بولينياس: الفتحات الطبيعية في الجليد القطبي

بولينيا هو مصطلح علم المحيطات مستعار من اللغة الروسية (полынья) للإشارة إلى جسم مفتوح من الماء محاط بالجليد. توجد البولينيا في الغالب في القطب الشمالي والمحيط الجنوبي بالقرب من القارة القطبية الجنوبية.

ما هو الفرق بين البولينيا والرصاص؟

تعد كل من البولينيا والممرات عبارة عن فتحات في الجليد البحري، لكن هناك اختلافات واضحة في تكوينها وخصائصها. البولينيات هي مناطق مياه مفتوحة أكبر حجمًا ومستمرة داخل الجليد البحري، وتوجد إما على طول الخطوط الساحلية (البولينيات الساحلية) أو في المحيط المفتوح (بولينيات المحيط المفتوح). يمكن أن تستمر من عدة أيام إلى مواسم كاملة.

الخيوط هي كسور أضيق في الجليد البحري. عادةً ما تكون الخيوط عبارة عن قنوات مؤقتة تنفتح داخل كيس الثلج، عادةً بسبب تحرك الجليد وتشققه. تتشكل الخيوط في المقام الأول من خلال الحركة الميكانيكية للجليد، مما يؤدي إلى حدوث كسور وفتحات. تعتبر هذه الميزات ضرورية للملاحة في المناطق القطبية وتوفر موائل حيوية للحياة البرية، على الرغم من أنها أصغر حجمًا وأقل استقرارًا بشكل عام من البولينيات.

أنواع البولينياس

هناك نوعان من البولينيات: البولينيات الساحلية والبولينيات في المحيطات المفتوحة. إن دوران مياه الرياح والمحيطات في المياه الدافئة هما الآليتان الرئيسيتان المسؤولتان عن تكوينها.

بولينياس مدفوعة بالرياح

هناك نوعان مختلفان من الآليات مسؤولان عن تكوين البولينيات. الأول تحركه الرياح: يمكن للرياح القوية أن تدفع الجليد بعيدًا عن منطقة ما، مما يؤدي إلى كشف المحيط بالأسفل. دراسة 2023 نشرت في الغلاف الجليدي بدت أحداث بولينياس الشتوية قبالة جرينلاند.

وبتحليل فترة 42 عامًا من عام 1979 إلى عام 2020، سجلت الأقمار الصناعية أربع بولينيات شتوية رئيسية (مناطق المياه المفتوحة) شمال جرينلاند، مع واحدة في عام 1986 وثلاث أخرى في أعوام 2011 و2017 و2018. وكانت بولينيا 2018 هي الأكبر واستمرت. الأطول. استخدمت الدراسة بيانات الأقمار الصناعية وسجلات محطات الطقس وعمليات المحاكاة من نموذج نظام القطب الشمالي الإقليمي لاستكشاف أسباب هذه الأحداث. ووجدت نتائج الدراسة أن الرياح الجنوبية القوية كانت هي الآلية السائدة، حيث دفعت الجليد البحري السميك في القطب الشمالي إلى خارج المنطقة وخلقت مناطق المياه المفتوحة هذه.

البولينيات ذات محرك الحمل الحراري

الآلية الثانية لإنشاء البولينيا تعتمد على الحمل الحراري: حيث ترتفع المياه الأكثر دفئًا والأكثر ملوحة من الأسفل إلى السطح، مما يؤدي إلى ذوبان الجليد المغطي. ومع غرق المياه السطحية الباردة، ترتفع المياه الدافئة من أعماق المحيط إلى السطح مما يؤدي أيضًا إلى إذابة الجليد البحري.

دراسة عام 2019 نشرت في طبيعة نظرت في الآليات الأساسية لتشكيل بولينيات المحيط المفتوح فوق مود رايز في عامي 2016 و2017. ووجدت الدراسة أنه عندما كان سطح المحيط يحتوي على مستويات عالية من الملح، تسببت العواصف الشتوية القوية في حدوث دورة حيث المياه الدافئة والمالحة من أعماق المحيط. تم إحضاره إلى السطح. ثم يقوم الهواء البارد بتبريد هذه المياه، مما يجعلها أكثر كثافة ويتسبب في غرقها، مما يؤدي بدوره إلى جلب المزيد من المياه الدافئة من الأسفل. هذه الدورة المستمرة منعت تكوين الجليد على السطح.

بولينياس الساحلية

تحدث البولينيا الساحلية بالقرب من السواحل وتتشكل عادةً بفعل الرياح التي تدفع الجليد البحري بعيدًا عن الشاطئ، مما يخلق منطقة من المياه المفتوحة. تُعرف عملية تشكيل ثقب في الجليد البحري القطبي باسم التأفق الجليدي.

يمكن أن تتشكل البولينيات الساحلية أيضًا من خلال ارتفاع مياه البحر الدافئة. تظهر هذه الصورة الفضائية الملتقطة قبالة سواحل القارة القطبية الجنوبية، بالقرب من جزيرة روس ومحطة ماكموردو في 16 نوفمبر 2011، بولينيا ساحلية. تساعد رياح كاتاباتيك، وهي رياح على مستوى الإعصار تهب بسرعة تصل إلى 200 ميل (320 كيلومترًا) في الساعة من داخل القارة القطبية الجنوبية، على تكوين هذه البولينيا عن طريق نفخ الجليد البحري بعيدًا عن الساحل.

من المرجح أن تكونت البولينيا نتيجة للرياح الكاتاباتية التي تهب من المناطق الداخلية العالية للقارة القطبية الجنوبية ويمكن أن تصل سرعتها إلى 200 ميل (320 كيلومترًا) في الساعة.

المحيط المفتوح بولينياس

تتشكل البولينيات في المحيط المفتوح عندما تتشكل شقوق في الغطاء الجليدي بعيدًا عن الشاطئ، مما يؤدي إلى كشف مياه البحر. يتطور هذا النوع من البولينيات بعيدًا عن الساحل، وغالبًا ما يكون فوق ميزات محيطية مثل الجبال تحت الماء أو التلال التي تؤثر على تيارات المحيط واختلاط المياه.

مثال على بولينيا المحيط المفتوح هو بولينيا مود رايز، التي تقع في شرق بحر ويديل. تمت تسمية هذه البولينيا على اسم الميزة الشبيهة بالجبال المغمورة والتي تتشكل فوقها فتحة الجليد البحري. قام القمر الصناعي Terra التابع لناسا بتصوير Maud Rise Polynya في 25 سبتمبر 2017.

يمكن أن تختلف بولينيا مود رايز بشكل كبير في الحجم، وتحدث بشكل روتيني في أوائل الربيع وأحيانًا خلال فصل الشتاء. خلال خريف عام 2017، نمت مساحة منطقة مود رايز من 9500 كيلومتر مربع في منتصف سبتمبر إلى 80 ألف كيلومتر مربع بحلول أواخر أكتوبر.

بحثت الأبحاث المنشورة مؤخرًا في ScienceAdvances في الآلية التي تحدث خلال فصول الشتاء 2016-2017 المحيطة بتكوين Maud Rise polynya. وجد باحثون من جامعة جوتنبرج أن بولينيات المحيط المفتوح التي تتشكل فوق مود رايز في بحر ويديل كانت ناجمة عن نشاط المحيط العميق، مما أثر على المناخ المحلي من خلال التغيرات في مستويات الحرارة والكربون.

في عام 2017، تشكلت هذه البولينيات لأن الذوبان المبكر للجليد البحري كان ناجمًا عن الخلط التصاعدي بين الماء الدافئ والملح، مما جعل الماء أخف وزنًا وأكثر قدرة على الطفو. بالإضافة إلى ذلك، كشفت نتيجة جديدة من هذه الدراسة أن الرياح القوية ساعدت في نقل الملح عبر تيارات المحيط القريبة، مما أدى إلى زيادة إثارة الجزء العلوي من المحيط. خلال فترة الدراسة، تحركت وسيلة نقل الملح من إيكمان على طول الجانب الشمالي من مرتفع مود.

تسلط الدراسة الضوء على كيف يمكن للتفاعلات المحلية المحددة بين الرياح وتيارات المحيطات والميزات الجغرافية أن تؤدي إلى تكوين مناطق المياه المفتوحة تسمى بولينياس في المحيط الجنوبي.

ما هي فوائد البولينيا؟

تعتبر البولينيا في القارة القطبية الجنوبية مهمة لأنها تخلق ظروفًا خفيفة ومغذيات تمكن من ازدهار العوالق النباتية الموسمية الكثيفة جدًا. العوالق النباتية هي مصادر هامة لبالوعات الكربون.

تعد بولينياس أيضًا نقاطًا ساخنة لملجأ للعديد من الحيوانات البرية في القطب الشمالي. غالبًا ما يمكن العثور على اللافقاريات والأسماك والطيور البحرية والثدييات البحرية متجمعة حول البولينيا. تعتبر البولينيات والخيوط بمثابة مناطق شتوية رئيسية للعديد من الأنواع، مثل جميع سكان العالم من طيور العيدان المذهلة، بالإضافة إلى العديد من الفقمات والحيتان المرتبطة بالجليد. توفر الثقوب التي أنشأتها البولينيات للحياة البرية، مثل طيور العيدان ذات النظارة، إمكانية الوصول المباشر إلى مصادر الغذاء القاعية.

دور البولينيا في ديناميات المناخ

وفي حين أن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث في هذا المجال، يُعتقد أن البولينيا تخلق حلقة تغذية مرتدة بين عمليات المحيطات والغلاف الجوي. خلال فصل الشتاء، تطلق مناطق المياه المفتوحة في البولينيا كميات كبيرة من الحرارة في الغلاف الجوي الأكثر برودة. وهذا لا يؤثر فقط على أنماط الطقس المحلية من خلال ارتفاع درجة حرارة الهواء، بل لديه القدرة على التأثير على النظم المناخية على نطاقات أوسع.

في البولينيات الساحلية، يؤدي التأثير الديناميكي للرياح القوية وتيارات المحيطات إلى دفع الجليد السطحي بعيدًا بشكل مستمر، مما يؤدي إلى كشف المياه التي تحتها والتي تتجمد بسرعة. يعد هذا التكوين السريع للجليد عملية حاسمة لأنه يطلق الملح في المحيط والحرارة في الغلاف الجوي.

مراجع

كامبل، EC، ويلسون، EA، مور، GK، رايزر، SC، برايتون، CE، مازلوف، MR، وتالي، LD (2019). ترتبط البولينيات البحرية في القطب الجنوبي بالشذوذات المناخية في نصف الكرة الجنوبي. طبيعة, 570(7761)، 319-325. دوى: 10.1038/s41586-019-1294-0

تشيون، دبليو جي، وجوردون، آل (2019). بولينيا المحيط المفتوح والحمل الحراري العميق في المحيط الجنوبي. التقارير العلمية, 9(1)، 6935. DOI: 10.1038/s41598-019-43466-2

شيشاير، إل. (2020، 23 يوليو). العوالق النباتية والبولينيات. بيانات الأرض. https://earthdata.nasa.gov/learn/sensing-our-planet/phytoplankton-and-polynyas

فك رموز مود رايز بولينيا. (2019، 22 مايو). تم الاسترجاع من https://earthobservatory.nasa.gov/images/145069/deciphering-the-maud-rise-polynya

Lee، YJ، Maslowski، W.، Cassano، JJ، Clement Kinney، J.، Craig، AP، Kamal، S.، … & Wang، H. (2023). أسباب وتطور البولينيا الشتوية شمال جرينلاند. الغلاف الجليدي, 17(1)، 233-253. DOI: 10.5194/tc-17-233-2023

نارايانان، أ.، روكيه، ف.، جيل، إس تي، جولك، ب.، مازلوف، إم آر، سيلفانو، أ.، ونفيرا جاراباتو، إيه سي (2024). نقل الملح الذي يحركه إيكمان كآلية رئيسية لتكوين بولينيا المحيط المفتوح في مود رايز. تقدم العلوم, 10(18)، eadj0777. دوى: 10.1126/sciadv.adj0777

بولينيا قبالة ساحل القطب الجنوبي. (2011، 22 نوفمبر). تم الاسترجاع من https://earthobservatory.nasa.gov/images/76474/polynya-off-the-antarctic-coast

تمت كتابة هذه المقالة في الأصل بتاريخ 23 يناير 2020 وتم تحديثها منذ ذلك الحين.

مقالات ذات صلة