گرم‌شدن آب فقط مسئله‌ای محلی نیست. تغییر دمای اقیانوس تعیین می‌کند چه مقدار گرما و در کدام نقطه وارد جو شود و همین اتفاق می‌تواند جریان‌های هوایی را در مقیاسی بسیار بزرگ تغییر دهد. برای مثال، ال‌نینو با افزایش احتمال خشکسالی و آتش‌سوزی در اندونزی و بارندگی بیشتر در بخش‌های جنوبی ایالات متحده ارتباط دارد. پیامدهای آن در مناطق دیگر جهان نیز می‌تواند شامل سیل، خشکسالی، موج گرما و تغییر محصولات کشاورزی باشد.

مرجان‌ها چگونه آب‌وهوای صدها سال قبل را ثبت کرده‌اند؟

یکی از مشکلات دانشمندان برای بررسی تغییرات ال‌نینو این است که اندازه‌گیری دقیق دمای اقیانوس‌ها سابقه‌ی چندصدساله ندارد. برای فهمیدن اینکه ال‌نینوهای امروزی واقعاً غیرعادی هستند یا فقط بخشی از نوسان طبیعی اقلیم محسوب می‌شوند، باید اطلاعاتی از گذشته‌ی دورتر پیدا کرد. مرجان‌ها چنین اطلاعاتی را در اسکلت خود نگه می‌دارند.

ترکیب شیمیایی لایه‌های مرجانی به پژوهشگران امکان داده تغییرات دمای اقیانوس آرام را در دوره‌هایی قدیمی‌تر از ثبت‌های مستقیم هواشناسی بازسازی کنند

مرجان هنگام رشد، لایه‌هایی از کربنات کلسیم ایجاد می‌کند. ترکیب شیمیایی هر لایه به شرایط آب اطراف مرجان در زمان رشد بستگی دارد و به همین دلیل، اسکلت مرجان می‌تواند مانند نوعی آرشیو طبیعی از وضعیت اقیانوس عمل کند.

یکی از نشانه‌هایی که دانشمندان بررسی می‌کنند نسبت کلسیم به استرانسیم است. مرجان‌ها در آب سردتر مقدار بیشتری استرانسیم در ساختار خود جای می‌دهند. نسبت برخی ایزوتوپ‌های اکسیژن نیز با دمای آب تغییر می‌کند. دانشمندان با اندازه‌گیری این مواد در لایه‌های مختلف مرجان می‌توانند تغییر دمای آب را در طول عمر آن بازسازی کنند؛ روشی که از بعضی جهات به استفاده از حلقه‌های تنه‌ی درختان برای مطالعه‌ی آب‌وهوای گذشته شباهت دارد.

پژوهش‌های قبلی نیز از مرجان‌های فسیلی در بخش‌های مرکزی و غربی اقیانوس آرام برای بررسی ال‌نینو استفاده کرده بودند و بعضی از آن‌ها نشانه‌هایی از تقویت این پدیده در دوران معاصر پیدا کرده بودند. اما جزایر گالاپاگوس موقعیت ویژه‌ای دارند.

جزایر گالاپاگوس در شرق اقیانوس آرام استوایی و درست در یکی از مناطقی قرار گرفته‌اند که ال‌نینو بیشترین اثر را بر دمای آب آن می‌گذارد. به همین دلیل، مرجان‌های این منطقه می‌توانند تغییرات قدرت ال‌نینو را با وضوح بیشتری ثبت کنند.

جولیا کول، اقلیم‌شناس دانشگاه میشیگان، همراه با همکارانش سال‌ها در سواحل گالاپاگوس به‌دنبال مرجان‌های فسیل‌شده بود. پژوهشگران نمونه‌هایی را انتخاب کردند که هرکدام چند دهه رشد کرده بودند؛ زیرا لایه‌های این مرجان‌ها اطلاعاتی از دمای آب در دوره‌های مختلف گذشته در خود حفظ کرده‌اند. آن‌ها با کنار هم گذاشتن داده‌های چندین نمونه، توانستند تغییرات ال‌نینو را در بازه‌هایی قدیمی‌تر از زمان آغاز اندازه‌گیری‌های مستقیم هواشناسی بررسی کنند.

ال‌نینوهای چند دهه اخیر غیرعادی هستند

وقتی پژوهشگران داده‌های مرجان‌ها را کنار هم قرار دادند، الگویی مشخص ظاهر شد: ال‌نینوهای چند دهه‌ی اخیر از نمونه‌های قرن بیستم قوی‌تر بوده‌اند و تفاوت آن‌ها با دوره‌ی پیشاصنعتی حتی بیشتر است.

پژوهشگران ابتدا نسبت به واضح‌بودن این روند تردید داشتند و برای اطمینان تحلیل‌های بیشتری انجام دادند. اما داده‌های اضافه نیز همان الگو را نشان دادند. براساس نتایج، شدت ال‌نینو در حدود 40 تا 50 سال گذشته در مجموعه داده‌های مربوط به تقریباً هزار سال قبل نمونه‌ی مشابهی ندارد.

چنین یافته‌ای اهمیت زیادی دارد؛ زیرا امکان مقایسه‌ی دوره‌ی کنونی با زمانی را فراهم می‌کند که انسان هنوز مصرف گسترده‌ی زغال‌سنگ، نفت و گاز را آغاز نکرده بود. افزایش گازهای گلخانه‌ای ناشی از مصرف این سوخت‌ها از میانه‌ی قرن نوزدهم به بعد، عامل اصلی گرمایش جهانی کنونی محسوب می‌شود.

گرمایش جهانی چگونه می‌تواند ال‌نینو را تقویت کند؟

پژوهش مورد بحث شواهدی قوی از تقویت ال‌نینو ارائه می‌کند، اما دانشمندان هنوز سازوکار دقیق این تغییر را به‌طور کامل نمی‌دانند. مدل‌های اقلیمی تاکنون پاسخ کاملاً یکسانی درباره‌ی آینده‌ی ال‌نینو نداده‌اند. یکی از توضیح‌های مطرح‌شده به پدیده‌ای به نام «لایه‌بندی اقیانوس» مربوط می‌شود.

داده‌ها نشان می‌دهند تقویت ال‌نینو فقط به نوسان‌های کوتاه‌مدت طبیعی محدود نیست و با گرم‌شدن اقلیم ارتباط دارد

با گرم‌شدن زمین، سطح اقیانوس نیز گرم‌تر می‌شود. در بخش استوایی اقیانوس آرام، افزایش بارندگی می‌تواند مقدار آب شیرین در سطح را هم بیشتر کند. آب گرم‌تر و شیرین‌تر چگالی کمتری دارد؛ درنتیجه، لایه‌ی سطحی اقیانوس بیشتر روی آب سرد و سنگین اعماق قرار می‌گیرد و اختلاط میان این دو لایه کاهش می‌یابد. به زبان ساده، آب گرم سطحی از آب سرد زیرین جدا‌تر می‌شود.

در چنین شرایطی، وقتی بادهای تجاری در جریان یک ال‌نینو ضعیف می‌شوند، لایه‌ی گرم سطح اقیانوس می‌تواند راحت‌تر جابه‌جا شود و مقدار بیشتری آب گرم به شرق اقیانوس آرام برسد. این فرایند می‌تواند افزایش دمای ناشی از ال‌نینو را شدیدتر کند.

آیا ال‌نینوها در آینده باز هم قوی‌تر می‌شوند؟

سوابق مرجانی نشان می‌دهند ال‌نینوهای دوران معاصر نسبت به گذشته تقویت شده‌اند، اما از این داده‌ها نمی‌توان نتیجه گرفت که این روند در دهه‌های آینده نیز بدون وقفه ادامه خواهد یافت.

ممکن است در آینده مسیر دیگری هم رخ دهد. اگر بخش شرقی اقیانوس آرام به‌دلیل گرمایش جهانی آن‌قدر گرم شود که اختلاف دمای آن با بخش غربی کمتر شود، الگوی معمول گردش آب و هوا در این منطقه هم می‌تواند تغییر کند. این تغییر ممکن است رفتار کل چرخه ال‌نینو و لانینا را دگرگون کند. فعلاً مدل‌های اقلیمی سناریوهای مختلفی نشان می‌دهند و هنوز مشخص نیست ال‌نینو تا پایان قرن دقیقاً چه رفتاری خواهد داشت.

عدم قطعیت درباره‌ی آینده به این معنا نیست که وضعیت فعلی نامشخص است. ترکیب شواهد مرجانی با مطالعات دیگر نشان می‌دهد ال‌نینوهای چند دهه‌ی اخیر شدیدتر از آن چیزی هستند که در عصر پیشاصنعتی دیده می‌شد.

افزایش شدت ال‌نینو اهمیت عملی نیز دارد. هرچه این رویدادها شدیدتر شوند، احتمال واردشدن خسارت بیشتر به مناطقی که در برابر خشکسالی، سیل، آتش‌سوزی یا تغییر بارش آسیب‌پذیر هستند، افزایش پیدا می‌کند.

پژوهش جدید نمی‌گوید هر ال‌نینوی آینده الزاماً از نمونه‌ی قبلی شدیدتر خواهد بود. ال‌نینو همچنان پدیده‌ای طبیعی با نوسان زیاد است. آنچه داده‌های مرجان‌ها نشان می‌دهند، تغییر شرایط زمینه‌ای این چرخه در جهانی گرم‌تر است: ال‌نینوهای چند دهه‌ی اخیر در مقایسه با سابقه‌ای تقریباً هزارساله به شکل محسوسی قوی‌تر شده‌اند و شواهد، گرمایش ناشی از فعالیت انسان را بخشی از علت این تغییر نشان می‌دهند.