تشير الملاحظات الأرضية والأقمار الصناعية في الولايات المتحدة إلى أن ارتفاع مستويات حبوب اللقاح خلال فصل الربيع يساهم في زيادة الجليد السحابي وهطول الأمطار، حتى في نطاق درجات الحرارة من -15 إلى -25 درجة مئوية. هل يمكن لحبوب اللقاح أن تؤثر على تكوين السحب؟
في هذه المقالة سوف نخبرك كيف يؤثر حبوب اللقاح على تكوين السحب وأنماط هطول الأمطار.
حبوب اللقاح والثلج
ووفقا للدكتور جان كريتشمار، المؤلف الرئيسي للدراسة، "تظهر النتائج المخبرية أن حبوب اللقاح تعمل كنواة جليدية، مما يؤثر على درجة حرارة تجمد الماء داخل السحب وتسهيل هطول الأمطار". في غياب هذه الجسيمات النووية الجليدية (INPs)، يتجمد الماء السحابي فقط عند درجة حرارة درجات حرارة أقل من -38 درجة مئوية. ونشرت نتائج هذا البحث في رسائل البحوث البيئية.
يقول المؤلف المشارك البروفيسور يوهانس كواس: "في مشروع مجموعة التميز للطبيعة التنفسية، أثرنا مسألة ما إذا كان من الممكن ملاحظة هذا التأثير خارج حدود المختبر وفحصنا تأثيرات تغير المناخ وفقدان التنوع البيولوجي عليه". الذي يعمل أستاذًا للأرصاد الجوية النظرية في لايبزيغ وهو المتحدث الرسمي باسم اتحاد طبيعة التنفس.
أهمية حبوب اللقاح في تكوين السحب
إذا نظرنا إلى السياق العالمي، فإن تأثير حبوب اللقاح على تكوين الجليد يكون طفيفًا نسبيًا مقارنة بتأثير الغبار، على سبيل المثال. ومع ذلك، فإن تأثيرها كبير على المستويين الإقليمي والموسمي. خاصة خلال فصل الربيع، تنبعث كميات كبيرة من حبوب اللقاح إلى الغلاف الجوي، وتصل إلى طبقات الهواء البارد.
يوضح Kretzschmar أنه نظرًا لحجمه، حبوب اللقاح لها وجود قصير في الغلاف الجوي. "يسلط بحثنا الضوء على أهمية أجزاء حبوب اللقاح الصغيرة، والتي يتم إنشاؤها عندما يتحلل حبوب اللقاح في الظروف الرطبة. "تظل هذه الجزيئات الصغيرة في الهواء لفترة طويلة من الزمن، وعندما تكون موجودة بكميات كافية، يمكن أن تخترق الطبقات الباردة من الغلاف الجوي، وبالتالي تبدأ في تكوين الجليد".
يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم آثار حبوب اللقاح
يؤدي تغير المناخ الناجم عن النشاط البشري إلى تغيير بداية موسم حبوب اللقاح، مما يؤدي إلى إطالة مدته وزيادة تركيزات حبوب اللقاح في الغلاف الجوي. ومن المتوقع أن تصبح هذه الأنماط أكثر وضوحا مع تقدم القرن، مما قد يؤدي إلى زيادة في تواتر وشدة هطول الأمطار المحلية.
ويشير جانب آخر من الدراسة إلى أهمية التنوع البيولوجي. تطلق العديد من أنواع النباتات كميات كبيرة من حبوب اللقاح في وقت واحد كل ربيع، مما يؤثر على تكوين السحب وتركيز جزيئات الجليد في الغلاف الجوي. ومن الضروري مواصلة التحقيق في هذه التفاعلات تحسين فهم دور حبوب اللقاح في تطور المناخ ودمجه في النماذج المناخية القادمة.
يقول كريتشمار: "إذا قمنا بمحاكاة تأثير حبوب اللقاح وتفاعلاتها مع المناخ بدقة، فيمكننا تحسين دقة توقعاتنا". تم إجراء البحث بالتعاون مع معهد الأرصاد الجوية بجامعة لايبزيغ، ومعهد لايبنيز لأبحاث التروبوسفير (TROPOS)، والمركز الألماني لأبحاث التنوع البيولوجي المتكاملة (iDiv) هالي-ينا-لايبزيغ، ومعهد ماكس بلانك للكيمياء الجيولوجية الحيوية. .
نوى التكثيف
على الرغم من أن حبوب اللقاح ترتبط عادةً بعمليات تلقيح النباتات وردود الفعل التحسسية، إلا أنها تلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين السحب. حبوب اللقاح، إلى جانب الجزيئات المكونة لها (المعروفة باسم جزيئات حبوب اللقاح الفرعية أو SPP)، يمكن أن تعمل كنواة تكثيف، لتكون بمثابة الأساس لتطور السحب الجليدية أو السحب الرقيقة.والتي تتكون من الماء المتبلور.
قام فريق بحث من جامعة تكساس إيه آند إم، يضم بريانا ماثيوز، وأليسا ألسانتي، وسارة بروكس، بفحص تأثير اختلافات الرطوبة على انبعاث حبوب اللقاح وجزيئات حبوب اللقاح من نبات الريجريد (Lolium sp.) ونبات الرجيد (Ambrosia trifida). بالإضافة إلى ذلك، استكشفت المجموعة دور هذه الجسيمات في تكوين السحب. ونشرت نتائج دراستهم في مجلة كيمياء الأرض والفضاء الصادرة عن الجمعية الكيميائية الأمريكية.
هل حبوب اللقاح عامل مساهم في تغير المناخ؟
يتسبب تغير المناخ المستمر، نتيجة للأفعال البشرية، في زيادة متوسط درجات الحرارة العالمية، مما يؤدي بدوره إلى إطالة مدة إطلاق حبوب اللقاح. عندما تتعرض للرطوبة في الهواء، يمكن أن تتحلل حبوب اللقاح إلى جزيئات حبوب اللقاح الصغيرة التي يقل حجمها عن ميكرون واحد.
تتمتع كل من حبوب اللقاح وجزيئاتها بالقدرة على التراكم وتحفيز نواة القطرات داخل الغلاف الجوي. وتؤدي هذه الظاهرة إلى تكون السحب المتعددة التي تحافظ أو تحافظ على مخزونها المائي. على الرغم من أن احتباس الماء هذا يمكن أن يكون مفيدًا من خلال عكس الإشعاع الشمسي مرة أخرى إلى الفضاء، وبالتالي المساهمة في تبريد الأرض، لديه أيضًا القدرة على التقاط وإعادة إرسال الحرارة المنبعثة من سطح الأرض.
تعد هذه الظاهرة جزءًا من نظام ردود الفعل المفيدة، المعروف باسم ردود الفعل السحابية المسببة للاحتباس الحراري، والتي تساهم في تكثيف ظاهرة الاحتباس الحراري.
تحليل حبوب اللقاح والنمذجة المناخية
لفهم تأثير الرطوبة والرياح على حبوب اللقاح، جمع الباحثون عينات من حبوب اللقاح من عشبة الريجريد ونبات الرجيد، وقاموا بتعريضها لدرجات متفاوتة من رطوبة الهواء وهبات قصيرة من الرياح داخل غرفة مجهزة بالكامل. تم تصميم هذه المحاكاة لإعادة إنتاج الظروف الموجودة في البيئة الطبيعية.
قام فريق البحث بتقييم عدد SPPs المرتبطة بكل حبة حبوب اللقاح وقدراتها النووية. بشكل غير متوقع، كانت SPPs المقدرة لهذه النباتات أقل بكثير مما أشارت إليه التجارب السابقة؛ خاصة، تم العثور على القياسات أكبر بما يتراوح بين 10 و 100 مرة. قد يعزى هذا التناقض في النتائج التجريبية إلى الاستخدام السابق لتقنيات أقل دقة لتفريق حبوب اللقاح وتوليد SPP.
ووجد الباحثون أن حبوب اللقاح الكاملة، وليس جزيئات حبوب اللقاح الصلبة، كانت أكثر كفاءة في تسهيل تشكيل السحابة. المعلمات المنقحة، جنبا إلى جنب مع كميات الجسيمات المنبعثة وحبوب اللقاح، لديهم القدرة على تحسين دقة النماذج المناخية.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول كيفية تأثير حبوب اللقاح على تكوين السحب وأنماط هطول الأمطار.