مع درجات حرارة وجدت أقل من 20 درجة مئوية ومع الجليد البحري الذي يزيد سمكه عن متر واحد، يمثل شتاء القطب الشمالي تحديًا للباحثين الذين يسعون إلى جمع البيانات الأوقيانوغرافية الأساسية، مثل موصلية المياه ودرجة حرارتها وكثافتها. في مواجهة هذه الظروف القاسية، تكيف العلماء باستخدام حلفاء غير متوقعين: الفقمات.
منذ عام 1999، اكتشف باحثون مثل جاي ويليامز، الذي يبحر بانتظام في هذه المناطق، ذلك بؤر فهي مصدر قيم للبيانات الأوقيانوغرافية. ومن خلال تزويدهم بأجهزة CTD الدقيقة، تم تسهيل الاستكشاف الرأسي والعميق للمحيطات، مما يسمح لهم بقياس بنية المياه وغيرها من البيانات التي كان من المستحيل تقريبًا التقاطها في مثل هذه البيئات القاسية.
دور الأختام في جمع البيانات
أصبحت الفقمات حلفاء رئيسيين للباحثين بسبب قدرتها على السباحة بحرية تحت الجليد، حيث لا تصل إليها الأدوات التقليدية. تسمح أجهزة Micro-CTD التي صممتها جامعة سانت أندروز للأختام بجمع البيانات أثناء عبورها طبقات مختلفة من المياه. ويتم تثبيت هذه الأجهزة، التي تزن مئات الجرامات فقط، على رؤوس الأختام بمادة صمغية خاصة وتظل متصلة لمدة عام تقريبًا. تقوم الأجهزة، المجهزة بأجهزة استشعار CTD (الموصلية ودرجة الحرارة والعمق)، بجمع البيانات ونقلها كل أربع ثوانٍ، وإرسال جزء من المعلومات عبر القمر الصناعي عندما تظهر الأختام.
لا توفر هذه الطريقة البارعة معلومات مفصلة عن البيئة البحرية تحت الجليد فحسب، بل تتيح للباحثين أيضًا مراقبة البيئة البحرية حركات عمودية من الأختام، وتوفير بيانات قيمة في الوقت الحقيقي عن التيارات المحيطية، ودورة المياه وموقع المغذيات.
الاكتشافات الرئيسية في المحيط الجنوبي
وقام فريق دولي بقيادة ويليامز بتحليل البيانات التي جمعتها فقمة الأفيال بين عامي 2011 و2013 في المنطقة الشرقية من القارة القطبية الجنوبية. وكشفت البيانات عن وجود كتل الماء البارد والتي تلعب دوراً هاماً في تداولها الغازات الذائبة والمواد المغذية عبر محيطات العالم. كما سلطت هذه البيانات الضوء على أهمية الجروف الجليدية في تنظيم تيارات المحيطات العالمية، محذرة من أن ذوبانها يمكن أن يبطئ هذه التيارات ويغير توزيع العناصر الغذائية.
وأظهرت البيانات أيضًا أنه خلال فصل الشتاء، تكون التيارات السطحية، التي كان يُعتقد سابقًا أنها هادئة بسبب الغطاء الجليدي، أكثر نشاطًا مما كان يُعتقد سابقًا. ويرجع ذلك إلى تأثير الدوامات والرياح المحيطية، التي تزيد من اختلاط المياه وتسريع نقل الحرارة والكربون والمركبات الرئيسية الأخرى بين السطح وقاع المحيط. هذه النتائج حاسمة لفهم آثار بشكل أفضل تيارات المحيط في تغير المناخ.
التأثير العالمي على دوران المحيطات
وكان أحد أهم الاكتشافات هو كيفية تأثير ذوبان الجروف الجليدية على تكوين المياه الكثيفة، وهو أمر أساسي لتيارات المحيطات العميقة. المياه النظيفة ويتداخل التغير المناخي الناتج عن ذوبان الجليد مع إنتاج هذه المياه الباردة الكثيفة، مما قد يؤدي إلى إبطاء حركة المحيطات العالمية. هذه العملية، والمعروفة باسم تمايل الأطلسي، أمر حيوي لتنظيم المناخ في جميع أنحاء العالم، وأي تغيير في أدائه يمكن أن يكون له آثار كارثية على المناخ العالمي.
وبفضل تكنولوجيا الأقمار الصناعية والأجهزة الملحقة بالأختام، تمكن العلماء من الحصول عليها قياسات غير مسبوقةملاحظة كيف تقوم جبهات المحيطات والدوامات بنقل الحرارة من أعمق طبقات المحيط إلى السطح، والعكس صحيح. يعد هذا النقل الحراري العمودي عملية أساسية لامتصاص حرارة المحيطات، والتي بدورها تقلل من آثار الاحتباس الحراري.
على الرغم من التقدم، لا يمكن للأختام أن تحل جميع المشاكل. وعلى الرغم من أنها تساعد في تحديد الأنماط الرئيسية في تيارات المحيط، إلا أنها لا تستطيع السباحة تحت الرفوف الجليدية، مما يحد من الوصول إلى مناطق رئيسية معينة لدراسة القارة القطبية الجنوبية. ومع ذلك، فإنهم يواصلون تقديم بيانات مهمة لتحسين فهم تغير المناخ.
كان التعاون بين الباحثين من جميع أنحاء العالم وهذه الثدييات البحرية ضروريًا لجمع البيانات في المناطق التي يتعذر الوصول إليها بالوسائل التقليدية. لا تعمل هذه القياسات على فهم النظام البيئي البحري بشكل أفضل فحسب، بل تعمل أيضًا على التنبؤ بكيفية تغير تيارات المحيطات العالمية في المستقبل.
ومع استمرار ارتفاع درجة حرارة الكوكب، فمن الضروري مواصلة الدراسة المستمرة لهذه المجالات الحيوية. الأختام، جنبا إلى جنب مع التقدم التكنولوجي مثل طائرة شراعية وقد أثبتت أجهزة الاستشعار الحديثة أنها مورد لا يقدر بثمن لعلوم المحيطات. والبيانات التي تم جمعها ليست حيوية فقط لفهم التفاعلات بين المناخ والمحيطات، ولكنها أيضا للتنبؤ بكيفية تأثيرها على الكوكب بأكمله في العقود المقبلة.