حلقه کنترل اقلیم؛ راز پنهان «نقش» آب های زیرسطحی در تولید و توقف باران

عصر ایران - درک نوین از سامانه اقلیمی زمین، دیدگاه قدیمی مبنی بر انفعالی بودن خشکی ها را کنار گذاشته است. اکنون می دانیم که آب‌کره زمینی (Terrestrial Hydrosphere)، شامل رطوبت خاک و آب های زیرزمینی، به عنوان عوامل فعال و حیاتی در تنظیم الگوهای بارش محلی و منطقه ای عمل می کنند.

این منابع زیرسطحی، با ایجاد دو حلقه بازخورد مجزا (یکی سطحی و مستقیم، دیگری عمیق و غیرمستقیم)، می توانند بر میزان و محل ریزش باران تاثیرگذار باشند.

مکانیسم های سطحی: معمای رطوبت خاک و کنترل مستقیم بارش

رطوبت خاک (آب موجود در لایه های سطحی تا عمق یک متری) به عنوان تنظیم کننده اولیه تبادل انرژی بین زمین و جو عمل می کند. تحقیقات نشان داده اند که این عامل، هم زمان وقوع و هم مکان دقیق بارش های تابستانی را تحت تاثیر قرار می دهد.

معمای فضایی و زمانی

مطالعه ای که در سال 2015 منتشر شد، با تحلیل داده های جهانی، یک رابطه به ظاهر متناقض را در پدیده های بارشی همرفتی بعد از ظهر تابستان کشف کرد:

• بعد زمانی (شرط لازم): به طور کلی، بالا بودن رطوبت خاک در یک روز تابستانی، احتمال وقوع باران را به شدت افزایش می دهد. این امر به این دلیل است که رطوبت بالا، انرژی خورشید را صرف تبخیر و تعرق (Evapotranspiration) می کند و بخار آب لازم برای تشکیل ابر را به لایه های جو تزریق می کند.
• بعد مکانی (تعیین مکان): در یک منطقه بزرگ با رطوبت کلی بالا، بارش غالبا روی زیرمنطقه ای متمرکز می شود که نسبتا خشک تر است. این پدیده به دلیل اثر گرمایش دیفرانسیلی رخ می دهد. نقاط خشک تر، گرمای محسوس بیشتری جذب کرده و داغ تر می شوند. این گرمای شدید، ستون های هوای صعودی قوی (ترمال ها) ایجاد می کند که رطوبت فراهم شده توسط مناطق مرطوب اطراف را به بالاترین ارتفاعات جو حمل کرده و تشکیل ابر را در آن نقطه تسهیل می نماید.

در نتیجه، رطوبت خاک سطحی با کنترل نحوه توزیع حرارت و بخار آب، به طور مستقیم بر عملکرد لایه مرزی سیاره ای (PBL) و تصمیم گیری نهایی جو برای آزادسازی بارش، نقش دارد.

پیوند عمیق: آب زیرزمینی به عنوان محرک تغییر اقلیم و بارش های آشفته

تاثیر آب های زیرزمینی بر بارش، غیرمستقیم، اما در مقیاس های منطقه ای و بلندمدت شدید است. منابع آب زیرزمینی با دو مکانیسم، ثبات اقلیمی را بر هم زده و الگوهای بارش را آشفته می کنند.

محرک خاموش گرمایش محلی

پژوهشی که در سال 2025 منتشر شد، بر نقش آب زیرزمینی به عنوان یک محرک مستقل تغییرات اقلیمی تاکید می کند.

• اختلال در خنک سازی: آب زیرزمینی از طریق رطوبت خاک عمیق تر، پایداری پوشش گیاهی و فرآیند تعرق را تضمین می کند. برداشت بی رویه از این ذخایر، این پشتیبانی را حذف کرده و منجر به خشک شدن لایه های عمیق می شود.
• تشدید دما و آشفته سازی بارش: با خشک شدن خاک، فرآیند خنک سازی تبخیری ضعیف شده و گرمای بیشتری در خاک به دام می افتد که باعث افزایش دمای محلی سطح می شود. این گرمایش، سیستم های اقلیمی را برهم زده و به تغییر الگوهای بارش منطقه ای کمک می کند.
• نتیجه: در این چارچوب، کاهش آب زیرزمینی یک حلقه بازخورد مخرب ایجاد می کند که گرمایش محلی، خشکسالی ها و الگوهای بارش نامنظم را تشدید می نماید.

تأثیر بر دقت داده ها

همین مطالعه همچنین به چالش دقت داده های اقلیمی اشاره می کند؛ چرا که کاهش آب زیرزمینی و خشک شدن خاک، همراه با تغییر کاربری اراضی، می تواند بر قرائت های دمای ثبت شده در ایستگاه های هواشناسی تاثیر بگذارد و درک ما از روندهای اقلیمی محلی را پیچیده تر سازد.

مداخلات انسانی و دوگانگی تاثیر بر رطوبت خاک

در نهایت، سهم عوامل انسانی در کنار تغییرات اقلیمی، تاثیرات پیچیده ای بر رطوبت خاک بر جای می گذارد که به نوبه خود به الگوهای بارش بازمی گردد.

تفکیک نقش ها در روند رطوبت خاک

پژوهشی که در سال 2019 منتشر شد، سهم نسبی تغییرات اقلیمی و برداشت آب زیرزمینی را در تغییرات رطوبت خاک تعیین کرد.

• سیطره تغییر اقلیم: تغییرات اقلیمی (تغییرات بارش و دما) عامل غالب در تغییر روندهای رطوبت خاک در سطح جهانی بود و سهم آن در روند کلی خشک شدن، بیش از 100 درصد برآورد شد.
• تعدیل کننده انسانی: با این حال، در مقیاس منطقه ای (به ویژه در شمال هند یا دشت های چین)، برداشت آب زیرزمینی برای آبیاری، به عنوان یک ورودی آب مصنوعی عمل کرده و روند طبیعی خشک شدن خاک سطحی تحت تاثیر تغییر اقلیم را تعدیل یا حتی معکوس کرده است.

خطر دوگانه برای خاک

این تعدیل مصنوعی یک خطر دوگانه به همراه دارد:

• خشک شدن عمیق: با وجود افزایش رطوبت سطح به دلیل آبیاری، برداشت آب زیرزمینی در بلندمدت منجر به افت سطح آب زیرین و خشک شدن لایه های عمیق تر خاک می شود که پایداری زیست محیطی را تهدید می کند.
• ایجاد وابستگی: با برهم زدن تعادل طبیعی، این مناطق به شدت به پمپاژ آب زیرزمینی وابسته می شوند و سیستم طبیعی بازخورد بارش را تضعیف می کنند.

سخن پایانی

تاثیر زمین بر بارش، یک پدیده چندلایه است: از یک سو، رطوبت خاک سطحی با ساز و کار پیچیده ای (خیس بودن روز/خشک بودن نقطه) کنترل می کند که رطوبت جوی به باران تبدیل شود؛ و از سوی دیگر، تخلیه آب زیرزمینی به عنوان یک محرک اقلیمی عمل کرده، با افزایش گرمای محلی، ثبات الگوهای بارش را به طور کلی برهم می زند. مدیریت پایدار و یکپارچه آب های زیرسطحی، دیگر فقط یک انتخاب توسعه ای نیست، بلکه راهبردی حیاتی برای تعدیل بحران های اقلیمی و حفظ امنیت آبی در آینده است.

کشف اسکله‌ای ۱۰۰ ساله در دریاچه وان؛ خشکسالی آثار تاریخی را نمایان کرد!

بیشتر بخوانید:

چرا در ایران باران نمی بارد؟ علت را در شورای نگهبان و گزینش ها جست و جو کنید

تماشاخانه

سوزاندن گازهای سمی و مردمی که نمی‌توانند درست نفس بکشند / چه کسی می‌تواند اسید سولفوریک را تنفس کند؟ انتظار زیادی که از مردم غیزانیه دارند! (فیلم)

هوشنگ مرادی کرمانی: من ظرف شش هفت سال تمام سرپرست‌هام رو از دست دادم (فیلم)

فیلم های دیگر