מה שיותר ירוק יותר גשום

01.06.2004
01-06-2004
ד"ר חזי גילדור. תנודות טורף-נטרף

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"היא תצטמצם בשיחה בשני נושאים בלבד: מזג האוויר, ומצב בריאותם של הנוכחים".

פרופ' הנרי היגינס, לאמו, על אלייזה דוליטל
"גבירתי הנאווה" מאת: אלן ג'יי לרנר ופרדריק לאו
תרגום: דן אלמגור ושרגא פרידמן
 

 
שינויים בשטחי היערות, ארובות של מפעלי תעשייה, כתמי שמש והתפרצויות של הרי געש, כל אלה משפיעים על מזג האוויר. ד"ר חזי גילדור מהמחלקה למדעי הסביבה ולחקר האנרגיה במכון ויצמן למדע בוחן - באמצעות מודלים ממוחשבים - את השפעתם של אורגניזמים מיקרוסקופיים, או לכל היותר ננסיים, הצפים על-פני הים והקרויים פלנקטון, על האקלים בעולמנו.
 
פלנקטון הוא שם כולל לצורות חיים שנסחפות בזרמי האוקיינוסים. גודלם נע בין המיקרוסקופי לננסי (הנראה בקושי), אבל הם רבים כל כך, עד שאפשר לעקוב אחר אוכלוסייתם באמצעות לוויינים הנעים סביב כדור-הארץ. סוכנות החלל האמריקאית, NASA, אכן עוקבת אחר הפלנקטון, בין היתר מכיוון שהם מצויים בתחתית פירמידת המזון הימי, ולכן, בריאותה של כל המערכת האקולוגית בים תלויה בהם. לפי המודלים של ד"ר גילדור, כמות הפלנקטון עשויה להשפיע לא רק על דגי הים, אלא גם על מה שמתרחש על היבשה, ובאטמוספירה שמעליה.
 
מודל אחד שבנה ד"ר גילדור מתאר את יחסי הגומלין בין שתי קבוצות עיקריות של פלנקטון: פיטופלנקטון, הדומים לצמחים ומבצעים פוטוסינתזה, וזואופלנקטון, הדומים יותר לבעלי-חיים ומתקיימים מאכילת הפיטופלנקטון. אבל לעיתים, האיזון בין שתי האוכלוסיות לא נשאר קבוע, ומתרחשות תנודות המכונות "תנודות טורף-נטרף". אוכלוסיית הטורפים (זואופלנקטון) גדלה על חשבון אוכלוסיית הנטרפים (פיטופלנקטון), אבל תהליך זה נבלם כשכמות המזון הזמינה, הפיטו-פלנקטון, אינה יכולה עוד לתמוך בצמיחה של אוכלוסיית הטורפים. בשלב זה, המחסור המתפתח במזון גורם להפחתה באוכלוסיית הטורפים, ולעלייה במספר הנטרפים. כשיש יותר נטרפים בסביבה, כמות הטורפים גדלה שוב, וחוזר חלילה. תהליך זה - תנודות טורף-נטרף - חוזר על עצמו שוב ושוב במסלול של משוב סגור שאפשר לתארו במשוואות מתמטיות.
 
תנודות שונות נצפות גם במערכת האקלים העולמית. למשל, האטמוספירה מעל לאוקיינוס השקט המערבי עוברת תנודה נמרצת בעלת זמן מחזור של -40 50 יום, וטמפרטורות המים בפני הים שם עולות ויורדות בקצב דומה. עד כה לא נמצא הסבר מקובל לתופעה הזאת. איזור זה, החם ביותר באוקיינוסי העולם, מאופיין בשכבות מים עליונות יציבות יחסית ולא עמוקות מדי, שמעליהן השכבה התחתונה של האטמוספירה שאינה יציבה במיוחד. כך, אפילו התחממות קטנה יחסית של המים העיליים עלולה לגרום לעלייה משמעותית בתנועת האוויר כלפי מעלה באטמוספירה, דבר שמביא, דרך שורה מסובכת של תהליכי גומלין, לגשם מעל הודו או להצפות באמריקה הדרומית.
 
ד"ר גילדור ועמיתיו באוניברסיטת קולומביה שבניו-יורק שאלו את עצמם, האם כל התנודות האלו קשורות ביניהן באופן כלשהו. על פי התיאוריה שפיתחו, המפתח לפתרון התעלומה היה הכלורופיל שבפיטופלנקטון. הכלורופיל מסוגל לחסום חלק מאור השמש המחמם שחודר דרך פני הים. כאשר המים צלולים, קרינת השמש חודרת עמוק יותר, ואילו כאשר יש יותר כלורופיל במים, חלק גדול יותר מהקרינה נבלע בשכבת המים העליונה. לכן, שינויים בכמות הפלנקטון עשויים להשפיע על טמפרטורת המים.
 
כדי לבדוק את התיאוריה הזאת, הם הרכיבו מודל הכולל שלוש מערכות דינמיות: האטמוספירה, השכבה העליונה של האוקיינוס, ואקולוגיה פלנקטונית.באמצעות המודל המשולב יצרו הדמיה של מזג האוויר מעל לאוקיינוס השקט הטרופי, במשך עשרה חודשים, פעם תוך התחשבות בכמות הפיטופלנקטון ופעם בלעדיה. להפתעתם גילו, שלמעגל הפלנקטון יש השפעה הדדית עם תכונה משתנה אחרת של המערכת במודל: עננים.עננים מפריעים, הן למעבר הרגיל של קרינה מהשמש לתוך המים והן להחזרה של אנרגיית חום מהמים, בחזרה לכיוון החלל. השפעת העננים מיוצגת במודל על-ידי משתנה שקשה למדוד אותו במציאות. כאשר השפעת העננים במודל חלשה, דפוסי מזג האוויר נוטים להיות יציבים, ואילו השפעה חזקה של העננים גורמת לתנודות, וכך למזג אוויר בלתי-יציב.
 
ד"ר גילדור מצא, שקיים מצב ביניים להשפעת העננים, שבו המערכת נראית יציבה ללא פלנקטון, ונכנסת לאי-יציבות בנוכחותם. תנודות חזקות בדפוס ירידת הגשם הופיעו באופן פתאומי ברגע שהוכנסו למודל עליות וירידות בכמות הפיטופלנקטון (המכיל כלורופיל) המשפיע על טמפרטורת המים. כאשר השפעת העננים המשיכה לעלות לתוך תחום האי-יציבות, נוכחות הפלנקטון המשיכה להשפיע על ירידת הגשמים בדרך של קיצור תקופת התנודה למחצית. ד"ר גילדור: "מתברר, שלא רק נפנוף כנף של פרפר מעל סין מסוגל לחולל סופת טורנדו בטקסס, אלא גם שינויים בכמות הפלנקטון במערב האוקיינוס השקט מסוגלים לגרום לגשם בהודו".
 

מתג אקלימי

ד"ר גילדור גם משתמש במודלים ממוחשבים כדי לנסות ולהבין את תנודות האקלים של כדור-הארץ בעבר הרחוק, בתקופות של עידני הקרח ופרקי הזמן החמים יחסית המפרידים ביניהם. המודל שלו, הקרוי "קרח ימי כמתג אקלימי", שאותו פיתח יחד עם פרופ' אלי ציפרמן מהמחלקה למדעי הסביבה, מראה שקפיאת הקרח על פני האוקיינוס ממלאת תפקיד מרכזי במעבר מתקופה חמה לתקופה קרה, וחוזר חלילה.
 
מודלים מסוג זה נשפטים בין השאר על בסיס ההצלחה שבה הם מסבירים תופעות שנראות ברישומים קיימים של שינוי אקלים. באמצעות המודל הזה הצליחו גילדור וציפרמן להסביר את המנגנון ששולט בהתפשטות ובהתכווצות גושי הקרח שכיסו חלק ניכר מהיבשות בעידן הקרח. כך הצליחו להסביר מדוע ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה של כדור-הארץ בעידני הקרח היה נמוך בכ-30% לעומת ריכוזו בתקופות חמות, ומדוע עידני הקרח במיליון השנים האחרונות חוזרים על עצמם מדי 100,000 שנה, לעומת התקופה שלפניה, שבה התחלפו העידנים במחזור של 41,000 שנה בלבד.
 
מה שיותר ירוק יותר גשום
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם