then run the data through predictive physics models that generate the final weather forecast.
لسوء الحظ، هناك شيء يمنع هذه الشبكة العالمية من البيانات من إصدار التوقع المثالي: الطقس في الأساس نظام فوضوي. هذا يعني أنّه حساس بشكل لا يصدق ويستحيل التنبؤ به بشكل مثالي بدون معرفة مطلقة بكل أنظمة النظام. في فترة عشرة أيام فقط، يمكن للاضطرابات الصغيرة أن تؤثر بشكل كبير على الظروف الجوية... ما يجعل الاعتماد على تنبؤ الطقس لأكثر من أسبوعين مستحيلًا.
Unfortunately, there’s something stopping this global web of data from producing a perfect prediction: weather is a fundamentally chaotic system. This means it’s incredibly sensitive and impossible to perfectly forecast without absolute knowledge of all the system’s elements. In a period of just ten days, even incredibly small disturbances can massively impact atmospheric conditions— making it impossible to reliably predict weather beyond two weeks.
التنبؤ المناخي -من ناحية أخرى- أقل هياجًا بكثير. يرجع ذلك جزئيًّا إلى أنّ مناخ منطقة ما هو -بالتعريف- متوسط جميع بيانات الطقس. ولكن يرجع ذلك أيضًا إلى أنَّ تنبؤات المناخ تتجاهل ما يحدث حاليًّا في المناخ، وتركّز على نطاق ما يمكن أن يحدث. هذه الوسائط تعرَف باسم الشروط الحدية، وكما يوحي اسمها فإنها تعمل كقيود على المناخ والطقس.
Climate prediction, on the other hand, is far less turbulent. This is partly because a region’s climate is, by definition, the average of all its weather data. But also because climate forecasts ignore what’s currently happening in the atmosphere, and focus on the range of what could happen. These parameters are known as boundary conditions, and as their name suggests, they act as constraints on climate and weather.
أحد أمثلة الشرط الحدي هو الإشعاع الشمسي. عن طريق تحليل المسافة والزاوية الدقيقتين بين المنطقة والشمس، يمكننا تحديد كمية الحرارة التي ستتلقاها تلك المنطقة. وبما أننا نعلم سلوك الشمس خلال السنة، يمكننا تحديد آثارها بدقة على درجة الحرارة. أخذ المتوسط خلال سنوات من البيانات، يمكن من إظهار أنماط دوريّة بما فيها الفصول.
One example of a boundary condition is solar radiation. By analyzing the precise distance and angle between a location and the sun, we can determine the amount of heat that area will receive. And since we know how the sun behaves throughout the year, we can accurately predict its effects on temperature. Averaged across years of data, this reveals periodic patterns, including seasons.
معظم الشروط الحدية لديها قيم محددة جيدًا وتتغير ببطء، على كل حال. هذا يسمح للباحثين بالاعتماد على توقعات المناخ لسنوات في المستقبل. ولكن هنا تكمن المفارقة. حتى التغيير الطفيف في هذه الشروط الحدية يؤدي إلى تغيير أكبر بكثير لنظام الطقس الفوضوي. مثلًا، لقد ارتفعتْ درجة حرارة سطح الأرض درجة مئوية واحدة تقريبًا على مدى السنوات الـ150 الماضية. قد يبدو ذلك على أنّه تغيير بسيط، لكن درجة الحرارة الواحدة تلك أضافت طاقة تعادل ما يقرب من مليون سلاح نووي إلى الجو. هذه الزيادة الهائلة في الطاقة أدّت بالفعل إلى زيادة كبيرة في عدد موجات الحر والجفاف وعرام العواصف.
Most boundary conditions have well-defined values that change slowly, if at all. This allows researchers to reliably predict climate years into the future. But here’s where it gets tricky. Even the slightest change in these boundary conditions represents a much larger shift for the chaotic weather system. For example, Earth’s surface temperature has warmed by almost 1 degree Celsius over the last 150 years. This might seem like a minor shift, but this 1-degree change has added the energy equivalent of roughly one million nuclear warheads into the atmosphere. This massive surge of energy has already led to a dramatic increase in the number of heatwaves, droughts, and storm surges.
إذًا، هل الزيادة في الطقس المتطرف سببها الصدفة العشوائية أم تغير المناخ؟ الإجابة هي... بالرغم من كون الطقس نظامًا فوضويًّا دائمًا... فإنَّ التغيرات في مناخنا تزيد من احتماليّة أحداث الطقس المتطرّف.
So, is the increase in extreme weather due to random chance, or changing climate? The answer is that— while weather will always be a chaotic system— shifts in our climate do increase the likelihood of extreme weather events.
العلماء متفقون في كل العالم تقريبًا على أنَّ المناخ يتغيّر وأنّ النشاطات البشرية تسرّع من هذه التغيّرات. لكن لحسن الحظ، يمكننا تحديد السلوكيّات البشريّة التي تؤثّر بشكلٍ أكبر على المناخ بتتبع الشروط الحديّة التي تتغيّر. فعلى الرّغم من أنّ حالة الطقس في الشهر القادم ستكون دائمًا لغزًا، فإنّه بمقدورنا أن نعمل معًا لحماية المناخ لعقودٍ قادمة.
Scientists are in near universal agreement that our climate is changing and that human activity is accelerating those changes. But fortunately, we can identify what human behaviors are impacting the climate most by tracking which boundary conditions are shifting. So even though next month’s weather might always be a mystery, we can work together to protect the climate for centuries to come.