הנדנדה האקלימית

 

 

האדם הוא תבנית נוף מולדתו, ותרבותו משקפת ומהדהדת את האקלים שבה נוצרה והתפתחה. אלא שהאקלים אינו גורם קבוע במערכת. הוא משתנה ו"מתנדנד" באופן מחזורי. למשל, במיליון השנים האחרונות התחוללו על פני כדור-הארץ תקופות קרח במחזוריות של כ-1,000 שנה. בכל תקופה כזאת הצטבר קרח רב על פני כדור-הארץ והקרחונים גדלו בהדרגה במשך כ-90,000 שנה, עד שבשלב מסוים, ללא כל סיבה נראית לעין, הם הפשירו, נעלמו תוך פחות מ-10,000 שנה, וחשפו את פני האדמה לקרינת השמש. ואז החלו שוב להצטבר על-פני האדמה.

 

מדוע מתחוללות תקופות קרח? מה פשר הופעתן המחזורית? תלמיד המחקר חזי גילדור ופרופ' אלי ציפרמן מהמחלקה למדעי הסביבה במכון ויצמן למדע מציעים - על בסיס מודל פיסיקלי שפיתחו - הסבר מקורי לתופעה בסיסית זו. המודל כולל תהליכים המתרחשים באוקיינוס, באטמוספירה, בקרחונים שעל פני היבשה, בקרח שעל פני הים, וכן בתנאים הכימיים באוקיינוס, השולטים בריכוז הפחמן הדו-חמצני שבאטמוספירה. "הדמיה ריאלית של כל המשתנים האלו על פני מאות אלפי השנים שבהן מתחוללות תקופות הקרח אינה אפשרית אפילו כאשר משתמשים במחשבי-על, ולכן, כדי לעקוף את הבעיה הזאת, החלטנו להסתפק במודל פשוט יחסית, שיאפשר לנו להבין את התהליכים העקרוניים במערכת", אומר פרופ' ציפרמן.

 

בתהליך בניית המודל הפשוט חילקו החוקרים את האוקיינוס למספר "קופסאות" המייצגות אזורים גיאוגרפיים ועומקים שונים של האוקיינוס העולמי, ואת האטמוספירה חילקו ל"קופסאות" נוספות. מודל זה מצליח לדמות את כמות הקרח שמצטברת על פני היבשות במחזוריות של 100,000 שנה, כך שתיאור גרפי של התופעה מזכיר "שיני משור", בהתאם לנתונים קיימים על תקופות הקרח (ראו תרשים). עבודת המחקר פורסמה במספר מאמרים מדעיים והוצגה באחרונה בסקירת מערכת בעיתון "סיינס".

 

באמצעות מודל זה פיתחו המדענים הסבר מקורי על ה"מנוע" שמניע את התופעה המחזורית. נקודת המוצא להסבר היא תקופה חמה יחסית, שבה כמות הקרח על פני היבשה קטנה. כשהאטמוספירה חמה היא יכולה להכיל בתוכה אדי מים רבים המתאדים מן האוקיינוסים. אדי המים נופלים כשלג על גבי הקרחונים שעל פני היבשה באמריקה ובאירופה, והקרחונים גדלים ומכסים שטחי קרקע נרחבים יותר ויותר. במלים אחרות, כשהאקלים חם יחסית, דווקא אז הקרחונים שעל-פני היבשה גדלים. הקרחונים הלבנים, ששטחם גדל, מחזירים את רוב קרינת השמש לחלל החיצון, ובכך מקררים את האטמו- ספירה, תהליך שגורם לאחר כ-90,000 שנה להתקררות מספיקה של האוקיינוס, הגורמת להיווצרות משטחים של קרח על-פני הים. גושי הקרח בים גדלים במהירות רבה, ובתוך עשרות שנים בודדות הם מכסים שטחים עצומים. כך, בתוך תקופה קצרה, מכוסים שטחים נרחבים של האוקיינוס בקרח לבן, המחזיר את קרינת השמש ומקרר עוד יותר את האטמוספירה. זהו שיא תקופת הקרח: קרחונים מכסים שטחים נרחבים על פני היםשה ומשטחי קרח מכסים שטחי ים משמעותיים. במצב זה, כשהאטמוספירה קרה מאוד, היא אינה יכולה להכיל אדי מים רבים ו"מתייבשת". כשהאטמוספרה יבשה לא יורד שלג על גבי הקרחונים, והם נשברים, מפשירים, זורמים אל הים ונעלמים בתוך פחות מ-10,000 שנה. במלים אחרות, דווקא כשקר - הקרחונים נסוגים. כתוצאה מכך מתחממת האטמוספירה, ולכן גם האוקיינוס, כך שמשטחי הקרח שעל פני הים מפשירים ונעלמים. כך נסגר המעגל, מערכת האקלים חוזרת לתקופה בין-קרחונית, והתהליך המחזורי בן 100,000 השנה מתחיל מחדש.

 

פרופ' ציפרמן: "על בסיס התבוננות במודל הפשוט שפיתחנו אנו מציעים שמשטחים שעל פני הים מתפקדים כמעין 'מתג' אקלימי שמפעיל ומפסיק את התחוללותן של תקופות הקרח". כיום היינו צריכים להימצא בתחילת הגידול האיטי של הקרחונים על היבשה (תקופת הקרח האחרונה היתה בשיאה לפני כ-18,000 שנה, והתקופה החמה הבין-קרחונית הנוכחית התחילה לפני למעלה מ-10,000 שנה).

 

מדוע, אם כן, איננו רואים קרחונים זוחלים מצפון ומדרום לעבר מרכז כדור-הארץ? פרופ' ציפרמן אומר שהתהליך איטי וממושך וקשה להבחין בתחילתו. כך או כך, הבנה טובה יותר של המנגנון המחזורי השולט בהופעתן ובהיעלמותן של תקופות הקרח עשויה לשפר את יכולתם של המדענים לחזות שינויים אקלימיים שונים, כולל אלו העלולים להיגרם כתוצאה מפעולות האדם.