تفاوت اقلیم و آب و هوا

این مطلب به تشریح تفاوت مفهوم اقلیم و آب و هوا می‌پردازد و اینکه چرا اقلیم را می‌توان تا دهه‌های بعد پیش‌بینی کرد اما آب و هوا را برای ده روز آینده هم بسختی می‌توان پیش‌بینی کرد؟

«هرگز باران گل سرخ نخواهد بارید. اگر گل سرخ می‌خواهید، گل سرخ بکارید.»

جرج الیوت

از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۱۹ هواشناسان در سراسر جهان موج گرمای بی‌سابقه‌ای را مشاهده کردند. آتش‌سوزی مهارنشدنی در کالیفرنیا و استرالیا و طولانی‌ترین زنجیرۀ توفندهای استوایی با حداکثر شدت درجۀ ۵ در طول تاریخ هواشناسی اتفاق افتاد. تعداد وقایع جوی شدید و حداکثری طی چهل سال گذشته مدام بیش‌تر شده است و پیش‌بینی‌های فعلی می‌گوید این روند ادامه پیدا خواهد کرد.

آیا این بلایای طبیعی صرفاً آب‌وهوای بدند یا اقلیم زمین واقعاً دارد تغییر می‌کند؟ پاسخ در تفاوت مفهوم آب‌وهوا با مفهوم اقلیم است و اینکه تعریفشان چیست، چطور پیش‌بینی می‌شوند و این پیش‌بینی‌ها به ما چه می‌گوید. هواشناسان آب‌وهوا را این‌طور تعریف می‌کنند: شرایط جو در یک زمان و مکان مشخص.

در حال حاضر محققان می‌توانند هوای یک منطقه را برای هفتۀ بعد تا ۸۰ درصد درست پیش‌بینی کنند، ولی اقلیم یعنی متوسط شرایط جوی یک منطقه در طول ماه‌ها و سال‌ها. پیش‌بینی‌های اقلیمی می‌توانند متوسط دما را تا دهه‌ها بعد به ما بگویند ولی نمی‌توانند به‌طور دقیق بگویند فردا و پس‌فردا هوا چگونه خواهد بود. پیش‌بینی آب‌وهوا و پیش‌بینی اقلیم اطلاعات متفاوتی می‌دهند چون بر پایۀ داده‌های متفاوتی کار می‌کنند.

برای پیش‌بینی آب‌وهوا هواشناسان باید شرایط ابتدایی جو را اندازه‌گیری کنند؛ یعنی سطح بارش فعلی، فشار هوا، رطوبت، سرعت و جهت باد که هوای یک ناحیه را معلوم می‌کند. هر روز دو بار هواشناسان در ۸۰۰ ایستگاه در سراسر دنیا بالون‌هایی را به جو می‌فرستند که به ابزارهایی به نام رادیوسوند مجهزند و اندازه‌گیری‌هایشان را به مراکز بین‌المللی گزارش می‌کنند. بعد هواشناسان این داده‌ها را ‌وارد مدل‌های پیش‌بینی فیزیکی می‌کنند که پیش‌بینی نهایی را ارائه می‌کند. متأسفانه چیزی مانع می‌شود این شبکۀ جهانی داده یک پیش‌بینی بی‌نقص ارائه کند. آب‌وهوا به‌طور بنیادی یک سیستم آشوبناک Chaotic System است. یعنی به شدت به هر تغییری حساس است و امکان ندارد بدون اطلاع از تک‌تک‌ اجزای این سیستم آشوبناک پیش‌بینی بی‌عیب و نقصی داشته باشیم. در طول ده روز حتی یک تلاطم بی‌نهایت کوچک می‌تواند تأثیر عظیمی در شرایط جوی داشته باشد و این مسئله پیش‌بینی قابل‌اعتماد بیش از دو هفته را ناممکن می‌کند.

اما از سوی دیگر پیش‌بینی اقلیمِ طولانی‌مدت تلاطم خیلی کمتری دارد. از جمله به این دلیل که اقلیم یک منطقه معدل‌گیری از همۀ داده‌های آب‌وهواست. یک دلیل دیگر این است که پیش‌بینی اقلیم به اتفاقات لحظۀ حال در جو کاری ندارد و تمرکزش بر یک بازه از اتفاقاتی است که ممکن است روی دهند. به این پارامترها می‌گویند شرایط حدومرزی Boundary Conditions. از اسمش پیداست که برای اقلیم و آب‌وهوا حدوحدود تعیین می‌کنند.

یک مثال از شرایط حدومرزی، تشعشعات خورشید است. با تحلیل فاصلۀ دقیق یک ناحیۀ زمین با خورشید و زاویۀ تابش می‌توانیم تعیین کنیم آن منطقه چقدر حرارت دریافت می‌کند و چون می‌دانیم رفتار خورشید در طول سال چگونه است، می‌توانیم اثرش بر دما را دقیق تعیین کنیم. وقتی میانگین این داده‌ها در طول سال‌ها به دست بیاید الگوهای دوره‌ای مشخص می‌شود، از جمله فصل‌ها.

بیشتر شرایط حدومرزی مقادیر مشخصی دارند که آهسته تغییر می‌کنند یا تغییر نمی‌کنند. این امر باعث می‌شود محققان بتوانند اقلیم را تا سال‌ها جلوتر پیش‌بینی کنند. ولی مشکل از اینجا شروع می‌شود که کوچک‌ترین تغییر در شرایط حدومرزی یک شیفت عظیم در سیستم آشوبناک آب‌وهوایی ایجاد می‌کند. مثلاً سطح کرۀ زمین تقریباً یک درجۀ سانتی‌گراد از سال ۱۸۵۰ گرم شده است. شاید یک تغییر جزئی به نظر بیاید ولی این یک درجه تغییر معادل تزریق انرژی یک میلیون کلاهک اتمی به جو زمین بوده است. این فوران عظیم انرژی همین الان هم باعث شده است دفعات رخداد موج‌های گرما، خشکسالی و طوفان به شدت بالا برود. حال افزایش شداید جوی یک پدیدۀ اتفاقی است یا اقلیم تغییر کرده؟ پاسخ این است که هرچند آب‌وهوا همیشه یک سیستم آشوبناک بوده است، تغییر اقلیم قطعاً احتمال شداید آب‌وهوایی را افزایش داده است. قریب به اتفاق دانشمندان موافق‌اند که اقلیم زمین تغییر کرده و فعالیت انسان به این تغییر شتاب داده است. ما می‌توانیم تعیین کنیم کدام رفتارهای انسان بیش از همه اقلیم را تغییر می‌دهد، به این ترتیب که ببینیم کدام شرایط حدومرزی دارند عوض می‌شوند. پس هرچند هوای ماه بعد همیشه برای ما معماست، می‌توانیم با هم تلاش کنیم تا از تغییر بیشتر اقلیم زمین در قرن‌های آینده جلوگیری کنیم.

منبع: کانال یوتیوب TED-Ed

ترجمه: دکتر ایمان فانی

ویراستار: الهام نوبخت