ما هي المهمة التي نتحدث عنها؟
قبل 127 عامًا، انطلق المستكشف والمستكشف النرويجي فريدجوف نانسن
كانت فكرة المهمة هي إعادة إنشاء الرحلة التاريخية للمستكشف القطبي النرويجي.
اسمفسيفساء(مرصد الانجراف متعدد التخصصات لأبحاث المناخ في القطب الشمالي) يعكس مدى تعقيد هذه البعثة وتنوعها.
في الواقع ، MOSAiC هو الأول على مدار السنةرحلة استكشافية إلى القطب الشمالي الأوسط لدراسة النظام المناخي للمنطقة. تم تطوير المشروع ، بميزانية إجمالية تزيد عن 140 مليون يورو ، من قبل اتحاد دولي من معاهد البحوث القطبية الرائدة بقيادة معهد ألفريد فيجنر ومركز هيلمهولتز للبحوث القطبية والبحرية (AWI).
ماذا الدراسة البعثة؟
قضى Polarstern عامًا في الشمال القطبي. بالمناسبة ، معظم هذا الوقت تم إيقاف محركاته. نتيجة لذلك ، يمكنه ببساطة الانجراف على الجليد البحري. هذا جعل جمع البيانات أكثر دقة وجعل المهمة نفسها أكثر استدامة.
إذًا، ما الذي أراد العلماء اكتشافه؟ لم يكن اهتمامهم يقتصر على مناخ القطب الشمالي فحسب، بل سعى الخبراء إلى فهم كيفية تغيره بالضبط.
أجرى الخبراء الدوليون أبحاثًا في 5 مجالات اهتمام رئيسية. درس في مختبرات علمية مختلفةالغلاف الجوي والمحيطات والجليد البحري والنظام البيئي القطب الشمالي.
الغلاف الجوي
لا توجد عواقب في أي مكان آخر على كوكبناتغير المناخ ليس منتشرًا وواضحًا كما هو الحال في القطب الشمالي. إن فهم هذه التأثيرات هو الهدف الرئيسي للقياسات التي سيتم إجراؤها خلال بعثة MOSAiC. أجريت القياسات من سطح الجليد إلى الطبقات العليا من الستراتوسفير على ارتفاع 35 كم.
المصدر
وقد أولى الباحثون اهتماما خاصا لالعمليات المحلية الصغيرة على سطح الجليد والمحيطات، وخصائص السحب في القطب الشمالي. وأيضًا كيف تؤثر الأنواع المختلفة من السحب على ضوء الشمس وتصدر إشعاعها الحراري الخاص بها. درس الخبراء أيضًا تساقط الثلوج في القطب الشمالي: كيف يتشكل الثلج لأول مرة في السحب وكيف تتأثر العملية بجزيئات الهباء الجوي الصغيرة والقطرات الموجودة في الغلاف الجوي للمنطقة.
كلما كانت صغيرةالكراك ، كمية كبيرة من الحرارة وبخار الماء تخترق عمق الغلاف الجوي وتسخينه. وبفضل تغير المناخ ، تتشكل هذه الشقوق في كثير من الأحيان. علاوة على ذلك ، يتسبب بخار الماء المتسرب من خلال الشقوق في تكوين الغيوم ، والتي بدورها تغير بشكل كبير التوازن الحراري في القطب الشمالي. يعتمد ما إذا كان لها تأثير الاحترار أو التبريد على ارتفاع وخصائص السحابة المعنية - وهذا ما كان العلماء يحاولون اكتشافه. بالإضافة إلى ذلك ، تساءلوا عما إذا كانت هذه السحب تتكون أساسًا من بلورات الجليد أم ، على الرغم من درجات الحرارة المنخفضة في وسط القطب الشمالي ، قطرات الماء السائل؟
محيط
على مدى العقود القليلة الماضية، والباحثينلقد درسوا المحيط المتجمد الشمالي مرارًا وتكرارًا، على سبيل المثال، درجة حرارة الماء أو التيارات على أعماق مختلفة. ومع ذلك، يتألف هذا العمل البحثي بشكل أساسي من زيارات عرضية إلى المناطق بواسطة كاسحات الجليد أو رحلات بحثية قصيرة خلال أشهر الصيف. وبناءً على ذلك، تم جمع معظم البيانات خلال بضعة أشهر (صيفية) فقط. خلال بعثة MOSAiC، تمكن العلماء لأول مرة من تتبع مجموعة واسعة من المعلمات الفيزيائية على مدار العام باستخدام شبكة موزعة تم إنشاؤها على طوف الجليد.
من مهام البحث المركزية ،التي تم توفيرها من قبل MOSAiC ، لتوفير فهم أفضل لكيفية تطور الجليد البحري. ركز عمل علماء المحيطات بشكل خاص على دوران المحيط في الطبقات العليا من الماء. وهي تتعلق بالدوران الواسع النطاق لتيارات المحيطات التي تحمل كميات هائلة من المياه داخل وخارج القطب الشمالي.
جليد
تغير المناخ يحول القطب الشماليجليد البحر. اليوم هو أرق وأصغر وأكثر عرضة للانجراف من حزمة الجليد التقليدية متعددة المواسم بسمك عدة أمتار. لكن الجليد ليس مجرد حاجز مرئي بوضوح بين المحيط والغلاف الجوي ؛ كما أن لها تأثيرًا كبيرًا على العمليات المختلفة التي تحدث في كل منهما.
بالإضافة إلى ذلك ، يتفاعل جليد البحر معالنظام البيئي في القطب الشمالي والمواد التي تنتجها كائنات القطب الشمالي. هم ، بدورهم ، يتحكمون في العمليات الكيميائية الحيوية في جميع أنحاء نظام المنطقة. في ضوء هذه العلاقات المعقدة ، يبرز سؤال حيوي: بالنظر إلى التغيرات في الجليد ، كيف يتغير المناخ في القطب الشمالي وكيف سيؤثر ذلك على المناخ في أجزاء أخرى من الأرض؟
مصدر
وفقًا لذلك ، يكون الجليد البحري مركزيًاأصبح أحد عناصر مناخ القطب الشمالي والنظام البيئي أحد الاتجاهات الرئيسية للبحث في بعثة MOSAiC. لأول مرة ، كان لدى الباحثين القدرة على تتبع التغيرات في الجليد باستمرار خلال كل موسم.
فيما يلي الأسئلة الرئيسية التي طرحها العلماء
- متى يتم حزم روابي الجليد أو القنوات في شكل جليدي؟ كيف تتسبب تيارات المحيطات والرياح في الغلاف الجوي في انجراف الجليد؟
- كيف تتغير التبادلات المحلية والإقليميةالطاقة عند تغيير سمك وخصائص الثلج والجليد البحري؟ كيف تؤثر التغييرات في المواسم على الرصيد السنوي الإجمالي؟ وكيف تبدو هذه العمليات والتغييرات على الأقمار الصناعية وفي الدراسات النموذجية؟
- ما هي الخطوات التي يجب اتخاذها للتحسنفهم حالة الجليد البحري وفي النهاية عمل تنبؤات أفضل؟ تدمج هذه الدراسات بشكل مباشر نتائج علماء المحيطات ، وهي بدورها تعمل كأساس للبحث الذي أجراه فريق الغلاف الجوي.
النظام البيئي
الجزء الأوسط من المحيط المتجمد الشمالي -واحدة من الموائل الأكثر تطرفا على وجه الأرض. تعد أشهر الظلام الدامس ودرجات حرارة المياه تحت الصفر والجليد البحري طوال معظم أيام السنة من بين الظروف الطبيعية الفريدة العديدة في المنطقة. على الرغم من أنها تبدو جميعها متطرفة من وجهة نظر إنسانية، إلا أن المحيط المتجمد الشمالي يعد موطنًا لآلاف الأنواع من النباتات الصغيرة (الطحالب الدقيقة) والحيوانات. وهي تعيش داخل الجليد البحري أو ملتصقة به في عمود الماء (العوالق)، وكذلك في المياه وفي قاع البحر.
على الرغم من أنه تم تحقيقه على مدى العقود الماضيةتقدم كبير في دراسة النظام البيئي في القطب الشمالي ، ولا يزال فهم أدائه يمثل مساهمة مهمة لعلماء MOSAiC. قدم أخذ العينات على مدار العام والعمل التجريبي من قبل علماء الأحياء نظرة فريدة على شبكة الغذاء بأكملها وأهمية أعضائها.
لفهم النظام البيئي الفريد بشكل أفضلفي المنطقة، أخذ علماء الأحياء MOSAiC عينات من الجليد والماء باستخدام مجموعة واسعة من الأدوات. تم إجراء العديد من التجارب لدراسة تفاعلات شبكة الغذاء والاستجابات للتغير البيئي.
لقد أصبح فهم النظام البيئي في القطب الشمالي الآنحاسمة لأن المحيط المتجمد الشمالي يمر بتغيرات بيئية دراماتيكية مع فقدان الجليد البحري الصيفي وارتفاع درجات حرارة المياه. تعد أبحاث MOSAiC علامة فارقة في تشكيل العقود القادمة من البحوث البيولوجية البحرية في القطب الشمالي ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للنتائج أن توجه المجتمعات في الاتجاه الصحيح عند اتخاذ قرارات استراتيجية بشأن تغير المناخ.
ماذا تجد؟
على متن RV Polarstern وعلى الجليد البحري المجاورأنشأ ، فيما يسمى بمعسكر الجليد ، مراكز أبحاث واسعة النطاق مكرسة للجوانب الرئيسية لنظام مناخ القطب الشمالي المشترك.
عاد قائد الحملة ، البروفيسور ماركوس ريكس ، مع تحذير هام للبشرية. وحذر من أن "جليد البحر يحتضر".
هذه المنطقة في خطر.قال عالم من معهد ألفريد فيجنر خلال مؤتمر صحفي في بريمرهافن ، لقد تمكنا من أن نشهد كيف يختفي الجليد حتى في المناطق التي كان من المفترض أن يكون سمكها عدة أمتار ، حتى في القطب الشمالي نفسه - لم يعد هذا الجليد موجودًا ". ..
مصدر
في الصيف ، اقتنع الباحثون شخصيًا بذلكالتأثير الدراماتيكي للاحتباس الحراري على الجليد في المنطقة ، والذي يقول قائد البعثة ماركوس ريكس إنه يعتبر "بؤرة تغير المناخ".
"يمكننا أن نرى مساحات شاسعة من المياه المفتوحة ،الوصول إلى القطب تقريبًا ، محاطًا بالجليد المليء بالثقوب الناتجة عن الذوبان الهائل "، يوضح ريكس. استنتاجه الرئيسي الذي يجب أن يسمعه الجميع: "جليد القطب الشمالي يختفي بسرعة هائلة". تم تأكيد ملاحظات الباحثين من خلال صور من الأقمار الصناعية الأمريكية تظهر أن الجليد البحري في القطب الشمالي وصل إلى ثاني أدنى مستوى صيفي له على الإطلاق منذ عام 2012 في عام 2020.
تحليل عينات المهمة
مهمة Polarstern ، يطلق عليها اسم MOSAIC ،أمضى ما مجموعه 389 يومًا في جمع البيانات عن الغلاف الجوي والمحيطات والجليد البحري والنظم البيئية للمساعدة في تقييم تأثير تغير المناخ على المنطقة والعالم. لإجراء بحث على الجليد البحري ، تم تركيب أربعة مراكز مراقبة في دائرة نصف قطرها تصل إلى 40 كم حول السفينة.
يقوم الباحثون بجمع عينات المياه من تحت الجليدليلة قطبية لدراسة عوالق النباتات والبكتيريا وفهم أفضل لكيفية عمل النظام البيئي البحري في الظروف القاسية. كما جلبت البعثة التي تبلغ قيمتها 140 مليون يورو (165 مليون دولار) أكثر من 1000 عينة جليد إلى الشاطئ.
الآن بعد أن اقتربت الأوديسة القطبية الشماليةفي النهاية ، سيبدأ العمل الجاد في تحليل العينات والبيانات التي تم الحصول عليها أو تسجيلها في الميدان. ستستغرق عملية التحليل ما يصل إلى عامين. الهدف الرئيسي هو تطوير نماذج تتنبأ بنوع موجات الحر أو الأمطار الغزيرة أو العواصف خلال 20 أو 50 أو 100 عام.
"لبناء نماذج مناخية ، نحتاجأوضحت راديانز كالمر ، الباحثة في جامعة كولورادو والتي كانت على متن السفينة بولارستيرن من يونيو إلى سبتمبر ، في مقابلة مع وكالة فرانس برس "الملاحظات في الموقع". وقالت إن الفريق استخدم طائرات بدون طيار لقياس درجة الحرارة والرطوبة والضغط وسرعة الرياح لتكوين صورة للظروف في المنطقة ، والتي ستكون "مفيدة للغاية لإنشاء نموذج مناخي دقيق".
صعوبات المهمة
منذ اللحظة التي غادرت فيها السفينة من ترومسو ،النرويج ، 20 سبتمبر 2019 ، لاحظ الفريق شهورًا طويلة من الظلام الدامس ، مع درجات حرارة منخفضة تصل إلى -39.5 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك ، لاحظ المشاركون في البعثة وجود حوالي 20 دبًا قطبيًا. مهمل لمثل هذا المجال الواسع من البحث وسنوات من المراقبة.
في الربيع ، تعطلت المهمة تقريبًا بسبب الوباءفيروس كورونا. ومع ذلك ، توقف COVID-19 لفترة وجيزة فقط ، ولكن ليس بسبب مرض المشاركين. أجبرت القيود السفينة على مغادرة الجليد في مرحلة ما من أجل الانتقال إلى التحول التالي للعلماء. كان من المفترض أن تنقل السفن والطائرات الأخرى المشاركين مباشرة إلى Polarstern ، لكن قيود السفر الدولية جعلت هذا الأمر شبه مستحيل في وقت مبكر ومنتصف هذا العام.
خلال الرحلة الاستكشافية ، عدة مئاتقضى باحثون من 20 دولة وقتًا على متن سفينة ألمانية كانت تسافر بالجليد على طول طريق الرياح ، تنجرف أساسًا عبر الأنهار الجليدية. كانت الرحلة نفسها تحديًا لوجستيًا كبيرًا. من المهم أيضًا ملاحظة مشكلة إطعام الطاقم. خلال الأشهر الثلاثة الأولى ، كانت حمولة السفينة تتكون من 14000 بيضة و 2000 لتر من الحليب و 200 كجم من السويدي.
ومع ذلك ، ذكر رئيس الطهاة ، سفين شنايدر ، أنهلم نقلل من أهمية دوره في البعثة. قال في مقابلة مع الأسبوعية الألمانية دي تسايت: "كانت وظيفتي هي الحفاظ على الروح المعنوية لمائة شخص يعيشون في ظلام دامس".
ما هو نوع المستقبل الذي يحمله القطب الشمالي للبشرية؟
وصف قائد البعثة ، البروفيسور ماركوس ، مشروع MOSAiC بأنه نجاح كبير.
وأوضح أن كتلة البيانات والعينات ذلكالآن مملوكة للباحثين ، سيخلق محاكاة دقيقة. يستخدمه العلماء للتنبؤ بتغير المناخ في المستقبل ، والذي سيكون أكثر موثوقية.
ووفقا له ، تمكن علماء MOSAiC من إظهار الأعمال الداخلية لساعة معقدة.
"نظرنا إلى جميع العناصر وصولاً إلى العناصر المختلفةمراوح هذا النظام في القطب الشمالي. والآن نحن نفهم الحركة بأكملها بشكل أفضل من أي وقت مضى. وربما يمكننا إعادة إنشاء هذا النظام في القطب الشمالي على نموذج كمبيوتر ".
تراجع الجليد العائم إلى مساحة أقل بقليل من 3.74مليون قدم مربع كم (1.44 مليون ميل مربع). المرة الوحيدة التي تم فيها كسر هذا الحد الأدنى كانت في عام 2012 ، عندما تم تقليل مساحة حزمة الجليد إلى 3.41 مليون كيلومتر مربع.
الاتجاه النزولي هو حوالي 13 ٪ خلال العقد ، في المتوسط لشهر سبتمبر.
ويخلص إلى أن "هذا يعكس الاحترار في القطب الشمالي"الأستاذ ريكس. "الجليد آخذ في الاختفاء ، وإذا كان لدينا منطقة القطب الشمالي خالية من الجليد في غضون بضعة عقود ، فسيكون لذلك تأثير خطير على المناخ في جميع أنحاء العالم."
كيف سارت المهمة؟
لمدة عام واحد كانت سفينة Polarsternمركز أكبر بعثة استكشافية في القطب الشمالي في التاريخ ، حيث أمضت دورة كاملة لمدة عام في متاهة من جليد القطب الشمالي الهائل. أكملت سفينة الأبحاث ، الرائدة في معهد ألفريد فيجنر ، مهمتها وأصبحت رمزًا للبحوث القطبية الألمانية والدولية.
تم تكليفه أصلاً في عام 1982تظل Polarstern واحدة من سفن الأبحاث القطبية الأكثر حداثة وتنوعًا في العالم. بين عامي 1999 و 2001، تم تجديد السفينة بالكامل وهي الآن مجهزة بأحدث المعدات والتقنيات.
بعد أن قطع حوالي 50000 ميل بحري في السنة ،قام Polarstern بالبحث العلمي وقام أيضًا بإعادة إمداد محطات البحث في معهد Alfred Wegener مثل Neumayer Station III. إنه معهد أبحاث في أنتاركتيكا ، يخدم على مدار السنة. حتى عام 2019 ، غطت Polarstern أكثر من 1.7 مليون ميل بحري ، أي ما يقرب من 3.2 مليون كيلومتر.
رخصة المشاع الإبداعي
Tandem Polarstern و MOSAiC
حتى بالنسبة لشركة Polarstern الموثوقة وذوي الخبرةفريق، قدمت بعثة MOSAiC تحديا خطيرا. فقط بفضل التفاصيل الفنية الخاصة يمكن أن تصبح هذه السفينة مركزًا لرحلة استكشافية لمثل هذه المهمة واسعة النطاق. إن Polarstern ليس قادرًا فقط على العمل في المنطقة الجليدية المعبأة - الجليد البحري الذي لا يقل سمكه عن 3 أمتار، والذي كان موجودًا لأكثر من دورتين سنويتين من النمو والذوبان. على شكل حقول جليدية واسعة النطاق، يتم ملاحظتها بشكل رئيسي في حوض القطب الشمالي. ببساطة، الجليد متعدد السنوات.
وبفضل هيكلها الفولاذي ذي الجدران المزدوجة وقدرتها البالغة 20 ألف حصان، تستطيع Polarstern أيضًا اختراق طبقات الجليد السميكة بسهولة عن طريق صدمها.
مجهزة للعمليات طويلة الأجلمع انخفاض درجات الحرارة الشتوية في القطب الشمالي إلى -50 درجة مئوية ، فإن Polarstern قادرة أيضًا على تحمل الشتاء في جليد البحار القطبية. ومع ذلك ، فإن الجزء الداخلي من السفينة ، حيث يعمل ويعيش حوالي 100 باحث وفني وأفراد طاقم MOSAiC ، ليس باردًا على الإطلاق.
كما كان لدى Polarstern مختلفالمركبات - المروحيات ، وعربات الثلوج ، و Pistenbullies ، إلخ. وقد سمح ذلك للباحثين بقياس وجمع البيانات ليس فقط في المرصد المركزي ، ولكن أيضًا في شبكة موزعة عن بُعد. تضمن أحدث أنظمة الكمبيوتر الموجودة على متن الطائرة تسجيلًا موثوقًا ومنتظمًا وتخزينًا ونقل جميع البيانات العلمية التي تم جمعها.
اقرأ أيضا
البحث: تغيرت بيئة الأرض بشكل كبير على مدار السبعين عامًا الماضية
قام العلماء بتغيير هيكل البطارية الشمسية وزيادة كفاءتها بنسبة 125٪
في اليوم الثالث من المرض ، يفقد معظم مرضى COVID-19 حاسة الشم لديهم وغالبًا ما يعانون من سيلان الأنف