עומד להיות חם ויבש
מתרגשים לקראת הגשם? אל תשמחו מהר מדי – ב-30 השנים האחרונות חלה ירידה של כ-10 עד 30 אחוזים בכמויות המשקעים בצפון הארץ. האם ההתחממות הגלובלית גובה מחיר ובקרוב יהיו המים קשים יותר להשגה? מהם השינויים הנצפים בגשמי הארץ ומה התחזית? השפעות שינויי האקלים על משטר הגשמים בישראל
מחקרים רבים של חוקרי אקלים מצביעים על מגמה של התחממות כדור הארץ בעשורים האחרונים. חוקרים רבים מייחסים את מגמת ההתחממות לעלייה החדה בריכוזי גזי החממה באטמוספרה, בעיקר בפחמן הדו חמצני (CO2) שנפלט לאטמוספרה כתוצאה מפעילות אנושית; רק לאחרונה פורסם כי ריכוזי הפחמן הדו חמצני שנמדדו בהוואי הגיעו לערכים של 400 חלקיקים למיליון – הריכוז הגבוה ביותר שנמדד עד כה. מגמות אקלימיות עתידיות יכולות להיות מחושבות בעזרת מודלים אקלימיים. מודל אקלימי הוא מערכת של משוואות מתמטיות המתארות את הקשרים והתהליכים באטמוספרה. בעזרת נתונים מטאורולוגיים כמו קרינת השמש, כמות אדי המים באטמוספרה, כיווני הרוחות ומשתנים נוספים. המודלים האקלימיים מחשבים מגמות של גורמים אקלימיים כמו כמות גשם במרחב לאורך שנים, והם משתמשים בתרחישים שונים של ריכוזי גזי החממה באטמוספרה כדי לתאר את תנאי האקלים בעבר, בהווה או כדי לחזות את אלה שישררו בעתיד.
הפאנל הבין ממשלתי לשינויי אקלים, IPCC, קבע בדוח האחרון שלו (שהתפרסם לאחרונה) שההיתכנות של המשך מגמת ההתחממות הגלובלית היא "היתכנות רבה". על פי המודלים האקלימיים המשך מגמת העלייה בריכוזי גזי החממה באטמוספרה יגרום להמשך העלייה בטמפרטורה הגלובלית בהבדלים בין אזוריים: יש אזורים שצפויים להתחמם יותר, כמו הקטבים, ויש אזורים שצפויים להתחמם פחות, כמו האזורים הטרופיים. בעוד שמידת הוודאות של המודלים גבוהה יחסית בכל הנוגע לטמפרטורות, הוודאות בכל הנוגע למשקעים נמוכה בהרבה; בשל השונות הטבעית הגדולה של מופע המשקעים בכל שנה, קשה להצביע על מגמות מובהקות בכמות הגשם כאשר מנתחים סדרות היסטוריות ארוכות. נוסף על כך קיימים גורמים נוספים המשפיעים על מגמות משקעים מלבד מגמת ההתחממות, כמו ריכוזי האירוסולים (חלקיקים מרחפים באוויר) באטמוספרה, או מחזוריות טבעית של תקופות גשומות מול תקופות שחונות. על פי מרבית המודלים האקלימיים הגלובליים, ההתחממות הגלובלית גורמת לעלייה במשקעים בקווי הרוחב הגבוהים (בסביבות קו רוחב 50 ומעלה, בסקנדינביה ובריטניה למשל), ולירידה בכמויות המשקעים בקווי הרוחב הבינוניים והנמוכים (קווי רוחב 40 עד 30 לערך, מדינות הים התיכון מאזורנו עד ספרד).
ירידה חדה בכמויות המשקעים
כמה קבוצות של חוקרים בארץ ניתחו מגמות של גשמים, ומצאו שב־30 השנים האחרונות חלה ירידה של כ־10 עד 15 אחוזים בכמויות המשקעים בצפון הארץ (בעיקר בגליל העליון ובצפון רמת הגולן) לעומת יציבות ואף עלייה קלה בכמויות הגשמים במרכז הארץ. מחברי כתבה זו היו הראשונים שהצביעו על כך ב־2004 ולאחר מכן קשרו זאת למגמת התייבשות במקורות המים העיקריים בצפון הארץ במעיינות הדן והבניאס. ממצאים דומים פורסמו לאחרונה גם על ידי קבוצת מחקר בראשות פרופ' ברוך זיו מהאוניברסיטה הפתוחה, ופרופ' הדס סערוני ופרופ' פנחס אלפרט מאוניברסיטת תל־אביב.
איור 1: חלק עליון: סדרת גשם שנתית בצפון רמת הגולן (ממוצע של מקבץ תחנות בצפון רמת הגולן), המראה על מגמה חריפה של הפחתת כמויות הגשמים באזור ב־40 השנים האחרונות. חלק תחתון: מבט על כל אזור הים התיכון, המראה בעיקר הפחתה שחושבה כהבדל בכמות הגשם בחודשי החורף (נובמבר־אפריל) בשנים 1971־2010 לעומת בשנים 1902־1970 | חלק עליון: גבעתי ורוזנפלד, 2013, HOERLING וחובריו, 2012; חלק תחתון: From Hoerling et al., Journal of Climate, 2012
חוקרים אמריקאים תיארו לאחרונה את מגמת ההתייבשות שחווה מזרח הים התיכון בעשורים האחרונים (כפי שאפשר לראות בפאנל התחתון באיור מספר 1, המציג את מגמות הגשם באזורנו ב־110 השנים האחרונות. בפאנל העליון נראית המגמה בצפון מזרח ישראל, אגן ההיקוות של הכינרת). החוקרים קושרים את מגמת ההתייבשות להתחזקות עוצמת הרוחות המערביות שנצפתה בעשרות השנים האחרונות בצפון האוקיינוס האטלנטי.
את המגמות האלה אפשר לראות גם במודלים האקלימיים שמוּרצים ברזולוציה גבוהה עבור אזורנו (בעיקר על ידי קבוצת המחקר של פרופ' אלפרט מאוניברסיטת תל־אביב). על פי תוצאות המודלים מגמה זו צפויה להימשך ביתר שאת במאה ה־21: פחיתה במשקעים בצפון הארץ לעומת יציבות בכמות המשקעים במרכז הארץ.
במאמר זה אנו מנסים להסביר את הסיבות למגמות הנצפות והחזויות על פי המודלים האקלימיים עבור אזורים שונים בכדור הארץ, ולהצביע על הסיבות למגמות שאנו רואים בכמויות גשמי ישראל בעשורים האחרונים.
צילום: שאטרסטוק
מה לקוטב הצפוני ולים התיכון?
כדור הארץ מחולק לאזורי אקלים שונים. חלוקה זו היא תוצאה של המפנה של חלקי כדור הארץ השונים ביחס לשמש: בעוד שהאזורים שבקרבת קו המשווה מקבלים את קרינת השמש בזווית חדה, הקרינה המגיעה לאזורי הקטבים נמוכה בהרבה בשל הזווית הקהה של קרינת השמש באזורים אלה. כתוצאה מכך האוויר בקטבים קר, צפוף וכבד יותר מאשר באזורים אחרים בכדור הארץ. שכבת אוויר כבדה וצפופה מתבטאת בלחץ ברומטרי גבוה המכונה באזור הקוטב הצפוני בשם "רמה ארקטית", המביאה למצג אוויר בהיר וקר מאוד. באזורי המשווה מתקיים מצב הפוך: כמות רבה של קרינת השמש, אוויר חם בעל צפיפות נמוכה הגורמת לו להיות קל ולעלות מעלה וליצור שקע ברומטרי בפני הקרקע (שקע משווני). חוקרי האקלים נוטים לאפיין את מפת הלחצים בכדור הארץ במידת הפרשי הלחץ הברומטרי בין אזורים שונים בכדור הארץ.
גורם חשוב לשינויים במבנה הרוחות בחורף הוא הגדלת מפל הטמפרטורות הסטרטוספרי (הסטרטוספרה היא שכבת האוויר בגבהים שמעל לכעשרה ק"מ בחורף) בין הקוטב לקווי הרוחב הנמוכים יותר. ככל שהאוויר הקוטבי קר יותר הוא גם צפוף יותר, שוקע כלפי מטה, מצטופף ליד הקרקע ומשאיר בגובה אוויר פחות צפוף. המצב הפוך בקווי הרוחב הנמוכים יותר, שבהם האוויר חם יותר. הפרשי הטמפרטורות האלה גורמים להפרשי לחץ אוויר שמניעים מערכת של רוחות מערביות חזקות במהירות אופיינית של 100־200 קמ"ש שסובבות את הקוטב. בגלל הרוחות האלה טיסה מישראל לארצות הברית נגד הרוח בחורף אורכת כשעתיים יותר מן הטיסה חזור. זאת הסיבה לכך שרוחות אלה מכונות "זרם סילון". כאשר הפרשי הטמפרטורה גוברים עקב התחממות הסטרטוספרה של קווי הרוחב הנמוכים, מתחזקת עוצמת זרמי הסילון מסביב לקוטב. התחממות כזו מתרחשת למשל כשאפר מהתפרצויות וולקניות מגיע לסטרטוספרה, בולע את קרינת השמש ומחמם אותה.
מאחר שקרינת השמש אינה מגיעה לאזור הלילה הקוטבי, האפר הוולקני לא מחמם שם, הפרש הטמפרטורות והלחצים גדל, ואיתם גדלה עוצמת זרם הסילון הקוטבי. התנועה של זרם הסילון היא גלית, ואפנון (מיקום ועוצמה) הגלים נקבע במידה רבה על ידי עוצמת הזרימה. האנרגיה הקינטית הרבה של זרם הסילון הקוטבי בונה ומסיעה את מערכות מזג האוויר החורפיות, השקעים והרמות הברומטריים, ולכן השינויים באפנון הזרימה משנים את המיקום המועדף להיווצרות ולתנועת הרמות וסופות החורף. כאשר הסילון הקוטבי עוצמתי יותר, הוא גורם להגדלת הסיכוי לקיום של רמה מעל מערב אירופה ואפיק ממזרח רוסיה למזרח הים התיכון. כתוצאה מכך יש מגמה של שינוי בכיווני זרימת האוויר באזורנו, כך שאירועי הגשם נגרמים מאוויר קר יותר שמגיע אלינו מכיוון צפוני יותר עם דרך קצרה יותר מעל הים התיכון. הדבר הגיע לביטוי קיצוני בחורף המושלג והגשום ביותר ברשומות המטאורולוגיות בארץ לאחר התפרצות הר הגעש פינטובו שבפיליפינים בקיץ 1991.
באיור מספר 2 מוצגים זרמי הסילון שמסביב לקוטב הצפוני והשפעתם על מערכת הרוחות והטמפרטורות העולמית בעת זרמי סילון חזקים (התמונה הימנית) וחלשים (התמונה השמאלית), המכונים בהתאמה הפאזה החיובית והשלילית של התנודה הארקטית. אפשר לראות באיור שכאשר התנודה הארקטית נמצאת בפאזה השלילית שלה (החלק השמאלי באיור מספר 2) האוויר הארקטי גולש דרומה לעבר צפון־מזרח אמריקה, צפון ומרכז אירופה וצפון אסיה, ואילו בפאזה השלילית זרימת האוויר הארקטי נותרת בקווי רוחב צפוניים יותר, כמו אלסקה וצפון אירופה בלבד. באזורנו התמונה הפוכה: אוויר קריר יותר מגיע בפאזה החיובית ממזרח אירופה למזרח ודרום הים התיכון.
איור 2: זרם הסילון מסביב לקוטב הצפוני בעת הפאזה החיובית והשלילית של התנודה הארקטית. כאשר זרם הסילון מתחזק (פאזה חיובית, בחלק הימני) אוויר קר זורם ממזרח אירופה והים הכספי לכיווננו. בפאזה השלילית האוויר הקר מגיע במקום זאת למערב אירופה ולמזרח ארצות הברית | איור: דניאל רוזנפלד ועמיר גבעתי
גשם גשם בוא
גידול בהפרשי הטמפרטורה בין הסטרטוספרה הקוטבית לזו של הקווים הרוחביים הנמוכים יותר מתרחשת גם עם עליית ריכוז גזי החממה באטמוספרה. גזי החממה קורנים ביעילות קרינת חוֹם לחלל, קרינה המקררת את הסטרטוספרה במידה רבה יותר עם הגדלת ריכוזם. מאחר שבסטרטוספרה באזור הלילה הקוטבי אין חימום מקרינת שמש המאזֵן את ההתקררות, כפי שקורה בקווי הרוחב הנמוכים יותר, גדל הפרש הטמפרטורה ואיתו עוצמת הסילון הקוטבי. ניתוח של מגמות ארוכות טווח של עוצמת הסילון הקוטבי החורפי מצביע על כך שבמהלך המאה ה־20 וגם היום חלה עלייה בעוצמתו. רוב חוקרי האקלים סבורים שהתחממות כדור הארץ היא הגורם למגמה זו. המודלים האקלימים מלמדים שמגמה זו צפויה להמשיך ולהתקיים גם במאה ה־21. נצפה שמגמה כזו תביא לכך שההתייבשות הכוללת באזורנו עקב ההתחממות והתרחבות רצועת המדבריות הסובטרופיים תאוזן במידה מסוימת על ידי כך שהגשם יגיע עם רוחות צפוניות יותר, והדבר יביא יותר גשם למרכז הארץ במקום רוחות מערביות שמסיעות את הלחות אל צפון מזרח הארץ. התצפיות אכן מראות שינויים כאלה בתפרושׂת הגשם – ירידה ביחס בין כמות הגשם בצפון לזו שבדרום, וירידה בכמות הגשם בצפון מזרח הארץ. זהו רק חלק קטן ממגמה אזורית נרחבת בהרבה, שמשפיעה על כל אגן הים התיכון.
ניתוח של כל סדרות הגשם המתועדות בתחנות השירות המטאורולוגי בארץ משנות ה־50 (שבהן אזור המחקר שהוגדר הוא צפון ומרכז ישראל, לא כולל הנגב והערבה) הראה שבשנים שבהן עוצמת הסילון הקוטבי היתה נמוכה יותר ירדו יותר גשמים בצפון הארץ ביחס למרכז הארץ (כלומר יחס הגשם צפון/מרכז עלה). הניתוח הראה שסילון מוחלש בא לידי ביטוי ברוחות דרומיות־מערביות (רוחות אופייניות לשקע קפריסין) ובלחות אטמוספרית גבוהה באזורנו. לעומת זאת כאשר הסילון הקוטבי מתחזק, לרוחות השולטות באזורנו רכיב יותר צפוני־מערבי וטמפרטורות נמוכות יותר. נוסף על כך אפשר להבחין בכך שהרכיב הקונבקטיבי (קונבקציה היא העברה של חום מהים או מהיבשה כלפי מעלה באטמוספרה) גדול יותר כאשר הסילון הקוטבי חזק. המיקום הגיאוגרפי וצורת קו החוף של ישראל גורמים לכך שרוחות דרומיות־מערביות ייטיבו יותר עם צפון הארץ (האוויר עובר מסלול ימי ארוך יותר ומגיע לצפון הארץ כשהוא רווי באדי מים) ואילו רוחות צפוניות־מערביות ייטיבו יותר עם מרכז הארץ. במצב כזה האוויר הוא יבשתי יותר ולכן קר יותר. הפרופסורים זיו וסערוני הראו כיצד במצב של סילון קוטבי חזק, הטמפרטורות בישראל נמוכות יחסית בחורף, והסבירו בכך את היציבות בטמפרטורות החורף בישראל שהן תוצאה מההתחזקות המתמשכת בעוצמות הסילון הקוטבי בחורף, לעומת מגמת ההתחממות הניכרת של חודשי הקיץ ועונות המעבר.
צילום: שאטרסטוק
ההתחממות הגלובלית מביאה לשינויים במפל הטמפרטורות מסביב לקטבים וכתוצאה מכך משתנים יחסי הלחצים בין האזורים הקוטביים לאזורים דרומיים יותר, ויש לכך השפעה על מערכות מזג האוויר באזורים נרחבים בעולם: יותר גשמים בקווי הרוחב הצפוניים הקרובים לקוטב (אזורים עשירים במשקעים שמידת ההתאדות בהם נמוכה ועל כן קיים בהם עודף מים), ולעומת זאת מגמת התייבשות בקווי הרוחב הנמוכים יותר כמו באזור הים התיכון (שממילא עני במשקעים ומידת ההתאדות בו גבוהה).
מדינת ישראל על שטחה הקטן נמצאת באזור המעבר בין האקלים הממוזג לבין האקלים המדברי. האזורים הגשומים במדינה נמצאים בצפונה (בעיקר ברכסי ההרים) ורגישים מאוד לשינויים סינופטיים כמו תנודה בכיווני הרוחות ולשינויים בכמות הלחות באטמוספרה. אזור מרכז הארץ, בעיקר האזורים הסמוכים לים התיכון, מושפע לא מעט מאירועי היווצרות עננים עקב התחממות האוויר מעל הים החם (בעיקר בתחילת החורף, אז הים עדיין יותר חם) ועל כן רגיש פחות לתנודות בעוצמת הסילון הקוטבי.
אנו מציעים כאן הסבר למגמת ההתייבשות במקורות המים הטבעיים שכבר נצפית בצפון מזרח ישראל (אגן ההיקוות של הכנרת) ומעלים חשש כלפי העתיד: המשך מגמת הירידה במשקעים באזורים אלה תגרום לירידה בהיצע המים הטבעיים במדינה (אגן ההיקוות של הכנרת מספק כיום כ־570 מיליון מטרים מעוקבים שהם כ־40% מכמויות המים הטבעיים) ותחייב המשך של פיתוח מקורות מים נוספים כמו התפלת מי ים והשבת מי קולחין, לצד המשך ייעול השימוש במים במגזר העירוני והתעשייתי ובסקטור החקלאי והמשך החיסכון במים מצד הציבור.