د. عبدالعزيز القويزاني & د. عبدالله الراجحي – هندسة مياه – مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية

تغير المناخ يحدث نتيجة للتفاعلات المعقدة بين الأرض والغلاف الجوي والمحيطات وأنظمة الأرض؛ لذلك يمكن أن تكون التغييرات في أي من هذه الأنظمة طبيعية وبشرية المنشأ على حد سواء سببًا في حدوث التغير المناخي، بناءً على التغيرات في تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي، ومستويات الهباء الجوي، واستخدام الأراضي والغطاء الأرضي، والإشعاع الشمسي. التأثيرات البشرية على تغير المناخ تفوق إلى حد كبير تأثير العمليات الطبيعية، مثل التغيرات الشمسية والانفجارات البركانية (Singh, 2014).

أدت النشاطات البشرية المتمثلة في الثورة الصناعية والتكنولوجية واتباع المجتمعات أنماط حياة أكثر تعقيدًا إلى زيادة الطلب على الطاقة، وأدى هذا التوجه إلى استخراج وحرق كميات كبيرة من الوقود الأحفوري الأمر الذي أدى إلى رفع نسب ما يُعرف بغازات الاحتباس الحراري الذي يعتبر السبب الرئيس في التغير المناخي، مثل غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) وغاز الميثان (CH4) والأوزون (O3) وأكسيد النيتروجين الثنائي «أكسيد النيتروز» (N2O) ومركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، ويؤدي ارتفاع كثافة الغازات الدفيئة الموجودة في الغلاف الجوي للأرض إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض بصورة أعلى من معدلها الطبيعي، غير أن زيادة تركيز هذه الغازات وتراكم وجودها في الغلاف الجوي يؤدي إلى الاحتفاظ بكمية أكبر من الطاقة الحرارية ومن ثمّ تبدأ درجة حرارة سطح الأرض بالارتفاع وحدوث ظاهرة الاحتباس الحراري (Singh et al, 2014). ارتفع متوسط درجة حرارة سطح الأرض بحوالي 0.9 درجة مئوية منذ القرن التاسع عشر، وقد حدث معظم هذا الارتفاع في درجة الحرارة في السنوات الـ 35 الماضية، حيث سجلت خمس من أكثر السنوات حرارة بعد عام 2010 (UNESCO, 2020). ومن المرجح أن يصل هذا الارتفاع إلى 1.5 درجة مئوية بين عامي 2030 و2052 إذا استمر الارتفاع بالمعدل الحالي. وتشير بعض التوقعات إلى أن الارتفاع في درجات الحرارة قد يصل إلى 3 درجات مئوية وربما يصل إلى 5.8 درجة مئوية بحلول عام 2100 بسبب انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (DeNicola, et al, 2015).

في حين أن هناك اتجاهًا واضحًا بالنسبة لدرجات الحرارة، فإن الاتجاهات المتعلقة بسقوط الأمطار السنوية أقل يقينًا بكثير حول العالم. فحتى التغيرات الصغيرة في درجة الحرارة والمناخ يمكن أن يكون لها آثار كبيرة على توافر المياه. وتشير النماذج المناخية إلى أن ظواهر سقوط الأمطار البالغة الشدة ستصبح أكثر كثافة وتكرارًا في كثير من المناطق مما سيزيد من مخاطر الفيضانات، وإن كانت تشير أيضًا إلى أن موجات الحر الشديد ستحدث بشكل أكثر تواترًا وستستمر مددًا أطول مما يزيد من شدة حالات الجفاف (UNESCO, 2020). آثار التغيرات المناخية ستكون أشد في منطقة الشرق الأوسط نتيجة لارتفاع درجات الحرارة وقلـة هطول الأمطار، حيث تشير التوقعات إلى أن متوســط تكلفـة تأثير تغيــر المناخ، خاصة في الشرق الأوسط بحلول عـام 2100، ســيعادل خسارة 1.9 إلى 2.5%. من الناتج المحلي الإجمالي، كما أن الإنتاجية الزراعية ستتراجع بنسبة 32% حسب تقديرات الفاو. ومن المتوقع، بحلول خمسينيات القرن العشرين، أن تنخفض كميات هطول الامطار بنسبة 20 إلى 25% من القيم المتوسطة الحالية في شمال أفريقيا وبعض أجزاء من جمهورية مصر والمملكة العربية السعودية وإيران وسوريا والأردن، ويرافق هذا الانخفاض في هطول الأمطار ارتفاع في درجة الحرارة في تلك المناطق بين 2 إلى 2.75 درجة مئوية (Ragab and Prudhomme, 2002). توقع تقرير الأمم المتحدة عن تنمية الموارد المائية لعام 2020 بأن يتراوح مستوى تأثير تغير المناخ من معتدل إلى شديد على غرب آسيا وشمال أفريقيا. وأشار التقرير إلى أن الجزء الجنوبي الغربي من شبه الجزيرة العربية سيقع من ضمن المناطق الأكثر تعرضًا لعواقب تغير المناخ. ومع أن مدى تعرض هذه المناطق لتغير المناخ يختلف فيما بينها، فإن جميعها ذات قدرة منخفضة على التكيّف (UNESCO, 2020).

تأثير التغير المناخي على المياه

تضاعف استخدام المياه في العقود الأخيرة بسبب الزيادة في عدد السكان، والتصنيع، والنمو الاقتصادي، وإنتاج الطاقة، والتغيرات في نمط الحياة، والطلب على الري حيث زادت مساحة الأراضي المروية في العالم من 140 مليون هكتار تقريبًا في 1961-1963 إلى 270 مليون هكتار في 1997-1999. وتعتبر الموارد المائية حساسة للتغيرات في الأنماط المناخية، لذا فمن المعتقد أن تتأثر الموارد المائية بتغير المناخ. وتتأثر الروابط القائمة بين المناخ والموارد المائية بمجموعة متنوعة من العوامل البشرية المنشأ، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، استخدام الأراضي وتغيير الغطاء الأرضي، وتنظيم المياه ونظم سحبها (UNESCO, 2020). تعتمد الإدارة المستدامة لموارد المياه العذبة على فهم كيفية ترابط المناخ، والمياه العذبة، والأنظمة البيوفيزيائية والاجتماعية الاقتصادية على نطاقات مكانية مختلفة: على نطاقات احواض المياه، وعلى نطاقات إقليمية، وعالمية (Singh et al, 2014). وتشير البيانات المناخية إلى أن أحد أهم تأثيرات تغير المناخ سيكون على الأرجح على النظام الهيدرولوجي، وبالتالي على تدفقات الأنهار وموارد المياه الإقليمية. يؤدي التغير المناخي إلى التأثير على الامطار وزيادة أو انخفاض في الجريان السطحي والفيضانات المفاجئة والشديدة وانخفاض في خزانات المياه الجوفية وموجات الجفاف بالإضافة إلى تدهور جودة المياه. التقلبات المناخية ستتسبب في حدوث أنماط متقلبة من الفيضانات زمانيًا ومكانيًا (Ragab and Prudhomme 2002; Singh et al, 2014). ومن المرجح بسبب تأثير التغير المناخي على التغيير في هطول الأمطار أن تصبح المناطق الرطبة مستقبلًا أكثر رطوبة والمناطق الجافة أكثر جفافًا، مما يزيد من ندرة المياه في المناطق الجافة، حيث تُظهر مؤشرات فقر المياه أن أقصى حدّ لانخفاض هطول الأمطار سيحدث في مناطق غرب آسيا وشمال أفريقيا وهي من المناطق الجافة وشبة الجافة التي تعاني من فقر الماء. أثرت الأنشطة البشرية في أنظمة الجريان في عديد من أحواض المياه، فهناك أدلة على وجود نمط على نطاق واسع للتغيير في الجريان السطحي السنوي، حيث تشهد بعض المناطق في العالم زيادة في الجريان السطحي (على سبيل المثال، خطوط العرض العليا وأجزاء كبيرة من الولايات المتحدة الأمريكية) فيما تشهد بعض المناطق (مثل أجزاء من غرب إفريقيا وجنوب أوروبا وأقصى جنوب أمريكا الجنوبية) انخفاضًا في الجريان السطحي (UNESCO, 2020). 

تعد الفيضانات التي تتسبب في أضرار جسيمة لاقتصادات المناطق المتضررة أحد المخاطر الطبيعية التي تحدث بشكل شائع في أنحاء كثيرة من العالم بسبب تأثير تغير المناخ. وتعد موجات الجفاف من بين الأخطار الطبيعية الضارة للتغير المناخي، وقد حدثت فترات جفاف واسعة النطاق في جميع القارات في العقود الأخيرة مما أثر في مناطق واسعة في أوروبا، وأفريقيا، وآسيا، وأستراليا، وأمريكا الجنوبية والشمالية (Singh et al, 2014). من المتوقع أن تزداد حالات الجفاف مستقبلًا وتصبح أكثر تكرارًا وأطول مدة عمّا هي عليه حاليًا، كما يتوقع أن يكون هناك زيادة في مساحة الأرضي المعرضة للجفاف خلال القرن الحادي والعشرين بسبب التغير المناخي. من المتوقع كذلك أن يؤثر التغير المناخي في جودة المياه نتيجة لارتفاع درجات الحرارة وذلك بانخفاض مستويات الأكسجين المذاب في الماء، وزيادة حمل الملوثات على المسطحات المائية، وانخفاض تدفقات الأنهار والجداول، وزيادة تكاثر الطحالب، وزيادة احتمال تسرب المياه المالحة إلى طبقات المياه الجوفية القريبة من المناطق الساحلية (Singh et al, 2014). زيادة الأنشطة البشرية قد تؤدي إلى زيادة في مركبات الكبريت والنيتروجين في الجو مما سيؤدي إلى المطر الحمضي الذي هو أحد الأسباب الرئيسة لتدهور جودة المياه. انخفاض مستوى تدفق المياه في الأنهار بسبب الجفاف وقلة الامطار وعدم انتظامها الناتج عن التغير المناخي، قد يزيد من تراكم النيتروجين العضوي في التربة وارتفاع تراكيز الملوثات في مياه الانهار. بسبب ارتفاع درجة حرارة المياه سيؤدي إلى احتوائها على كمية أقل من الأكسجين، لذا فإن الاحتباس الحراري الناتج عن التغير المناخي سيؤدي إلى انخفاض محتوى الأكسجين الذائب في المياه. كما أن زيادة الجريان السطحي والتعرية بسبب زيادة كثافة هطول الأمطار ستؤدي إلى زيادة نقل الملوثات (DeNicola et al, 2015).

يؤثر التغير المناخي من جهة أخرى في المياه الجوفية بالتأثير في تغذية المياه الجوفية. تغذية المياه الجوفية تتأثر باستخدامات الأراضي وتغير الغطاء النباتي، والتمدد الحضري، وفقدان الغطاء الحرجي، والتغيرات في أنماط المحاصيل والدورات الزراعية، والتغيرات في خصائص التربة التي تحدث على فترات طويلة من الزمن والتي قد تؤثر في كفاءة تسريب التربة. التغير المناخي يؤثر في موارد المياه الجوفية بسبب تغيير أنماط هطول الأمطار ودرجات الحرارة، والتي من المرجح أن يتفاقم تأثيرها بسبب الاستنزاف والسحب المفرط للمياه الجوفية، حيث لوحظ انخفاض في مناسيب المياه الجوفية في عدة أماكن حول العالم مثل الهند والولايات المتحدة الامريكية والجزيرة العربية وشمال أفريقيا وغيرها. وحسب التوقعات فإن تغذية المياه الجوفية سوف تنخفض 70% تقريبًا في البرازيل وجنوب غرب أفريقيا والمناطق الجنوبية للبحر الأبيض المتوسط بحلول عام 2050، أما المناطق التي سوف تزداد فيها تغذية المياه الجوفية إلى حوالي 30% فتشمل منطقة الساحل والشرق الأدنى وشمال الصين وسيبيريا وغرب الولايات المتحدة (Sing et al, 2014).

تأثير التغير المناخي على الزراعة

تستهلك الزراعة ما يقرب من 70% من المياه العذبة في العالم. يوجد حوالي 30 دولة في العالم تواجه نقصًا في المياه؛ ويتوقع انه بحلول عام 2050 سيرتفع هذا العدد إلى حوالي 55 دولة. ويمكن أن تصبح ندرة المياه، إلى جانب تدهور الأراضي الصالحة للزراعة، أخطر عقبة أمام زيادة إنتاج الغذاء. إن قابلية القطاعات الزراعية للتأثر بتغير المناخ ترجع أساسًا إلى التغيرات في عناصر المناخ من هطول الأمطار ودرجة الحرارة، وعليه، فقد أدت التأثيرات المتوقعة في القطاع الزراعي إلى إثارة القلق بشأن حجم إنتاج الغذاء العالمي في المستقبل. تغيرات المناخ ذات علاقة بالإجهادات اللاحيوية والحيوية المؤثرة في المحيط الحيوي، الذي يقلل بشكل مباشر أو غير مباشر من نمو النباتات وإنتاج المحاصيل. فالاضطرابات المناخية العالمية الناتجة عن الأنشطة البشرية والطبيعية المختلفة تؤدي إلى زيادة الإجهادات الحيوية وغير الحيوية على نباتات المحاصيل التي تؤثر في النمو والإنتاج الاقتصادي بشكل سلبي. كما أن النتائج المحتملة لارتفاع غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ليست فقط في ارتفاع متوسط درجات الحرارة وكميات هطول الأمطار وشدتها خلال موسم النمو، ولكن أيضًا التغيرات تشمل التوزيع الزماني والمكاني لهطول الأمطار، مصحوبًا بأخطار متزايدة لظواهر هطول الأمطار الغزيرة والجفاف؛ لذا فقدرة الغلاف الجوي على الاحتفاظ بالمياه ستزداد أضعافًا مضاعفة مع ارتفاع درجة الحرارة، بما في ذلك معدلات البخر-النتح التي ستزداد أيضًا. ومن المتوقع أن يكون للتغيير المناخي آثار كبيرة على الظروف البيئية التي تؤثر على الزراعة وخاصة درجة الحرارة وهطول الأمطار، فالزراعة تعتمد بشكل رئيس على المناخ، حيث إن الحرارة والماء هما مقومات نمو المحاصيل، بالرغم من أن بعض ظواهر التغيير المناخي، مثل ازدياد فترة نمو المحاصيل وارتفاع درجات الحرارة سيكون لهما آثار إيجابية، إلا أنه سيكون هنالك تخوف وخشية من حدوث ظواهر جوية قاسية ومتطرفة، وهذه الظروف، إن حدثت، ستجعل النشاطات الزراعية والإنتاج الزراعي في خطر. كما أن ارتفاع درجة الحرارة وتقلبات هطول الأمطار، سيؤديان إلى انخفاض توافر المياه وإنتاجية المحاصيل في المستقبل. ارتفاع درجات الحرارة بالتأكيد سيؤدى إلى زيادة عملية البخر-النتح مما يعني أن الاحتياجات المائية للمحاصيل الزراعية ستزداد. كما أن تقلص طول فصل الشتاء عن المعتاد وارتفاع درجات الحرارة سيؤديان إلى عدم زراعة محاصيل تحتاج إلى فترة شتاء أطول ودرجات حرارة منخفضة لنموها وإنتاجيتها.

من المتوقع أن يؤدي ارتفاع درجات الحرارة بمقدار 1-3 درجة مئوية إلى انخفاض إنتاجية المحاصيل في بعض المناطق من العالم حتى بدون مراعاة التأثيرات المحتملة لتوفر مياه الري، وعلى العكس من ذلك يتوقع أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن تغير المناخ إلى زيادة إنتاجية المحاصيل في مناطق أخرى من العالم (Nelson et al, 2009). ستؤثر فترات الجفاف الناجمة عن تغير المناخ على الإنتاجية الزراعية مع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار درجتين مئويتين وعلى افتراض عدم حدوث تغير في هطول الأمطار السنوي والتأثير على الغطاء الخضري وإطالة موسم نمو المحاصيل. كما سيؤدي تغير المناخ إلى زيادات إضافية في أسعار المحاصيل الزراعية خاصة المحاصيل الزراعية الاساسية مثل الأرز والقمح والذرة وفول الصويا (Nelson et al, 2009). يمكن أن تشمل الآثار السلبية للتغير المناخي زيادة ضغوط الآفات الحشرية والأمراض وترشيح المغذيات والملوثات وتقليل محتوى التربة من المواد العضوية (DeNicola et al, 2015). من جهة أخرى يسهم القطاع الزراعي في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بسبب تحويل الأراضي، بما في ذلك إزالة الغابات وفلاحة الاراضي وعمليات الحرق المصاحبة، وتطاير الأسمدة العضوية وغير العضوية، وانبعاثات غاز الميثان من الحيوانات وزراعة الأرز. تشير التقارير إلى أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة من تغير استخدام الأراضي بسبب التوسع الزراعي زادت بشكل أسرع في الفترة 1950-1970. كما أن الزراعة هي المصدر البشري الرئيس للميثان، وهو غاز ذو قدرة عالية جدًا على إحداث الاحترار العالمي (Singh et al, 2014).

وفي ضوء هذه التهديدات وغيرها من التهديدات التي يشكلها تغير المناخ، توصلت دول العالم في اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ، في المؤتمر الحادي والعشرين في باريس عام 2015 إلى اتفاق تاريخي لمكافحة تغير المناخ والتعجيل بالإجراءات والاستثمارات اللازمة وتكثيفها لمستقبل مستدام منخفض الكربون. ويتمثل الهدف الرئيس لاتفاق باريس في توطيد الاستجابة العالمية وتقويتها للتهديد الذي يشكله تغير المناخ بحصر ارتفاع درجة الحرارة العالمية في هذا القرن في حد يقل عن درجتين مئويتين فوق مستويات ما قبل الحقبة الصناعية (UNESCO, 2020). وقد حددت الجهات المعنية الإقليمية العديد من الأولويات والفرص لمواجهة والتكيف مع التغير المناخي، هذه الاولويات والفرص تشمل ما يلي: جعل التنمية الحضرية أكثر استدامة، وتعزيز البيانات والبحث والابتكار، وزيادة القدرة على الصمود لدى المجتمعات المعرضة للفيضانات والجفاف والمعرضة لخطر انعدام الأمن الغذائي؛ وتعزيز تكامل السياسات بالجمع بين التخفيف والتكيّف والتنمية المستدامة، وزيادة فرص الحصول على التمويل بعدة سبل منها عبر الصناديق الدولية المعنية بالمناخ وكذا تطوير الأسواق المحلية والاستثمارية.