DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-58782-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582778
تاريخ النشر: 2024-04-06
المؤلف: Jhan Carlo Espinoza وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغير المناخ والنماذج
نظرة عامة
في عام 2023، واجهت الأمازون جفافًا وحرارة غير مسبوقين، حيث سجلت أدنى مستويات المياه المسجلة في ميناء ماناوس منذ عام 1902 (12.70 م) وشذوذات حرارية كبيرة تجاوزت +3 °م فوق المتوسط من 1981-2020. يُعزى هذا الحدث المناخي المتطرف إلى آليتين جويتين رئيسيتين: (i) شذوذ جنوبي لتدفق الرطوبة المتكامل عموديًا (VIMF) من نوفمبر 2022 إلى فبراير 2023، مما أدى إلى عجز في الرطوبة وجفاف شديد في جنوب غرب الأمازون، و(ii) حركة هابطة فوق شمال الأمازون خلال يونيو-أغسطس 2023، مما أدى إلى ظروف مشابهة. ترتبط الآلية الأولى بشذوذات سلبية في درجة حرارة سطح البحر (SST) في المحيط الهادئ الاستوائي، مما يدل على ظاهرة النينيا، بينما ترتبط الثانية بشذوذات إيجابية في درجة حرارة سطح البحر مرتبطة بظاهرة النينو، مما يؤثر على دوران ووكر.
تشير النتائج إلى انتقال مناخي كبير من النينيا إلى النينو كقوة دافعة وراء الظروف الجافة والدافئة في 2023، مما يتناقض مع الجفاف السابق الذي كان مرتبطًا بشكل أساسي بأحداث النينو. يبرز البحث أنه بينما تلعب تقلبات درجة حرارة سطح البحر دورًا، قد تتأثر شدة الميزات الجوية المسجلة أيضًا بعمليات عالمية أخرى، مثل تغير المناخ، وعوامل إقليمية مثل إزالة الغابات. إن إزالة الغابات المستمرة في الأمازون تعزز الدورة الهيدرولوجية، مما يقلل من التبخر والنتح، ويزيد من التسخين الجوي، مما يساهم بشكل جماعي في ضعف المنطقة أمام الأحداث المناخية المتطرفة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الشذوذات الهيدرولوجية والجوية الكبيرة التي لوحظت خلال جفاف 2023 في منطقة الأمازون، مع التركيز بشكل خاص على نهر نيجرو وروافده. ومن الملاحظ أن مستويات المياه في ميناء ماناوس انخفضت إلى 12.70 م بحلول 26 أكتوبر 2023، مما يمثل أدنى مستوى مسجل منذ عام 1902 وتجاوزت أدنى مستويات الجفاف السابقة من عامي 2010 و2005. يتميز الجفاف بانخفاض غير مسبوق في مستويات المياه، مع سعة مسجلة تبلغ 15.6 م، مما يتجاوز بشكل كبير المتوسط الطويل الأجل البالغ 10.4 م. وقد تم تمييز هذه الفترة بأحداث فيضانات شديدة في السنوات السابقة، مما يبرز تباينًا صارخًا في الظروف الهيدرولوجية.
تكشف الأنماط الجوية خلال موسم نوفمبر 2022-فبراير 2023 عن شذوذ ملحوظ في تدفق الرطوبة المتكامل عموديًا (VIMF) نحو الجنوب فوق جنوب غرب الأمازون، مما يرتبط بعجز في الرطوبة ونقص لاحق في الأمطار في المنطقة. يرتبط هذا الشذوذ بظاهرة النينيا، التي كانت مرتبطة بحركة هابطة كبيرة وشذوذات سلبية في الرطوبة النسبية في جنوب الأمازون. بالإضافة إلى ذلك، خلال فترة يونيو-أغسطس 2023، استمرت شذوذات VIMF الجنوبية المماثلة، مما ساهم في شذوذات سلبية في الأمطار ودرجات حرارة مرتفعة عبر شمال الأمازون. تشير الورقة إلى أن هذه الميزات الجوية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتقلبات درجة حرارة سطح البحر (SST) في المحيط الهادئ الاستوائي، مع ارتباطات مميزة تشير إلى كيفية تأثير ظروف النينيا والنينو على نقل الرطوبة وأنماط الأمطار في حوض الأمازون.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أنه مع زيادة المتغير $X$، يظهر المتغير $Y$ زيادة مقابلة، مما يشير إلى رابط سببي محتمل.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن القسم تمثيلات رسومية للبيانات، مما يوضح الاتجاهات الملاحظة بشكل أكبر. كما يكشف التحليل عن أن ظروف أو معايير معينة تؤثر بشكل كبير على النتائج، مما يوفر رؤى حول الآليات الأساسية المعنية. بشكل عام، تسهم النتائج في فهم أعمق للموضوع وتقترح سبلًا للبحث المستقبلي.
المناقشة
تميزت السنة الهيدرولوجية 2022-23 في حوض الأمازون بظروف جفاف شديدة، خاصة في جنوب غرب الأمازون، حيث تم تسجيل شذوذات سلبية كبيرة في الأمطار. من نوفمبر 2022 إلى فبراير 2023، شهدت المنطقة متوسط شذوذ في الأمطار قدره -41 مم/شهر، وهو أدنى مستوى تاريخي لم يتجاوزه سوى خلال حدث النينو في 1998. بالإضافة إلى ذلك، خلال موسم يونيو-سبتمبر 2023، واجه شمال الأمازون أيضًا جفافًا شديدًا، مع شذوذ في الأمطار قدره -25 مم/شهر، وهو ثاني أدنى مستوى مسجل. كانت هذه الشذوذات مرتبطة بظروف النينو، التي تفاقمت في 2023، مما أدى إلى شذوذات غير مسبوقة في درجات حرارة سطح البحر (SST) في المحيط الهادئ الاستوائي.
فيما يتعلق بدرجات الحرارة، كان عام 2023 هو الأكثر حرارة في الأمازون منذ عام 1980 على الأقل، حيث سجلت شهور أغسطس وسبتمبر وأكتوبر شذوذات في درجات حرارة الهواء قدرها +1.8 °م، +2.2 °م، و+2.7 °م، على التوالي. بلغ متوسط شذوذ درجة الحرارة للسنة +0.95 °م، متجاوزًا السجلات السابقة من سنوات الجفاف الشديدة. أظهرت التوزيعات المكانية لهذه الشذوذات الحرارية أن الاحترار كان الأكثر وضوحًا في شمال وغرب الأمازون خلال مواسم الجفاف. يبرز البحث أن الظروف الجافة والدافئة الشديدة في 2023 تأثرت بكل من ظاهرتي النينيا والنينو، مع مساهمة أنماط الدوران الجوي في العجز الملحوظ في الأمطار. ومع ذلك، تشير شدة ظروف 2023 إلى أن عوامل إضافية، مثل الاحترار العالمي المستمر وإزالة الغابات الإقليمية، قد تلعب أيضًا أدوارًا حاسمة في تفاقم هذه الظروف المناخية المتطرفة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-58782-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582778
Publication Date: 2024-04-06
Author(s): Jhan Carlo Espinoza et al.
Primary Topic: Climate variability and models
Overview
In 2023, Amazonia faced unprecedented drought and warmth, marked by the lowest recorded water levels at the port of Manaus since 1902 (12.70 m) and significant temperature anomalies exceeding +3 °C above the 1981-2020 average. This extreme climatic event is attributed to two primary atmospheric mechanisms: (i) a southern anomaly of vertical integrated moisture flux (VIMF) from November 2022 to February 2023, which resulted in a moisture deficit and extreme dryness in southwestern Amazonia, and (ii) a downward motion over northern Amazonia during June-August 2023, leading to similar conditions. The first mechanism correlates with negative sea surface temperature (SST) anomalies in the equatorial Pacific, indicative of La Niña, while the second is associated with positive SST anomalies linked to El Niño, affecting the Walker Circulation.
The findings suggest a significant climatic transition from La Niña to El Niño as a driving force behind the 2023 dry and warm conditions, contrasting with previous droughts that were predominantly linked to El Niño events. The study highlights that while SST variability plays a role, the record intensity of the observed atmospheric features may also be influenced by other global processes, such as climate change, and regional factors like deforestation. The ongoing deforestation in the Amazon is exacerbating the hydrological cycle, reducing evapotranspiration, and increasing atmospheric heating, which collectively contribute to the region’s vulnerability to extreme climatic events.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significant hydrological and atmospheric anomalies observed during the 2023 drought in the Amazon region, particularly focusing on the Rio Negro and its tributaries. Notably, water levels at the Port of Manaus fell to 12.70 m by October 26, 2023, marking the lowest recorded level since 1902 and surpassing previous drought lows from 2010 and 2005. The drought is characterized by an unprecedented decline in water levels, with a recorded amplitude of 15.6 m, significantly exceeding the long-term average of 10.4 m. This period has been marked by extreme flooding events in the preceding years, highlighting a stark contrast in hydrological conditions.
The atmospheric patterns during the November 2022-February 2023 season reveal a notable southerly vertically integrated moisture flux (VIMF) anomaly over southwestern Amazonia, correlating with a moisture deficit and subsequent rainfall scarcity in the region. This anomaly is linked to the La Niña event, which has been associated with significant downward motion and negative specific humidity anomalies in southern Amazonia. Additionally, during the June-August 2023 period, similar southerly VIMF anomalies persisted, contributing to negative rainfall anomalies and elevated temperatures across northern Amazonia. The paper suggests that these atmospheric features are closely tied to sea surface temperature (SST) variations in the equatorial Pacific, with distinct correlations indicating how La Niña and El Niño conditions influence moisture transport and rainfall patterns in the Amazon basin.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that as variable $X$ increases, variable $Y$ exhibits a corresponding increase, suggesting a potential causal link.
Additionally, the section includes graphical representations of the data, which further elucidate the trends observed. The analysis also reveals that certain conditions or parameters significantly influence the outcomes, providing insights into the underlying mechanisms at play. Overall, the findings contribute to a deeper understanding of the subject matter and suggest avenues for future research.
Discussion
The 2022-23 hydrological year in the Amazon basin was marked by extreme drought conditions, particularly in southwestern Amazonia, where significant negative rainfall anomalies were recorded. From November 2022 to February 2023, the region experienced an average rainfall anomaly of -41 mm/month, a historical low only surpassed during the 1998 El Niño event. Additionally, during the June-September 2023 season, northern Amazonia also faced severe drought, with a rainfall anomaly of -25 mm/month, the second lowest recorded. These anomalies were associated with El Niño conditions, which intensified in 2023, leading to unprecedented warm sea surface temperature (SST) anomalies in the equatorial Pacific.
In terms of temperature, 2023 was the hottest year in the Amazon since at least 1980, with August, September, and October recording air temperature anomalies of +1.8 °C, +2.2 °C, and +2.7 °C, respectively. The average temperature anomaly for the year reached +0.95 °C, surpassing previous records from extreme drought years. The spatial distribution of these temperature anomalies indicated that the warming was most pronounced in northern and western Amazonia during the dry seasons. The study highlights that the extreme dry and warm conditions in 2023 were influenced by both La Niña and El Niño phenomena, with atmospheric circulation patterns contributing to the observed precipitation deficits. However, the severity of the 2023 conditions suggests that additional factors, such as ongoing global warming and regional deforestation, may also play critical roles in exacerbating these climatic extremes.