درجة حرارة المحيط

الأهمية

ومن ناحية أخرى، لدرجة حرارة المحيط وتراكيز الأكسجين المذاب تأثير كبير في جوانب كثيرة من المحيط. فهذان الوسيطان الرئيسيان يؤثران في الإنتاجية الأولية للمحيط، وفي دورة الكربون المحيطية، وفي دورات المغذّيات، وفي النظم البيئية البحرية. وهما يعملان بالاقتران مع الملوحة والكثافة للتحكّم في طائفة من العمليات، منها الخلط في مقابل التطبّق، والتيارات المحيطية، والدوران الحراري الملحي.

درجة حرارة سطح البحر

وفي السياق ذاته، درجة حرارة سطح البحر (أو درجة حرارة سطح المحيط) هي درجة حرارة ماء المحيط القريب من السطح. ويتباين المعنى الدقيق لكلمة «السطح» في الأدبيات وفي الممارسة، وهو عادةً بين و تحت سطح البحر. وتعدّل درجات حرارة سطح البحر الكتلَ الهوائية في غلاف الأرض الجوي تعديلًا كبيرًا ضمن مسافة قصيرة من الشاطئ. وللدوران الحراري الملحي أثر كبير في متوسط درجة حرارة سطح البحر في أغلب محيطات العالم.

تغيّر التيارات المحيطية

كذلك، تسبّب درجاتُ الحرارة المتباينة المرتبطة بضوء الشمس ودرجات حرارة الهواء عند خطوط عرض مختلفة التياراتِ المحيطية. والرياح السائدة والكثافات المختلفة للماء المالح والعذب سبب آخر للتيارات. فالهواء يميل إلى أن يسخن ومن ثمّ يصعد قرب خط الاستواء، ثم يبرد فيهبط في موضع أبعد قليلًا نحو القطب. وقرب القطبين يهبط الهواء البارد، لكنه يسخن ويصعد وهو ينتقل على طول السطح نحو خط الاستواء. ويعني الهبوطُ والصعود اللذان يحدثان في العروض الأدنى، والقوةُ القاسرة للرياح على الماء السطحي، أن التيارات المحيطية تدوّر الماء في البحر بأكمله. ويسبّب الاحترار العالمي، فوق هذه العمليات، تغيّرات في التيارات، ولا سيما في المناطق التي يتكوّن فيها الماء العميق.

الاتجاهات

من جانب آخر، من الواضح أن المحيط يحترّ نتيجةً لتغيّر المناخ، وأن معدّل هذا الاحترار يتزايد. وكان المحيط العالمي أشدّ ما سجّله البشر حرارةً على الإطلاق في سنة 2022، ويُحدَّد ذلك بالمحتوى الحراري للمحيط الذي تجاوز في عام 2022 الحدّ الأقصى السابق المسجَّل عام 2021. والارتفاع المطّرد في درجات حرارة المحيط نتيجة حتمية لاختلال توازن طاقة الأرض، الذي تسبّبه أساسًا مستويات غازات الدفيئة المتزايدة. وبين الأزمنة قبل الصناعية وعقد 2011–2020، احترّ سطح المحيط بين 0.68 و1.01 °س.

إضافةً إلى ذلك، وأفادت دراسة نُشرت عام 2025 في دورية Environmental Research Letters بأن الزيادات في متوسط درجة حرارة سطح البحر العالمي قد تضاعفت أكثر من أربع مرات، من 0.06 كلفن لكل عقد في الفترة 1985–1989 إلى 0.27 كلفن لكل عقد في الفترة 2019–2023. وتوقّع الباحثون أن الزيادة المستنتجة على مدى الأربعين سنة الماضية يُرجَّح أن تُتجاوز خلال العشرين سنة المقبلة.

في هذا الإطار، ويتباين معدّل الاحترار مع العمق؛ فالمحيط العلوي (فوق 700 م) هو الأسرع احترارًا. وعلى عمق ألف متر يحدث الاحترار بمعدل يقارب 0.4 °س لكل قرن (بيانات من 1981 إلى 2019)، وفي المناطق الأعمق من المحيط عالميًا، على عمق 2000 متر، كان الاحترار نحو 0.1 °س لكل قرن. ويختلف نمط الاحترار في المحيط الجنوبي (عند العرض 55° جنوبًا)، حيث رُصد أعلى احترار (0.3 °س لكل قرن) على عمق 4500 م.

علاوةً على ذلك، وعمومًا يتوقع العلماء أن تحترّ جميع مناطق المحيطات بحلول عام 2050، غير أن النماذج تختلف بشأن تغيّرات درجة حرارة سطح البحر المتوقعة في شمال الأطلسي تحت القطبي، والمحيط الهادئ الاستوائي، والمحيط الجنوبي. والزيادة العالمية المتوسطة المستقبلية في درجة حرارة سطح البحر للفترة من 1995–2014 إلى 2081–2100 هي 0.86 °س في ظل أكثر سيناريوهات انبعاثات غازات الدفيئة تواضعًا، وتصل إلى 2.89 °س في ظل أشدّ سيناريوهات الانبعاثات.

من جهة ثانية، ويحدث الجانب الأكبر من اكتساب المحيط للحرارة في المحيط الجنوبي؛ فمثلًا ارتفعت درجة حرارة المحيط الجنوبي المتاخم للقارة القطبية الجنوبية بين عقدَي 1950 و1980 بمقدار 0.17 °س، أي ما يقارب ضعف معدّل المحيط العالمي.

من جانب آخر، وتوقّعت دراسة نُشرت عام 2025 أن ارتفاع درجات حرارة المحيط، مقترنًا بمجهدات أخرى يقودها المناخ، سيضاعف الآثار التراكمية على النظم البيئية البحرية أكثر من مرتين بحلول منتصف القرن، وأنه سيؤثر بوجه خاص في القطب الشمالي والقطب الجنوبي والمناطق المدارية والمناطق الساحلية حيث التنوع الحيوي والاعتماد البشري في أعلى مستوياتهما.

المحتوى الحراري للمحيط

علاوةً على ذلك، وبين عامَي 1971 و2018، شكّل اتجاه تصاعدي مطّرد في المحتوى الحراري للمحيط أكثر من 90% من الطاقة الفائضة للأرض الناجمة عن الاحترار العالمي. ويقدّر العلماء اتجاه احترار للفترة 1961–2022 قدره 0.43 ± 0.08 واط/م²، يتسارع بنحو 0.15 ± 0.04 واط/م² لكل عقد. وبحلول عام 2020 كان نحو ثلث الطاقة المضافة قد انتشر إلى أعماق دون 700 متر. ووقعت أعلى خمسة أرصاد للحرارة المحيطية حتى عمق 2000 متر جميعها في الفترة 2020–2024. وكان المحرّك الرئيسي لهذا الازدياد انبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ.

كذلك، يحسب الخبراء المحتوى الحراري للمحيط باستعمال درجات حرارة المحيط على أعماق مختلفة. والمحتوى الحراري للمحيط هو الطاقة التي تمتصّها المحيطات وتخزّنها، وهو مؤشر مهم للاحترار العالمي. ويُحسب بقياس درجة حرارة المحيط في مواضع وأعماق مختلفة كثيرة، وبمكاملة الكثافة المساحية لتغيّر في الطاقة الإنثالبية على حوض محيطي أو على المحيط بأكمله.

الأسباب

الآثار الفيزيائية الرئيسية

وفي هذا الصدد، سبب التغيّرات المرصودة مؤخرًا هو احترار الأرض الناجم عن انبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ مثل ثنائي أكسيد الكربون والميثان. فتزايد تراكيز غازات الدفيئة يزيد اختلال توازن طاقة الأرض، مما يزيد احترار درجات حرارة السطح. ويمتصّ المحيط أغلب الحرارة المضافة في النظام المناخي، فترتفع درجات حرارته.

ازدياد التطبّق وانخفاض مستويات الأكسجين

وفي هذا السياق، تُدفئ درجات حرارة الهواء الأعلى سطحَ المحيط، وهذا يفضي إلى تطبّق محيطي أكبر. فتقليل خلط طبقات المحيط يثبّت الماء الدافئ قرب السطح، ويقلّل في الوقت نفسه دوران الماء البارد العميق. ويقلّل الخلط الرأسي المنخفض قدرةَ المحيط على امتصاص الحرارة، مما يوجّه نسبةً أكبر من الاحترار المستقبلي نحو الغلاف الجوي واليابسة. ويُرجَّح أن تزداد الطاقة المتاحة للأعاصير المدارية والعواصف الأخرى، وأن تنخفض المغذّيات المتاحة للأسماك في طبقات المحيط العليا.

وفي السياق ذاته، فالماء الأدفأ لا يستطيع أن يحوي من الأكسجين قدر ما يحويه الماء البارد. وقد يقلّل ازديادُ التطبّق الحراري إمدادَ الأكسجين من المياه السطحية إلى المياه الأعمق، مما يزيد انخفاض محتوى الماء من الأكسجين. وتُسمّى هذه العملية نزع أكسجين المحيطات. وقد فقد المحيط بالفعل أكسجينًا في عمود الماء كله، ومناطق الحدّ الأدنى من الأكسجين آخذة في الاتساع حول العالم.

في الماضي الجيولوجي

من جانب آخر، وكان الانفجار الكامبري قبل نحو 538.8 مليون سنة حدثًا محوريًا في تطور الحياة على الأرض، وقد وقع في زمن يعتقد العلماء أن درجات حرارة سطح البحر بلغت فيه نحو 60 °س. ومثل هذه الدرجات المرتفعة تفوق الحدّ الحراري الأعلى البالغ 38 °س للافقاريات البحرية الحديثة، وهي تحول دون ثورة حيوية كبرى.

علاوةً على ذلك، وتدل بيانات من قاعدة بيانات لنظائر الأكسجين على وقوع سبعة أحداث احترار عالمي في الماضي الجيولوجي، منها أواخر العصر الكامبري، وأوائل العصر الترياسي، وأواخر العصر الطباشيري، وانتقال الباليوسين–الإيوسين. وكان سطح البحر في فترات الاحترار هذه أدفأ من اليوم بنحو 5–30 درجة.

كذلك، يعتقد العلماء أن درجة حرارة البحر كانت أشدّ حرارةً بكثير في حقبة ما قبل الكامبري. وتُستمدّ عمليات إعادة بناء درجات الحرارة هذه من نظائر الأكسجين والسيليكون في عيّنات صخرية. وتشير عمليات إعادة البناء هذه إلى أن المحيط كانت درجة حرارته 55–85 °س قبل 2000 إلى 3500 مليون سنة، ثم برد إلى درجات حرارة أعدل بين 10 و40 °س قبل 1000 مليون سنة. كما تقدّم البروتينات المعاد بناؤها من كائنات ما قبل الكامبري دليلًا على أن العالم القديم كان أدفأ بكثير من اليوم.

في هذا الإطار، وفي أواخر العصر الطباشيري، من 100 إلى 66 مليون سنة مضت، بلغ متوسط درجات الحرارة العالمية أعلى مستوى له في نحو الـ200 مليون سنة الأخيرة. وكان ذلك على الأرجح نتيجةً لتشكّل القارات في تلك الحقبة، إذ أتاح دورانًا محسّنًا في المحيطات، وهو ما ثبّط تكوّن صفائح جليدية واسعة النطاق.

انظر كذلك

القياسات

علاوةً على ذلك، وأكثر تقنيات القياس شيوعًا على السفن والعوّامات هي الثرمستورات وموازين الحرارة الزئبقية. وكثيرًا ما يستعمل العلماء موازين الحرارة الزئبقية لقياس درجة حرارة المياه السطحية، إذ يمكن وضعها في دلاء تُلقى من جانب السفينة. ولقياس درجات الحرارة الأعمق يضعونها على قنينات نانسن.

من جانب آخر، وثمة طرائق أخرى لقياس درجة حرارة سطح البحر. فعند هذه الطبقة القريبة من السطح تكون القياسات ممكنة باستعمال موازين الحرارة أو الأقمار الصناعية للطقس مع المطيافية. وقد توافرت الأقمار الصناعية للطقس لتحديد هذا الوسيط منذ عام 1967، وأنشأ العلماء أول التركيبات العالمية خلال عام 1970. ويُستعمل مقياس الإشعاع المتقدم العالي الاستبانة (AVHRR) على نطاق واسع لقياس درجة حرارة سطح البحر من الفضاء.

إضافةً إلى ذلك، ويستطيع العلماء نشر أنظمة CTD من سفن البحث، وعلى المراسي والمنزلقات، بل حتى على الفقمات. فمع سفن البحث يتلقّون البيانات عبر الكبل الناقل، وأما في الطرائق الأخرى فيستعملون القياس عن بعد.

كذلك، وتنطوي التقنية الأساسية على إنزال جهاز لقياس درجة الحرارة وغيرها من الوسائط إلكترونيًا، ويُسمّى هذا الجهاز CTD اختصارًا للناقلية ودرجة الحرارة والعمق. وهو يرسل البيانات باستمرار إلى السفينة عبر كبل ناقل، ويُركَّب عادةً على إطار يضمّ قنينات لأخذ عيّنات الماء. ومنذ عقد 2010 صارت المركبات ذاتية التشغيل — كالمنزلقات أو الغوّاصات المصغّرة — متاحةً على نحو متزايد، وهي تحمل مجسّات CTD نفسها لكنها تعمل باستقلال عن سفينة البحث. ويتطلّب التسبير الدقيق مجسّات ذات أزمنة استجابة سريعة جدًا؛ فإذا أُنزل مجسّ ذو ثابت زمني بطيء بسرعة أكبر من اللازم، أنتج أثر «تخلّف» — وهو تشوّه تبدو فيه درجات الحرارة المقيسة أعلى مما ينبغي في أثناء النزول وأدنى مما ينبغي في أثناء الصعود.

من جهة ثانية، ثمة طرائق شتى لقياس درجة حرارة المحيط. وتحت سطح البحر من المهم الإشارة إلى العمق المحدّد للقياس فضلًا عن قياس درجة الحرارة العامة، والسبب أن ثمة تباينًا كبيرًا مع الأعماق، ولا سيما في أثناء النهار؛ إذ قد يؤدي انخفاض سرعة الرياح وكثرة أشعة الشمس في ذلك الوقت إلى تكوّن طبقة دافئة عند سطح المحيط وإلى تغيّرات كبيرة في درجة الحرارة كلما ازداد العمق. ويسمّي الخبراء هذه التدرّجات الحرارية الرأسية النهارية القوية «هالوكلين نهاريًا».

علاوةً على ذلك، وثمة أجهزة شتى لقياس درجات حرارة المحيط على أعماق مختلفة، منها قنينة نانسن، ومقياس حرارة الأعماق، وCTD، والتصوير المقطعي الصوتي للمحيط. كما تقيس العوّامات المرساة والجارفة درجات حرارة سطح البحر، ومن أمثلتها تلك التي ينشرها البرنامج العالمي للعوّامات الجارفة والمركز الوطني لعوّامات البيانات. ومشروع قاعدة بيانات المحيط العالمي هو أكبر قاعدة بيانات لمقاطع درجات الحرارة من محيطات العالم كلها.

إضافةً إلى ذلك، ويهدف أسطول اختباري صغير من عوّامات آرغو العميقة إلى توسيع قدرة القياس حتى نحو 6000 متر، وسيأخذ عيّنات دقيقة من درجة الحرارة لأغلب حجم المحيط متى دخل الخدمة الكاملة.

الرصد عبر برنامج آرغو

احترار المحيط

في هذا الإطار، آرغو برنامج دولي لبحوث المحيط، يستعمل عوّامات تسبير لرصد درجة الحرارة والملوحة والتيارات، وقد رصد مؤخرًا الخصائص الحيوية الضوئية في محيطات الأرض. وهو يعمل منذ أوائل عقد 2000، وتدعم بياناته الآنية البحوثَ المناخية والمحيطية. ومن الاهتمامات البحثية الخاصة تكميمُ المحتوى الحراري للمحيط. ويتألف أسطول آرغو من نحو 4000 «عوّامة آرغو» جارفة منشورة حول العالم، تزن كل واحدة منها 20–30 كغ. وفي أغلب الحالات تجرف المسابير على عمق 1000 متر، وهو ما يسمّيه الخبراء عمق الركن. وكل 10 أيام تغوص، بتغيير طفوّها، إلى عمق 2000 متر ثم تتحرك إلى سطح البحر. وهي تقيس في أثناء حركتها مقاطع الناقلية ودرجة الحرارة فضلًا عن الضغط، ويحسب العلماء الملوحة والكثافة من هذه القياسات. وكثافة ماء البحر مهمة في تحديد الحركات واسعة النطاق في المحيط.

التعريف والأنواع

من جهة ثانية، ومن الواضح أن المحيطات تحترّ نتيجةً لتغيّر المناخ، وأن معدّل هذا الاحترار يتزايد. والمحيط العلوي (فوق 700 م) هو الأسرع احترارًا، غير أن اتجاه الاحترار يمتد في المحيط كله. وفي عام 2022 كان المحيط العالمي أشدّ ما سجّله البشر حرارةً على الإطلاق.

وفي هذا السياق، ينطبق مصطلح درجة حرارة المحيط على درجة الحرارة في المحيط عند أي عمق. وقد ينطبق كذلك على درجات حرارة المحيط غير القريبة من السطح على وجه التحديد، وعندئذٍ يكون مرادفًا لدرجة حرارة المحيط العميق.

درجة حرارة المحيط العميق

في هذا الإطار، يشير الخبراء إلى درجة الحرارة على أعماق أبعد من السطح باسم درجة حرارة المحيط أو درجة حرارة المحيط العميق. وتتباين درجات حرارة المحيط على أكثر من 20 مترًا تحت السطح بحسب المنطقة والزمن، وتسهم في تباينات المحتوى الحراري للمحيط وتطبّق المحيط. وازديادُ كلٍّ من درجة حرارة سطح المحيط ودرجة حرارة المحيط الأعمق أثرٌ مهم من آثار تغيّر المناخ على المحيطات.

من جانب آخر، وماء المحيط العميق هو اسم الماء البارد المالح الموجود في أعماق محيطات الأرض. ويشكّل ماء المحيط العميق نحو 90% من حجم المحيطات، ودرجة حرارته منتظمة جدًا عند نحو 0–3 °س، وملوحته نحو 3.5% أو 35 جزءًا في الألف.