أبحاث في جامعة طوكيو أنشأوا مجموعة من ثمانية نماذج مناخية لتتبع تداول المياه عالميًا باستخدام بصمات نظائرية. هذه الطريقة تجمع بيانات حول ذرات الهيدروجين والأكسجين الأثقل التي تتغير بشكل متوقع أثناء تبخر الماء وتنقله عبر الغلاف الجوي. النهج يحسن فهم تأثيرات الطقس الشديد والتغير المناخي.
يتكون الماء من ذرات هيدروجين وأكسجين، بعضها في أشكال نظائرية أثقل قليلاً. تتغير نسب هذه النظائر بشكل متسق أثناء التبخر وتكوّن السحب والحركة الجوية، مما يجعلها بصمات فريدة لرسم مسار الماء العالمي. في دراسة نُشرت في Journal of Geophysical Research: Atmospheres، دمج علماء من Institute of Industrial Science في جامعة طوكيو ثمانية نماذج مناخية مفعّلة بالنظائر في مجموعة. تغطي الفترة من 1979 إلى 2023، استخدم كل نموذج مدخلات هواء وسطح بحر متطابقة لتقييم فيزياء دورة الماء. تطابق متوسط المجموعة عن كثب مع الملاحظات من الأمطار العالمية والرطوبة والثلج وبيانات الأقمار الصناعية، متفوقًا على النماذج الفردية. «تُعكس التغييرات في نظائر الماء تحولات في نقل الرطوبة والتقارب والدوران الجوي واسع النطاق. رغم معرفتنا البسيطة بتأثير درجة الحرارة والأمطار والارتفاع على النظائر، إلا أن تباين محاكاة النماذج الحالية يصعب تفسير النتائج»، قال البروفيسور كي يوشيمورا، المؤلف الرئيسي. «نحن سعداء بأن متوسط قيمنا الجماعية يلتقط أنماط النظائر المُلاحظة في الأمطار العالمية والرطوبة والثلج وبيانات الأقمار الصناعية بنجاح أكبر من أي نموذج فردي». أظهر تحليل الـ30 عامًا الماضية ارتفاع بخار الماء الجوي مرتبطًا بارتفاع درجات الحرارة. ربطت المحاكيات تحولات النظائر بأنماط رئيسية مثل El Niño-Southern Oscillation وNorth Atlantic Oscillation وSouthern Annular Mode، التي تؤثر على توافر الماء عبر السنوات. «توفر المجموعات نهجًا دقيقًا للنمذجة يقلل التباين بين النماذج الفردية. يسمح هذا النهج بفصل تأثيرات تمثيل كل نموذج لعمليات دورة الماء عن الاختلافات الناتجة عن هياكل النماذج الفردية»، قالت الدكتورة هاييونغ بونغ، الآن في NASA Goddard Institute for Space Studies. هذه أول دمج لعدة نماذج من هذا النوع في إطار موحد، مما يعزز تفسير التباين المناخي السابق والتوقعات لدورة الماء تحت الاحتباس الحراري العالمي. عند اقترانها بنماذج هيدرولوجية، تساعد الأداة في دراسة العواصف والفيضانات والجفاف.