המודל ושברו:
אל-ניניו והרי געש

"הילד" מגיע לביקור כל כמה שנים, ומביא עמו גשמים ושטפונות לאזורים מסוימים, בצורת לאחרים. אל ניניו היא תופעה אקלימית נרחבת ועדיין מסתורית למדי, הכוללת שינויים אקולוגיים ואקלימיים חריפים. שמה, שפירושו "הילד" בספרדית, ניתן לה משום שהיא מגיעה לשיאה בסביבות דצמבר, לקראת חג המולד המציין את הולדת ישו. התופעה מציבה אתגרים משמעותיים בפני האדם והטבע, וחוקרים רבים משקיעים מאמץ רב במציאת הסיבות לה. כמו שקורה לא אחת במדע, מסקנות שנחשבו נכונות בעבר עשויות להישלל בעתיד.

דוגמה לכך ניתן למצוא במחקר שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Science. קבוצת חוקרים מארצות הברית העמידה בו למבחן המציאות השערה שרווחה בקהילה המדעית בנוגע לקשר בין תופעת אל-ניניו להתפרצויות געשיות.

האטה תקופתית

לאורך קו המשווה באוקיינוס השקט נושבות באופן קבוע רוחות מזרחיות, הנובעות ממערכות אקלים שמתבטאות בלחץ אוויר נמוך יותר בצד המערבי של האוקיינוס לעומת צידו המזרחי. הרוחות האלה יוצרות זרם ימי שמעלה מי עומק קרים אל פני האוקיינוס השקט ליד חופי דרום אמריקה, ומסיע אותם מערבה, שם הם מתחממים. כך נוצר מצב קבוע שבו צידו המזרחי של האוקיינוס קר יותר מצידו המערבי.

אך מסיבות שעדיין איננו מבינים מספיק, אחת לכמה שנים חלה האטה זמנית במנוע האקלימי הזה. במשך כמה חודשים קצב עליית מי העומק הקרים ליד דרום אמריקה נחלש, ולעיתים אף נעצר לגמרי, והמים באזור מתחממים.

ההתחממות הזאת מסתכמת ב-2-1 מעלות צלזיוס בלבד. אף שזה אולי נשמע זניח, די בתנודה הזאת כדי לחולל שינויים קיצוניים כמעט בכל רחבי העולם, ובמיוחד לאורך חופי האוקיינוס השקט. המשקעים הרבים האופייניים לדרום-מזרח אסיה נודדים מזרחה אל לב האוקיינוס, ומדינות האזור עלולות לחוות בצורות ורעב. לאורך החוף המערבי של דרום אמריקה, לעומת זאת, נראית עלייה דרמטית בכמות המשקעים, שמובילה לא פעם לשטפונות הרסניים.

תופעת אל-ניניו היא תעלומה במדעי האקלים. איננו מבינים את התהליכים המובילים לה, התדירות המשתנה של הופעתה מקשה מאוד לחזות אותה מראש, ויש הבדלים רבים בדפוסיה בין הופעה אחת שלה לאחרת - העלייה בטמפרטורות מי הים, חומרת השטפונות והבצורות, כולם משתנים מאל ניניו אחד לשני. בנוסף, איסוף הנתונים על התופעה החל לפני כמאה שנה בלבד, ולא די במה שנאגר עד כה כדי להגיע למסקנות מהימנות על מגמות הקשורות אליה ועל הגורמים המשפיעים עליה.

התפרצויות משנות אקלים?

בשנים האחרונות התפרסמה שורה של מחקרים המבוססים על מודלים חישוביים, שהצביעו על קשר אפשרי בין התפרצויות געשיות משמעותיות להופעתם של אירועי אל-ניניו. הרי געש פעילים פולטים לאטמוספרה חלקיקים רבים שמכונים "אירוסולים", הכוללים תרכובות גופרית שממסכות את אור השמש, ומפחיתות את עוצמת הקרינה המגיעה אל פני כדור הארץ. מיסוך השמש מוביל להתקררות של כמה חודשים באקלים העולמי. התופעה מוכרת היטב מאירועים געשיים רבים בעבר, כגון ההתפרצות האדירה של הר הגעש פינטובו בפיליפינים ב-1991, שהובילה בין השאר לחורף הקשה שפקד את ישראל שנה לאחר מכן.

האם יש קשר בין התפרצויות הרי געש לאל-ניניו? הר הגעש פינטובו בפיליפינים, שהתפרץ ב-1991 וגרם לחורף קשה ברחבי העולם | United States Geological Survey

לפי המחקרים הללו, ייתכן שההתקררות המהירה שמלווה התפרצויות געשיות גדולות מביאה להיחלשות הרוחות המזרחיות הנושבות באוקיינוס השקט, ובהמשך גם להתפתחות של אל-ניניו. למסקנה הזאת עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת על עתידנו: פיזור מלאכותי של אירוסולי גופרית באטמוספרה, בדומה למה שקורה באופן טבעי בעקבות התפרצויות געשיות, נחשב כיום לאסטרטגיית הנדסת האקלים המבטיחה ביותר להאטת ההתחממות העולמית. אם צעד כזה אכן עלול להעלות את ההסתברות להופעת אירועי אל-ניניו, נצטרך לקחת גם את זה בחשבון.

מודלים מול מציאות

המודלים הממוחשבים לא הועמדו עד כה במבחן המציאות. לשם כך פנו חוקרים מארצות הברית אל מאגר מידע עקיף וארוך טווח, שאפשר ללמוד ממנו על השינויים בטמפרטורה של פני האוקיינוס השקט באלף השנים האחרונות. התיעוד ארוך הטווח הזה שמור באלמוגים, הנפוצים סביב האיים הטרופיים באוקיינוס השקט. אלו הם בעלי חיים שבבגרותם מתיישבים במקום אחד, ומצמיחים שלד גירני הגדל בקצב פחות או יותר קבוע על ידי הוספת שכבת גיר חדשה על מעטפתו החיצונית, בדומה לטבעות עצים. שכבות הגיר הישנות, שהאלמוג גיבש מתוך מי הים, משמרות בתוכן מידע על ההרכב הכימי של המים בזמן היווצרותן.

אלמוגים יכולים לחיות למשך מאות ואף אלפי שנים, וכך לתעד בשלד שלהם פרקי זמן רציפים ארוכים מאוד. הטמפרטורה משפיעה על החתימה האיזוטופית של אטומי החמצן בשלד האלמוג, כלומר היחס בין ה"סוגים" השונים של אטומי החמצן שנמצאים שם. כך בחינה של אותה חתימה איזוטופית מאפשרת  לשחזר שינויים שחלו בטמפרטורת פני הים לאורך חייו של האלמוג. החוקרים תארכו את שכבות הגיר המרכיבות את האלמוגים באמצעות שעונים רדיומטריים, המתבססים על קצב הדעיכה של איזוטופים רדיואקטיביים.

החוקרים דגמו אלמוגים קדומים מהאי הטרופי פלמירה (Palmyra) שמדרום להוואי, באזור שחׂווֶה התחממות במהלך אל-ניניו. הם איתרו אלמוגים שחיו בתחילת האלף הקודם לספירה, והרכיבו בעזרתם רצף של מדידות איזוטופים חודשיות הנמשך על פני 319 שנים, בין 1146 ל-1465. התקופה הזאת עניינה את החוקרים במיוחד, מאחר שבמהלכה התרחשו כמה התפרצויות געשיות משמעותיות, שהחזקה מביניהן היא התפרצות הר הגעש סמלאס (Samalas) באינדונזיה בשנת 1257. נתונים דומים שנאספו בעבר מאלמוגים מאיי האוקיינוס השקט הראו שאכן אפשר לזהות בהם סימנים לאירועי אל-ניניו מתועדים.

ב-1257 התפרץ הר הגעש סמלאס באינדונזיה. אם הוא גרם לאל-ניניו, ראיות לכך יישמרו באלמוגים | Wikipedia, Elekhh

החוקרים הניחו שאם המודלים החישוביים צדקו, וההתפרצויות הגעשיות הגדולות אכן הובילו להיווצרות תופעת אל-ניניו ולהתחממות באוקיינוס השקט, אזי החתימה האיזוטופית של שלד האלמוג בשנים שאחרי התפרצות געשית צריכה להצביע על עלייה פתאומית בטמפרטורה. בפועל לא נמצא קשר כזה. החוקרים הסיקו לפיכך כי אין קשר בין התפרצויות געשיות להופעתם של אירועי אל-ניניו, ושהמודלים החישוביים שחזו את הקשר הזה ככל הנראה שגויים. הממצא הזה מחזק את ההנחה הגורסת שהופעתו של אל-ניניו אינה נכפית מבחוץ על ידי שינויים באקלים העולמי, אלא נובעת ממנגנון פנימי שאיננו מבינים עדיין.