گاوین اشمیت، یکی از مدل‌سازان برجسته تغییرات اقلیمی و مدیر مؤسسه علوم فضایی گادارد ناسا (GISS) در نیویورک، معمولاً به فروتنی معروف نیست. با این حال، او در مقاله‌ای که در مارس 2024 در مجله نیچر منتشر کرد، اعتراف کرد که از ناتوانی خود و همکارانش در درک سال خارق‌العاده‌ای که تازه سپری کرده بودند، احساس حقارت می‌کند. دمای سال 2023 حدود 0.2 درجه سلسیوس (0.4 درجه فارنهایت) بیشتر از آنچه پیش‌بینی شده بود، ثبت شد.

اما این فقط یک اعتراف ساده نبود؛ اکونومیست نوشته اشمیت و همکارانش نگران بودند که اگر دانش انباشته‌شده مدل‌سازان اقلیمی و مدل‌های پیچیده آن‌ها نتوانند پدیده رخ‌داده را توضیح دهند، ممکن است این بدان معنا باشد که تغییرات اقلیمی زمین را به «سرزمینی ناشناخته» تبدیل کرده و اساساً «نحوه عملکرد سیستم اقلیمی» را تغییر داده است. این نگرانی مطرح شد که ممکن است سرعت تغییرات اقلیمی و کارکردهای آن هم‌زمان در حال تغییر باشند و آینده‌ای بدتر از پیش‌بینی‌های گذشته در انتظار باشد.

9 ماه بعد، اشمیت و همکارانش در واشنگتن دی‌سی در نشست سالانه اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا (AGU)، بزرگ‌ترین گردهمایی دانشمندان علوم زمین، دوباره به این موضوع پرداختند. جلسات بحث در این خصوص گاهی شبیه تحقیقات جنایی بود که در آن، شواهد مربوط به مظنون‌های احتمالی با دقت بررسی می‌شد. اکنون نتیجه‌گیری‌ها شفاف‌تر از ماه مارس به نظر می‌رسد؛ برخی مظنون‌ها از دور خارج شده‌اند و سرنخ‌های جدید به سوی عوامل دیگر اشاره دارند. اما هنوز پرونده به‌طور کامل بسته نشده است و شواهد حاکی از آن است که می‌توان انتظار افزایش نرخ گرمایش را داشت.

سال 2023 از ابتدا هم قرار بود سال گرمی باشد. تغییرات اقلیمی ناشی از گازهای گلخانه‌ای به این معناست که همه سال‌ها نسبت به استانداردهای گذشته گرم به شمار می‌روند؛ در سال 2021، هیئت بین‌دولتی تغییرات اقلیمی نرخ گرمایش جهانی را 0.2 درجه سلسیوس در هر دهه اعلام کرد. علاوه بر این، نیمه دوم سال 2023 شاهد آغاز ال‌نینو بود. ال‌نینو، فاز گرم نوسانات جوی-اقیانوسی ENSO (نوسان جنوبی-ال‌نینو) در اقیانوس آرام است. گرمای اضافی ناشی از این پدیده، به روند کلی گرمایش اضافه می‌کند و باعث می‌شود سال‌های ال‌نینو معمولاً رکوردهای دمایی جهانی را بشکنند. همین پدیده باعث شد که سال 2024 حتی از سال گذشته هم گرم‌تر باشد.

رکوردی که در سال 2023 شکست

اما آنچه سال 2023 را خاص کرد، چیزهای دیگری بود. اول اینکه، رکوردهای دمایی مدت‌ها پیش از شروع ال‌نینو در نیمه دوم سال شکسته شدند. دوم اینکه، میزان گرمایش در مقایسه با سال‌های ال‌نینو بیش از حد معمول بود. سوم اینکه، الگوی گرمایش در حوضه‌های مختلف اقیانوسی بسیار عجیب به نظر می‌رسید.

در آن زمان، عوامل «فشارآور» مختلفی مورد بحث قرار گرفت. فوران زیرآبی آتشفشان هونگا تونگا-هونگا هاپای در ژانویه 2022 مقدار زیادی بخار آب را به استراتوسفر خشک زمین تزریق کرد؛ بخار آب یک گاز گلخانه‌ای است و در استراتوسفر برای مدت طولانی باقی می‌ماند. خورشید نیز در اوج چرخه 11 ساله لکه‌های خورشیدی خود قرار داشت؛ در طول این «حداکثر تابش خورشیدی»، میزان نور خورشید تقریباً 0.05 درصد افزایش می‌یابد و طیف آن بیشتر به سمت فرابنفش متمایل می‌شود. علاوه بر این، مقررات جدید سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) در سال 2020 میزان سولفور مجاز در سوخت کشتی‌ها را کاهش داد.

سولفور موجود در سوخت کشتی‌ها به ذرات سولفات تبدیل می‌شود که در اثر خروج از دودکش‌ها به جو وارد می‌شوند. این ذرات به تشکیل ابرها کمک می‌کنند، ابرهای موجود را روشن‌تر می‌کنند و حتی در هوای خشک بدون ابر، نور خورشید را بازتاب می‌دهند. این اثرات باعث خنک‌شدن سطح دریا می‌شوند.

همزمان با اجرای مقررات IMO، دانشمندان اقلیم مشتاق بودند ببینند این تغییرات چه اثری بر دما می‌گذارند. در نشست AGU، اندرو گتلمن از آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام گفت که مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهند حذف این ذرات حدود 1.2 وات در متر مربع تابش خورشیدی اضافی را به اقیانوس‌ها می‌رساند. این اثر قابل‌توجه است، اما به تنهایی نمی‌تواند تمام گرمایش سال 2023 را توضیح دهد. اثر خورشیدی نیز کمتر از اثر سوخت کشتی‌هاست. اثر آتشفشان به نظر می‌رسد برعکس عمل می‌کند؛ به گفته مارک شوئربرل از شرکت فناوری علم و صنعت، ذرات سولفات تولیدشده پس از فوران هونگا تونگا-هونگا هاپای باعث خنک‌شدن جزئی شده‌اند که اثر بخار آب را خنثی کرده است.

بازتابش کمتر نور خورشید

هلگه گسلینگ و همکارانش از مؤسسه آلفرد وگنر در برمرهاون، در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله ساینس منتشر شد، نشان دادند که زمین در طول قرن حاضر نور خورشید کمتری را نسبت به گذشته بازتاب می‌دهد. سال 2023 تاریک‌ترین سال تاکنون بوده است که به دلیل کاهش پوشش ابری، به‌ویژه در عرض‌های میانی شمالی رخ داده است. بخشی از این مسئله می‌تواند ناشی از مقررات IMO باشد، اما این تاریکی بیش از حد انتظار است. بیورن سامست از مؤسسه تحقیقات اقلیمی  CICERO در نروژ، احتمال دیگری را مطرح می‌کند: کاهش انتشار سولفات نه به دلیل مقررات کشتی‌ها، بلکه به دلیل کاهش سولفور در نیروگاه‌های زغال‌سنگ چین است. چین از سال 2014 با بستن نیروگاه‌های آلاینده و نصب تجهیزات تصفیه دودکش‌ها، به‌طور قابل‌توجهی انتشار سولفور را کاهش داده است.

کمبود ذرات سولفات ممکن است تنها عامل کاهش بازتابش نور خورشید نباشد. با گرم‌شدن زمین، کارکردهای آن نیز تغییر می‌کند. یکی از این تغییرات گسترش مناطق استوایی و باریک‌تر شدن مسیر طوفان‌ها در مناطق معتدل است. مسیرهای طوفانی باریک‌تر به معنای پوشش ابری کمتر است، که این هم می‌تواند دلیل دیگری برای کاهش بازتابش زمین باشد.

در پایان نشست AGU، گاوین اشمیت گفت که پیشرفت‌های واقعی در بررسی عوامل احتمالی حاصل شده است. او انتظار دارد که مدل‌سازان GISS و دیگر مراکز در هفته‌های آینده تلاش کنند تا تمام این عوامل را در مدل‌های به‌روزرسانی‌شده ادغام کنند. بررسی نتایج می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد با اطمینان بیشتری بگویند که چه اتفاقی در حال رخ دادن است.