فروپاشی یخچال‌های طبیعی: تهدیدی برای منابع آبی آسیا

قطب سوم بزرگ‌ترین ذخیره‌ی یخ و برف زمین پس از شمالگان و سرزمین جنوبی محسوب می‌شود. این منطقه شامل رشته‌کوه‌های هیمالیا – هندوکش و فلات تبت است و از ۱۴ رشته از مرتفع‌ترین کوه‌های دنیا و نزدیک به ۱۰۰هزار کیلومتر مربع از یخچال‌های طبیعی (منطقه‌ای به وسعت ایسلند) میزبانی می‌کند. برفاب این کوهستان‌ها ۱۰ رودخانه‌ی عظیم از جمله سند، براهماپوترا، گنگ، رود زرد و یانگ‌تسه را تعذیه می‌کنند که تقریبا یک‌پنجم از جمعیت دنیا به آن‌ها وابسته هستند.

تغییرات اقلیمی این ذخیره‌ی یخ‌زده‌ی عظیم را تهدید می‌کند که از آن با عنوان گرمایش قطب سوم یاد می‌شود. در طول ۵۰ سال گذشته، یخچال‌ها در هیمالیا و فلات تبت در حال کوچک‌شدن بوده‌اند. آن دسته از یخچال‌ها در کوه‌های تیان شان تا شمال یک‌چهارم از حجمشان را از دست داده‌اند و تا میانه‌ی قرن حاضر، احتمال از دست رفتن نیمی از آن‌ها وجود دارد. برفاب آن‌ها در حال گسترش دریاچه‌ها هستند؛ جریان‌های رودخانه‌ای در آغاز تابستان زودتر از ۳۰ سال گذشته به اوج می‌رسند و الگوهای آب‌وهوایی در حال تغییر هستند. موسمی ضعیف‌تر هند در حال کاهش میزان بارش در هیمالیا و جنوب فلات تبت است؛ درحالی‌که برف و باران در شمال غرب فلات تبت و کوه‌های پامیر افزایش می‌یابد.

هم‌اکنون، جوامع تبتی با تاثیرات فروپاشی یخچال‌ها دست‌وپنجه نرم می‌کنند. در اکتبر ۲۰۱۸، سد لغزشی رودخانه یارلونگ تانگو که سرآب برهماپوترا را تشکیل می‌دهد، مناطقی به دورافتادگی بنگلادش را با سیل تهدید می‌کرد.

جوامع به اطلاعاتی نیاز دارند که در مدیریت خطرات و منابع آبی به آن‌ها کمک کنند. آن‌ها باید بدانند که کدام یخچال‌های طبیعی سریع‌تر از همه در حال ذوب‌شدن هستند و چگونه تغییر بارش برف و اقلیم گرم‌تر، انباشت و نابودی یخ و حجم رودخانه‌ها و دریاچه‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

نظارت بر چرخه‌ی آب در این منطقه‌ی وسیع، بزرگ و دورافتاده دشوار است. تصاویر ماهواره‌ای و مدل‌های اقلیمی برای حل تغییرات محلی دقت بسیار پایینی دارند.

از این‌رو، در سرتاسر منطقه به شبکه‌ای از ایستگاه‌های نظارتی احتیاج است. یک چنین ایستگاهی باید متغیرهای کلاسیک هواشناسی نظیر دمای هوا، رطوبت، فشار هوا، بارش و بادها را ردیابی کند و داده‌های مربوط‌به چرخه‌ی آب را با اندازه‌گیری ایزوتوپ‌های پایدار هیدروژن و اکسیژن در بخار آب گسترش دهد. با این کار، دیدی حیاتی به منشاء رطوبت جو و فرآیندهایی که از سر گذرانده است، نظیر تبخیر و میعان فراهم می‌شود.

به‌عنوان قدمی اولیه، یک برنامه‌ی علمی بین‌المللی به‌نام محیط‌زیست قطب سوم (11 TPE)، ایستگاه زمینی و بالون متصل را از سال ۲۰۱۴ تاکنون مستقر کرده است و با مؤسسه‌ی تحقیقات فلات تبت و آکادمی علوم چین در پکن همکاری می‌کند. این شبکه‌ی نظارتی هم‌اکنون بزرگتر از تلاش‌های مشابه در جنوبگان و شمالگان است و تعداد چنین ایستگاه‌هایی را در سرتاسر جهان تقریبا دو برابر می‌کند.

دانشمندان در می ۲۰۱۸ در کمپ اصلی شمالی اورست، برای مشاهدات جریان رطوبت در هوا بالون‌های متصل را آماده می‌کنند.

بااین‌حال، اقدامات بیشتری باید انجام شود. پژوهشگران به درک بهتری از روابط بین چشم‌انداز پیچیده‌ی قطب سوم و الگوهای آب‌وهوایی و فرایند‌هایی احتیاج دارند که بر بارش و ذوب یخ‌ها تأثیرگذار هستند. چرخه‌ی آب باید در سه بعد مورد رهگیری قرار گیرد - به‌عنوان آب مایع، یخ و بخار آب در روی زمین و در هوا - و بر تغییرات نظارت شود. علاوه‌بر این، به‌منظور ارائه‌ی پیش‌بینی‌های دقیق برای منطقه، باید مدل‌های کامپیوتری نیز طراحی شوند.

دو الگوی آب‌وهوایی – موسمی هند و بادهای غرب‌وزان – حجم زیادی از جریان رطوبت را به سمت قطب سوم هدایت می‌کنند. همان‌طور که درجه‌ی حرارت شبه‌قاره‌ی هند در بهار و تابستان بالا می‌رود؛ همرفت، رطوبت را از خلیج بنگال، دریای عرب و اقیانوس هند به‌سوی شمال می‌کشد و این به‌عنوان بارش در هیمالیا و فراتر از آن فرومی‌ریزد. در شمال و غرب منطقه، بادهای غرب‌وزان رطوبت را از دریای مدیترانه می‌آورند. در سرتاسر منطقه نیز آب از خاک تبخیر و ازطریق تعرق توسط گیاهان بیرون داده می‌شود.

ما به‌لطف مشاهدات ایزوتوپ‌های پایدار در آب، از این الگوها آگاهی داریم. در بعد عمودی، چنین داده‌هایی نحوه‌ی ترکیب رطوبت را در توده‌های هوا و ازطریق فرآیندهایی در لایه‌ی مرزی جو نشان می‌دهند. این اطلاعات همچنین همان‌طور که سطوح یخچال‌های طبیعی و هوا گرم و سرد می‌شوند، نحوه‌ی انتشار روزانه‌ی رطوبت را از یخچال‌ها ثبت می‌کنند.

ما همچنان فاقد درکی کمی از نقش هر فرایند در مجموع بودجه‌ی آبی هستیم. همچنین معلوم است که چه مقدار آب بین صورت‌های جامد، مایع و بخار عبور می‌کند و هیدرولوژی منطقه‌ای را تحت تاثیر قرار می‌دهد. علاوه‌بر این، نسبت به فرآیندهای فیزیکی که بر یخچال‌های طبیعی تاثیر می‌گذارند، از جمله تاثیرات بقایای سطحی و هواپخش‌ها بر انباشت و ذوب یخ، درک پایینی وجود دارد. ما نه می‌توانیم پیش‌بینی کنیم چه مقدار برفاب درون دریاچه‌ها و رودخانه‌ها سراریز خواهد شد و نه رطوبت خاک چگونه می‌تواند بارش محلی را افزایش دهد. توپوگرافی پیچیده و متنوع منطقه، دیگر عامل آشفتگی محسوب می‌شود.

علاوه‌بر این، تغییرات اقلیمی را نیز باید در نظر گرفت. جریان جتی غرب‌وز در آسیای شرقی از چند دهه‌ی گذشته تقویت شده؛ درحالی‌که موسمی تابستانی هند در حال تضعیف است. هر دو روند بر توزیع بارش برف و به تبع آن بازتاب‌پذیری (یا آلبدو)، بودجه‌ی انرژی (توازن تمام انرژی ورودی و خروجی سامانه‌ی سیاره) و بودجه‌ی آبی سطوح زمین تاثیر می‌گذارند.

مدل‌های اقلیمی جهانی به‌منظور شبیه‌سازی ویژگی‌های بزرگ‌مقیاس گردش جوی طراحی شده‌اند و در نتیجه در تلاش برای بازتولید الگوهای آب‌وهوایی در قطب سوم هستند. بااین‌حال، برای بهبود آن‌ها به مدل‌ها و داده‌های جدید نیاز خواهد بود. تنها ۰/۱ درصد از یخچال‌های طبیعی و دریاچه‌های منطقه صاحب ایستگاه‌های نظارتی هستند. درواقع، معدود نواحی بالاتر از ۵هزار متر از سطح دریا، ایستگاه‌های آب‌وهوایی دارند، چه رسد به ردیاب‌های ایزوتوپ‌ - آب.

پژوهشگران ابزارهایی را برای اندازه‌گیری ایزوتوپ‌های پایدار در بخار آب جوی در نزدیکی اورست نصب می‌کنند.

اولویت نخست باید گسترش شبکه‌ی ایستگاه‌های نظارتی آب‌وهوا و ایزوتوپ باشد. هم‌اکنون، قرار است تا انتهای سال جاری میلادی، ۲۰ ایستگاه بیشتر در سرتاسر ناحیه‌ای وسیع‌تر از قطب سوم استقرار یابند. دیگر ایستگاه‌ها می‌توانند به‌عنوان پیشرفت‌های یادگیری افزوده شوند. راه‌اندازی این ایستگاه‌ها بخشی از برنامه‌ی پژوهشی Pan-TPE چین است که دانشمندانی از نروژ تا نپال در آن مشارکت دارند. این برنامه به‌مدت ۵ سال بودجه‌ای بالغ بر ۱.۴۸ میلیارد یوان (۲۱۵ میلیون دلار آمریکا) در اختیار دارد تا تغییرات زیست‌محیطی را در قطب سوم، فلات ایران، رشته‌کوه قفقاز و کوه‌های کارپات مطالعه کند. برنامه‌ای دیگر – دومین پروژه‌ی تحقیقات علمی فلات تبت (STEP) – از سال ۲۰۱۹، ۴.۳۵ میلیارد یوان بودجه در طول ۵ سال دریافت خواهد کرد تا به مطالعه‌ی تغییر زیست‌محیطی فلات تبت بپردازد. در طول این برنامه‌ی ۱۰ ساله، هزینه‌ی ابزارها، کارکنان، تعمیر و نگه‌داری احتمالا از ۸ میلیون یوان در سال به نزدیک به ۱۵۰ میلیون یوان افزایش خواهد یافت.

اغلب ایستگاه‌های نظارتی بر دو محور استقرار می‌یابند. یک خط جنوب به شمال شامل ۱۵ ایستگاه که با فواصل ۱۰۰ الی ۵۰۰ کیلومتر از اقیانوس گرمسیری هند و از میان بنگلادش و نپال تا کوه‌های تیان شان کشیده می‌شود، بر فرآیندهای مرتبط با موسمی نظارت خواهد کرد. یک خط غرب به شرق که از فلات ایران تا فلات بادرُفت چین کشیده می‌شود و دربردارنده‌ی ۱۲ ایستگاه با فواصل ۲۰۰ الی ۵۰۰ کیلومتر است، تاثیرات بادهای غرب‌وزان را بررسی خواهد کرد. بارش باران و برف، ذوب یخچال‌های طبیعی، تخلیه‌ی دریاچه‌ها و رودخانه‌ها به‌همراه سطوح بقایای یخچالی، خاک منجمد و آب‌های زیرزمینی نیز در حوضه‌های رودخانه‌ای مورد مشاهده قرار خواهند گرفت.

اثر متقابل بین ارتفاع، گردش جوی و بخار آب ازطریق اندازه‌گیری‌های ساعتی در سه نقطه‌ی مهم ردیابی خواهند شد که عبارت‌اند از کوه‌های پامیر (تحت سلطه‌ی بادهای غرب‌وزان)، هیمالیا (تحت تاثیر موسمی هند) و کوه‌های هنگ‌دوان (جایی که موسمی شرق آسیا غالب است).

نصب و نگه‌داری این شبکه چالش‌برانگیز خواهد بود. دستگاه‌ها باید قدرتمند و به آخرین فناوری‌ها نظیر اندازه‌گیری‌های سریع طیف‌سنجی مبتنی بر لیزر ایزوتوپ و سیستم‌های تشخیص نور با وضوح بالا و دامنه (لیدار) مجهز باشند. بیش از ۲۰۰ کارمند حرفه‌ای برای اداره‌ی آن‌ها باید آموزش داده شوند.

اولویت دوم این است که داده‌ها به اشتراک گذاشته شوند و مدل‌های اقلیمی جهانی و منطقه‌ای به‌وسیله‌ی آن‌ها تغذیه شوند. نسل تازه‌ای از مدل‌های سیستم زمین باید برای قطب سوم توسعه یابند که جو، یخ‌کره، آب‌کره و زیست‌کره‌ی آن را نمایان می‌کنند. مدل‌ها باید شامل تعاملات در وضوح بسیار بالا باشند و ایزوتوپ‌های پایدار آب را به‌همراه هواپخش‌ها و چرخه‌ی بیوژئوشیمی در بر بگیرند.

این مدل‌ها باید پیامدهای منطقه‌ای سناریو‌های مختلف فعالیت‌های انسانی و راهبردهای کاهش تغییرات اقلیمی (انتشار گازهای گلخانه‌ای، هواپخش‌ها، تغییرات کاربری زمین، مدیریت آب) را بررسی کنند. آن‌ها همچنین باید تغییرات در رواناب رودخانه‌ای و کیفیت آب را کمیت‌سنجی کنند. چنین مدل‌هایی راهبردهای منطقه‌ای را برای سازگاری با تغییر اقلیم، حفظ و احیای اکوسیستم‌ها و خدماتشان و حفاظت تنوع زیستی هدایت می‌کنند.

دانشمندان سرتاسر دنیا در رشته‌های مختلف از اقلیم‌شناسی تا علوم اجتماعی باید با یکدیگر همکاری کنند. همچنین نیازهای مردم محلی باید در مرکز توجه قرار داشته باشد. پژوهشگران باید به جوامع کمک کنند تا از آنچه بر سر اقلیم و محیط‌زیستشان می‌آید، سر در بیاورند و آن‌ها را قادر سازند تا راهبردهایی را برای مدیریت خطرات و سازگاری در پیش بگیرند. به‌عنوان مثال، ارزیابی‌های دانشمندان از فروپاشی‌های عمده‌ی یخ در یخچال‌های طبیعی آرو در تبت غربی در سال ۲۰۱۶ به دولت محلی امکان داد تا برای جابه‌جایی جوامع تهدیدشده، سامانه‌ی هشدار خطری را ایجاد کند.

همان‌طور که تاثیرات گرمایش جهانی در سرتاسر قطب سوم منعکس می‌شود، علم و دانش باید مورد توجه و تاکید بیشتری قرار بگیرد.