دراسة تضع نماذج للخسائر الصحية الناجمة عن التزامن بين موجات الحر والضباب الدخاني في ظل مناخ يزداد دفئاً

وضع باحثون في علوم الغلاف الجوي وعلماء في الصحة البيئية نماذج توضح كيف يؤدي التزامن بين موجات الحر الشديدة وتلوث الهواء المحيط إلى تفاقم المخاطر الصحية العالمية في ظل المستويات المرجعية المتصاعدة للمناخ، وفقاً لدراسة محكمة نُشرت في مجلة npj Clean Air. وتعتمد الدراسة، التي أعدها Fuzhen Shen وMichaela I. Hegglin وTamara Emmerichs وDomenico Taraborrelli وQi Zhao، منهجية السيناريوهات القائمة على الأحداث باستخدام الظواهر الجوية القاسية تاريخياً لعامي 2018 و2019. وتقدم النتائج رؤية بالغة الأهمية حول كيفية تسبب التفاعلات الفيزيائية بين درجات الحرارة المرتفعة على السطح وملوثات الغلاف الجوي في تضخيم هشاشة السكان عبر مناطق جغرافية متنوعة، مما يعالج فجوات تحليلية مستمرة في التنبؤات الوبائية المناخية.

## Key facts

- أعد البحث المنشور في المجلة العلمية npj Clean Air فريق دولي يضم Fuzhen Shen وMichaela I. Hegglin وTamara Emmerichs وDomenico Taraborrelli وQi Zhao. - توظف الدراسة إطار عمل للسيناريوهات المناخية يركز على ديناميكيات الطقس المرصودة في عامي 2018 و2019، وهما اثنان من أدفأ الأعوام المسجلة في التاريخ الحديث. - يركز التحليل على العبء الوبائي المركب الناتج عن التعرض المتزامن للحرارة الشديدة وتلوث الهواء المحيط، بدلاً من التعامل معهما كعوامل ضغط منفصلة. - يحدد المؤلفون تباينات إقليمية واضحة في كيفية تفاعل موجات الحر وملوثات الهواء الكيميائية في ظل سيناريوهات الاحترار العالمي الإضافي. - تعالج النمذجة حالات عدم اليقين الموثقة المحيطة بالاستجابات المحلية لأوزون السطح والجسيمات الدقيقة أثناء أحداث الحصر الجوي الشديدة والمستمرة.

## What happened

لرصد سلوك الظواهر البيئية المتطرفة المركبة مع ارتفاع متوسط درجات الحرارة العالمية، بنى الفريق البحثي محاكاة لسيناريو فيزيائي ترتكز على ملاحظات من العالم الحقيقي لعامي 2018 و2019. وبدلاً من الاعتماد على إسقاطات المتوسطات التقليدية الممتدة لعقود متعددة والتي غالباً ما تخفف من حدة الارتفاعات المفاجئة قصيرة الأجل في الطقس، فحص المؤلفون كيف ستتطور الشذوذات الجوية المحددة وذات الأثر البالغ لتلك السنوات المتتالية في عالم يتعرض لاحترار إضافي.

خلال عامي 2018 و2019، اجتاحت موجات حر شديدة نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي، وحطمت الأرقام القياسية المحلية لدرجات الحرارة، وتسببت في ركود جوي مطول، وهيأت ظروفاً مواتية لتلوث هواء خطير. وحلل Shen وHegglin وEmmerichs وTaraborrelli وZhao الديناميكيات الجوية الإقليمية التي تتحكم في كل من درجات الحرارة القصوى وتركيز الملوثات السطحية الضارة. ومن خلال الحفاظ على دوران الغلاف الجوي الإجمالي المرصود للخط المرجعي لعامي 2018–2019 مع تعديل الظروف الديناميكية الحرارية الأساسية، قيّمت الدراسة التغيرات الناتجة في مستويات التعرض وأعباء الوفيات المرتبطة بها.

وأظهر المؤلفون أن الاستجابات الإقليمية للاحترار الإضافي ليست موحدة على الإطلاق. ففي العديد من المناطق القارية المكتظة بالسكان، تعمل درجات الحرارة المرجعية المرتفعة على تسريع الإنتاج الكيميائي الضوئي لملوثات الهواء الثانوية وإطالة أمد الكتل الهوائية الراكدة. ونتيجة لذلك، يُظهر البحث أن أعباء الصحة العامة تتسع بشكل غير متناسب عندما تتداخل موجات الحر مع تلوث الهواء، كاشفةً عن نقاط ضعف إقليمية تعجز تقييمات الأثر المناخي التقليدية غير المقترنة عن رصدها.

## Why it matters

تاريخياً، أدارت سلطات الصحة العامة وأنظمة الحماية المدنية موجات الحر الشديدة وحالات طوارئ جودة الهواء عبر أطر إدارية منفصلة. إذ تصدر هيئات الأرصاد الجوية تحذيرات من الحرارة بناءً على حسابات مؤشر الحرارة الديناميكي الحراري، بينما ترسل وزارات البيئة تنبيهات الضباب الدخاني استناداً إلى محطات رصد الهواء التي تقيس الجسيمات الدقيقة (PM2.5) أو الأوزون على مستوى الأرض. ومع ذلك، تنشأ هذه الظواهر في الطبيعة في كثير من الأحيان من ظروف جوية متطابقة، مما يُحدث صدمة تآزرية لوظائف الأعضاء البشرية تتجاوز مجموع أخطارها الفردية.

عندما يتعرض السكان لحرارة شديدة، تواجه أجهزة القلب والأوعية الدموية والتنظيم الحراري إجهاداً شديداً حيث يعيد الجسم توجيه تدفق الدم إلى الجلد ويسرع إفراز العرق للتخلص من الحمل الحراري. وفي الوقت نفسه، يُدخل تنفس الهواء المحمل بمستويات مرتفعة من الأوزون أو الجسيمات الدقيقة التهاباً رئوياً جهازياً وإجهاداً تأكسدياً وزيادة في لزوجة الدم. وبالنسبة للفئات السكانية الأكثر هشاشة — بما في ذلك كبار السن والأطفال والعمال في الهواء الطلق والأشخاص الذين يعانون من اضطرابات قلبية ورئوية سابقة — فإن التعرض المتزامن يزيد بشكل تصاعدي من حالات الدخول إلى المستشفيات والوفيات الزائدة.

وبالنسبة لمسؤولي البلديات ومخططي المدن وإدارات المستشفيات، فإن نتائج هذه الدراسة تحمل أبعاداً تشغيلية وفورية. فإذا كان الاحترار الجوي الإقليمي يعزز تلوث الهواء المحلي بشكل منهجي أثناء موجات الحر الشديدة، فيجب على أنظمة الطوارئ الطبية الاستعداد لزيادات مركبة في حالات الضائقة التنفسية والقلبية بدلاً من التعامل مع حالات ضربة الشمس المعزولة. وعلاوة على ذلك، يواجه مشغلو شبكات الطاقة تحديات متزامنة: إذ تنخفض كفاءة توليد الكهرباء في ظل الحرارة الشديدة حتى مع ارتفاع الطلب على التبريد، مما قد يزيد من احتراق الوقود الأحفوري من محطات التوليد في أوقات الذروة ويفاقم جودة الهواء الإقليمية تحديداً عندما يكون التشتت الجوي في أدنى مستوياته.

## The background

يعد عاماً 2018 و2019 من بين أهم المعايير المرجعية في علوم المناخ الحديثة. ففي عام 2018، ضربت موجات حر واسعة النطاق وجفاف متزامن كلاً من إسكندنافيا وأوروبا الغربية وشرق آسيا وأمريكا الشمالية، مما ساهم في خسائر زراعية فادحة ومواسم حرائق غابات كبرى في كاليفورنيا والدائرة القطبية الشمالية. وفي العام التالي، 2019، تأكد مسار الظواهر المتطرفة المتصاعدة: حيث شهدت أوروبا الغربية موجات حر تاريخية شهدت تحطيم الأرقام القياسية المطلقة لدرجات الحرارة في فرنسا وبلجيكا وألمانيا وهولندا والمملكة المتحدة، في حين اجتاحت حرائق الغابات الكارثية عشرات الملايين من الهكتارات عبر شرق أستراليا.

ولطالما أدرك علماء الغلاف الجوي أن أنظمة الضغط المرتفع المستمرة، المعروفة باسم المرتفعات الجوية أو أنماط الحصر الجوي، تخلق الظروف الجوية الضرورية لموجات الحر الشديدة في الصيف. وتولد أنماط الحصر هذه سماءً صافية مستمرة وإشعاعاً شمسياً أقصى وهواءً دافئاً هابطاً وسرعات رياح سطحية منخفضة. وتحفز هذه الظروف الفيزيائية المتطابقة أيضاً تكوين الأوزون على مستوى الأرض، وهو مؤكسد جوي يتشكل عندما تتفاعل أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة في وجود أشعة الشمس الشديدة والحرارة. وبشكل متزامن، يحبس الهواء الراكد الانبعاثات الأولية والجسيمات الدقيقة بالقرب من السطح، بينما تولد حرائق الغابات الناجمة عن الحرارة والتربة السطحية الجافة كميات هائلة من الدخان والغبار المعدني.

ورغم الوعي الواسع بهذه الروابط الفيزيائية، فقد ثبت أن دمج كيمياء الهواء وعلم الأوبئة المناخية في التنبؤات الصحية المحلية يمثل تحدياً كبيراً. وقد أكدت Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) أن المخاطر المناخية المركبة تمثل خطراً متصاعداً في ظل جميع مسارات الانبعاثات. ومع ذلك، تعمل نماذج المناخ العالمي التقليدية بدقات مكانية تواجه صعوبة في محاكاة التفاعلات الكيميائية الضوئية الدقيقة والتضاريس المحلية وتأثيرات الجزر الحرارية الحضرية. ويتجاوز نهج السيناريو الذي اعتمده Shen وزملاؤه المتوسطات الإحصائية من خلال مساءلة كيفية تفاقم الكوارث الجوية الملموسة والموثقة في ظل توازن طاقة كوكبي أعلى.

## Reaction

تتماشى المنهجيات والنتائج المعروضة في npj Clean Air مع توجه دولي متصاعد بين علماء الأوبئة البيئية وفيزيائيي الغلاف الجوي نحو توحيد التنبؤ بالظواهر المتطرفة. وقد حثت المنظمات البحثية ومؤسسات الصحة العامة، بما في ذلك World Health Organization (WHO) وWorld Meteorological Organization (WMO)، الدول الأعضاء باطراد على التخلي عن بروتوكولات الإنذار المنفصلة لصالح أنظمة إنذار مبكر متكاملة ومتعددة المخاطر.

وأشار متخصصو الصحة العامة المعنيون بالتعرض البيئي إلى الدراسة باعتبارها تعزيزاً تجريبياً لمراجعة البروتوكولات السريرية للطوارئ. وبينما تنص الإرشادات التقليدية لمواجهة الحرارة على فتح مراكز تبريد بلدية، يشدد باحثو الصحة العامة على أن البنية التحتية للتبريد يجب أن تتضمن أنظمة ترشيح للهواء عالية الكفاءة للجسيمات؛ وبخلاف ذلك، فإن نقل الأفراد المعرضين للخطر إلى ملاجئ عامة غير مكيفة أو غير منقاة أثناء الأحداث المشتركة للحرارة والتلوث يفشل في التخفيف من التهديدات الرئوية.

وتواجه الوكالات التنظيمية، مثل European Environment Agency وUnited States Environmental Protection Agency، مطالبات مستمرة من المجتمع العلمي بتنسيق أهداف الامتثال للأوزون والجسيمات الدقيقة مع استراتيجيات التكيف مع المناخ الإقليمي. ومن المتوقع أن توجه هذه النشرة المداولات داخل مجموعات عمل كيمياء الغلاف الجوي وتؤثر في التخطيط الفني قبيل مفاوضات الأمم المتحدة المقبلة بشأن المناخ ومنتديات الهواء النظيف.

## What we don't know yet

رغم الرؤى التي وفرتها الدراسة، لا تزال هناك أسئلة علمية متعددة بحاجة إلى إجابة. ويأتي في مقدمتها التفاعل الكمي الدقيق بين خفض الانبعاثات الصناعية المحددة وحلقات التغذية الراجعة الإقليمية بين الحرارة والتلوث. فمع انتقال الاقتصادات نحو الطاقة المتجددة، قد تؤدي التغيرات في الملوثات الأولية المحلية — مثل خفض أكاسيد النيتروجين الصادرة عن المركبات — إلى تعديل أنظمة كيمياء الغلاف الجوي الإقليمية بطرق معقدة، مما يؤدي أحياناً إلى زيادات موضعية في أوزون السطح في ظل بيئات كيميائية محددة.

بالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك فجوات تجريبية كبيرة تتعلق بالاستجابات الفسيولوجية البشرية في البلدان النامية عبر Global South. ويُشتق جزء كبير من البحوث الوبائية التي تربط بين التلوث المتزامن للهواء ودرجات الحرارة القصوى من مجموعات دراسية في أمريكا الشمالية وأوروبا وشرق آسيا. وفي المقابل، غالباً ما تشهد مناطق في جنوب آسيا ووسط إفريقيا وأمريكا الجنوبية تركيزات مرجعية أعلى بكثير من الجسيمات الدقيقة إلى جانب درجات حرارة مطلقة متطرفة، ولكنها تمتلك عدداً أقل من محطات الرصد المحيطي والسجلات الصحية السريرية الرقمية. وتبقى مسألة كيفية تجلي المخاطر المركبة لدى السكان الذين يتسمون بفرص وصول أقل إلى أجهزة التبريد الميكانيكية، وهياكل إسكان مختلفة، وأعباء أمراض أساسية فريدة، مجالاً ملحاً يتطلب التحقق الميداني.

## What to watch

في الأشهر والسنوات القادمة، ينبغي للمراقبين تتبع العديد من التطورات الرئيسية عبر السياسات البيئية وبحوث المناخ. أولاً، رصد ما إذا كانت هيئات الأرصاد الجوية الوطنية ستبدأ رسمياً في تجريب مؤشرات مشتركة للحرارة والتلوث تزود الجمهور بمقياس تشغيلي موحد يعبر عن الإجهاد المتزامن للديناميكا الحرارية وجودة الهواء.

ثانياً، متابعة تطوير خطط العمل البلدية لمواجهة الحرارة عبر المناطق الحضرية الكبرى في أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا. إذ تواجه حكومات المدن ضغوطاً متزايدة لمراجعة ما إذا كانت ملاجئ الطوارئ العامة تمتلك أنظمة ترشيح ميكانيكية متقدمة قادرة على تنقية الجسيمات الدقيقة أثناء أحداث حرائق الغابات والحرارة المتزامنة.

ثالثاً، فحص المساهمات الفنية المعدة لدورة التقييم السابعة القادمة لـ IPCC. يوفر الاستخدام التشغيلي لنهج السيناريو من جانب Shen وزملائه إطاراً منهجياً من المرجح أن يُقيَّم ويُبنى عليه من قِبل مجموعات العمل المناخية الإقليمية التي تسعى إلى رصد الظواهر الفيزيائية المتطرفة بدقة إقليمية أكبر. وأخيراً، مراقبة المراجعات التشريعية لمعايير جودة الهواء المحيط على الصعيد الدولي، لتقييم ما إذا كانت الأطر التنظيمية تأخذ في الحسبان حقيقة أن خطوط الأساس المتصاعدة لحرارة الصيف تجعل تحقيق المعايير المرجعية التقليدية للهواء النظيف أصعب بكثير دون تخفيضات أعمق في الانبعاثات الأولية.

يستند هذا المقال إلى بحث محكّم أجراه Fuzhen Shen وMichaela I. Hegglin وTamara Emmerichs وDomenico Taraborrelli وQi Zhao، ونُشر في المجلة العلمية npj Clean Air.