إن التحات الساحلي عملية طبيعية دينامية تعيد تشكيل الشواطئ في جميع أنحاء العالم، مدفوعة بعمل موجي، وتيار، وعواصف، وارتفاع مستوى سطح البحر، وبالنسبة للمجتمعات المحلية والنظم الإيكولوجية والأصول الاقتصادية الواقعة على طول السواحل، فإن التحات غير المتحققة يمكن أن يؤدي إلى فقدان الأراضي، وضرر الممتلكات، وتدهور الموئل، وزيادة التعرض للفيضانات، وبالتالي فإن الرصد الدقيق للتغير الساحلي ليس مجرد عملية أكاديمية - وهو عنصر حاسم في الإدارة الساحلية غير المسبوقة.

تهديد غروب السواحل

وتزداد حدة التآكل الساحلي في مناطق كثيرة بسبب مزيج من العوامل الطبيعية والبشرية، إذ إن ارتفاع مستويات سطح البحر، والعواصف الأكثر تواتراً وشدّة، وانخفاض إمدادات الرواسب من الأنهار، والتنمية الساحلية كلها تسهم في تعجيل التراجع الساحلي، ووفقاً لما يقدر بفقدان الدول الساحلية للهياكل الأساسية، فإن المئات من التدابير الجيولوجية ، تعيش نحو 40 في المائة من تآكلات في العالم في حدود 100 كيلومتر من السواحل،

وتساوى في الأهمية الآثار البيئية، إذ أن الموائل الساحلية مثل الكثبان والأراضي الرطبة والمستقيمات توفر خدمات النظم الإيكولوجية الحرجة بما في ذلك عصف العواصف، وتدفق المياه، وموئل الأحياء البرية، وتحلل التآكل هذه النظم، وتخفض التنوع البيولوجي والقدرة على التكيف الإيكولوجي، فعلى سبيل المثال، تتعرض المواقع التي تبث السلحف البحرية، وأراضي تغذية الطيور المهاجرة للخطر في كثير من الأحيان بسبب فقدان الشواطئ.

لماذا مسائل الرصد الدقيقة

وتُسترشد بيانات التآكل الموثوق بها بمجموعة واسعة من القرارات، بدءاً بالتخطيط المحلي لاستخدام الأراضي إلى استراتيجيات التكيف الوطنية، ويتيح الرصد الدقيق لأصحاب المصلحة ما يلي:

  • كميّة معدلات التحات وتحديد البؤر الساخنة التي يكون التدخل فيها أكثر إلحاحاً.
  • Evaluate the effectiveness] of existing protective structures orshore nourishment projects over time.
  • Develop predictive models] that predict future shoreline positions under different scenarios of sea-level rise and storm activity.
  • دعم الامتثال التنظيمي ] مع متطلبات النكسة الساحلية وتقييمات الأثر البيئي.
  • Engage communities] with transparent, visual evidence of change to build support for management actions.

وبدون رصد منتظم وعالي الجودة، تصبح الإدارة الساحلية تفاعلية بدلا من الاستباقية، والاستثمار في تكنولوجيات المسح يدفع أرباحا من خلال الحد من عدم التيقن، وتحسين فعالية تكاليف التدخلات، وحماية الأصول البشرية والطبيعية في نهاية المطاف.

تكنولوجيات المسح لرصد التآكل الساحلي

ويعزز الرصد المتنقل للسواحل مجموعة من الأدوات التي تقدم قرارات مكانية وزمنية مختلفة، ومستويات دقة، وملامح التكلفة، ويتوقف اختيار المجموعة الصحيحة على الأهداف المحددة للبرنامج، وحجم مجال الدراسة، والموارد المتاحة، كما أن التكنولوجيات الرئيسية المستخدمة اليوم هي التكنولوجيات الرئيسية.

LiDAR (Light Detection and Ranging)

ويُعدّ نظام " ليد آر " أحد أقوى الأدوات لرسم الخرائط الطبوغرافية الساحلية، إذ إن نظم الليدرات المحمولة جواً تنبعث من طائرة أو طائرة بدون طيار، وتقيس الوقت الذي يستغرقه الضوء لكي يُظهر من الأرض، ويُنتج ذلك غيوماً مكثفاً ذات دقة عمودية في حدود 5 إلى 15 سنتيمتراً، ويمكن أن يخترق الغطاء النباتي لكشف عن مسارات الجرثية، مما يجعلها مثالياًاًاًاًاًاًاً.

تصوّر الصورة وهيكل الحركة

وتستخدم الأشعة الضوئية صورا جوية متداخلة لخلق نماذج ثلاثية الأبعاد للساحل، وتسمح أوجه التقدم الأخيرة في الرؤية الحاسوبية، ولا سيما الهيكل من الحركة، للممارسين بتوليد سحابات عالية الاستبانة وأجهزة تقويم العظام من كاميرات درجة الاستهلاك التي تُقام على متن طائرات بدون طيار، ويمكن أن تحقق الدقة الرأسية مقارنة بالنقاط المتوسطة الحجم.

النظم العالمية لسواتل الملاحة/المسح العالمي لتحديد المواقع

(د) تقدم أجهزة استقبال أجهزة الشاشة ذات التوقيت الحقيقي (RTK) وأجهزة الاستلام التابعة للشبكة العالمية لسواتل الملاحة (PNSS) التي تعمل على مستوى سنتيمتر من الملامح الشواطئية، وتسير المساحات أو تحركها على طول خط الرطب/الدري، أو على شكل خطوط مرجعية أخرى لتحديد مواقعها في أوقات مختلفة، وتقتصر الدراسات الاستقصائية للنظام العالمي لتحديد المواقع على التنفيذ، وتحتاج إلى معالجة دنيا، وتنتج خطاً شاطيراً دقيقاًاً.

التصوير الساتلي

ويمكن للاستشعار عن بعد بواسطة السواتل إجراء تحليل تاريخي واسع النطاق للتغيير الساحلي، وقد توفر أجهزة الاستشعار المتوسطة الاستبانة مثل لانديسات (30 مترا) ورقم Sentinel-2 (10 م) عقودا من التصوير الحر، في حين أن السواتل التجارية ذات الاستبانة العالية (مثلا، WorldView، 0.5-2 مترا) تفاصيل أفضل بالنسبة للدراسات المحلية.

مسحة لاسر أرضي

وتُنشر نظم الليدرات الأرضية الأرضية، أو الماسحات الليزرية الأرضية، في مواقع ثابتة أو من ثلاث مرات لالتقاط صور من سطح الشواطئ وسطح المنحدرات عالية جداً، وهي مفيدة لرصد المناطق الصغيرة ذات التفاصيل الدقيقة، مثل تآكل الشحوم أو تطوير اللوزات، وتكمل هذه الطريقة نظام ليدار الجوي بتقديم بيانات أكثر تواتراً ومحلية.

مركبات جوية غير مأهولة (مركبات غير مأهولة أو طائرات بدون طيار)

وقد أدت الطائرات التي تجهز بالكاميرات أو أجهزة استشعار للديدار ذات الوزن الخفيف إلى إحداث ثورة في رصد المناطق الساحلية عن طريق توفير المرونة، وانخفاض التكاليف التشغيلية، والقدرة على تغطية المناطق التي يصعب الوصول إليها على الأقدام، ويمكن تكرار الدراسات الاستقصائية القائمة على أساس الأشعة فوق البنفسجية أسبوعيا أو شهريا، حيث تُجرى أحداث قصيرة الأجل مثل آثار العواصف أو ديناميات المد والجزر، وعندما تتدفق مع نظام إدارة نظم المعلومات الجغرافية والبارزة، أو نماذج البحث التصوير الضوئي المعتمدة على نحو متزايد)٥(.

أفضل الممارسات لتنفيذ برنامج الرصد

ويضمن اعتماد نهج منهجي أن تكون بيانات الرصد موثوقة وقابلة للمقارنة بمرور الوقت ويمكن العمل بها، وتستمد الممارسات التالية من التوجيه الذي نشره برنامج " لام - لا " ، و جامعة ديلاوير للارتقاء الساحلي ، والخبرة الميدانية من خبراء المسح المهنيين.

Establish Baseline Data

ويجب أن يبدأ برنامج للرصد بإجراء دراسة استقصائية أولية شاملة تستوعب كامل خط الساحل وحالته، ويوفر هذا الخط الأساس الإطار المرجعي الذي تقاس فيه جميع التغييرات المقبلة، وينبغي أن يشمل خط الأساس على الأقل ما يلي:

  • وقطعت الملامح الطبوغرافية على طول محركات الأشعة فوق البنفسجية على طول مسافة 100 إلى 500 متر.
  • صور جوية عالية الاستبانة أو رهاب حامض.
  • نقاط المراقبة الجيوديسية (العلامات المرجعية) التي تم نصبها واستقصاؤها وفقا للمعايير الوطنية (مثلا، NAD83/NAVD88).

وبدون خط أساس قوي، تكون المقارنات اللاحقة باطلة، وينبغي تكرار الدراسة الاستقصائية لخط الأساس على فترات تحددها معدلات التآكل واحتياجات المشروع - سنوياً بالنسبة للشوااطئ الدينامية، كل ثلاث سنوات وخمس سنوات بالنسبة لسواحل أكثر استقراراً.

تواتر ووقت مناسبين

ويؤثر الرصد المباشر على القدرة على كشف التغير، إذ تلتقط الدراسات الاستقصائية الموسمية )مثل الربيع والخريف( آثار العواصف الشتوية مقابل الاستحقاق الصيفي، وتكتسي الدراسات الاستقصائية اللاحقة للعواصف أهمية حاسمة في تقييم التآكل والانتعاش القائمين على الأحداث، وبالنسبة للبرامج التي تعتمد على الصور الساتلية، فإن المحفوظات التاريخية تسمح بإعادة بناء الاتجاهات المفضية إلى الكوارث، بينما يمكن تحديد مواعيد لإجراء دراسات استقصائية شهرية عن الأعاصير في السنة الواحدة.

Integrate Multiple Technologies

ولا توفر أي طريقة واحدة للدراسة الاستقصائية جميع المعلومات المطلوبة، وتتمثل أفضل الممارسات في الجمع بين التكنولوجيات التكميلية لتحقيق النتائج الشاملة وسد الثغرات في البيانات، على سبيل المثال:

  • استخدام الصور الساتلية لكشف الاتجاهات الواسعة النطاق ولوضع القياسات المحلية في سياقها.
  • نشر ليدار كل 3-5 سنوات لالتقاط التضاريس المغطى بالكامل
  • ملحق مع دراسات استقصائية فصلية عن الطائرات بدون طيار في المواقع ذات الأولوية العالية لرصد التغيرات الموسمية.
  • إجراء دراسات استقصائية سنوية عن النظام العالمي لتحديد المواقع على امتداد مسارات الشواطئ الدائمة للحفاظ على سلسلة زمنية منخفضة التكلفة وذات دقة عالية.

كما أن التكامل بين أجهزة الاستشعار المتعددة يتيح أيضاً تحليل الأخطاء في الميزانية - دون أن يُحسّن عدم اليقين الذي تسهم به كل تقنية من التقنيات الثقة العامة في البيانات.

ضمان جودة البيانات والمعايرة للصك

ويجب أن تُعادل أدوات المسح وفقاً لمواصفات الصانعين وتُفحص على أساس النقاط المرجعية المعروفة قبل كل حملة ميدانية وبعدها، ويعني ذلك بالنسبة لمتلقي النظم العالمية لسواتل الملاحة التحقق من طول خط الأساس والتحقق من الأخطاء المتعددة المصاب، أما بالنسبة للمسح التصويري للطائرات بدون طيار، فيجب توزيع نقاط المراقبة الأرضية المناسبة على نطاق منطقة الدراسة للحفاظ على الدقة المكانية، وينبغي أن تُحفظ جميع البيانات الخام وأن تُوثق خطوات التجهيز في ملف بيانات مدوَّنة.

تنفيذ إدارة البيانات الآلية

وتولد برامج الرصد الساحلية كميات كبيرة من الغيوم التي تبثها البيانات، والصور، والتشكيلات، وصحائف الجداول الزمنية، وبدون نظام تخزين واسترجاع منهجيين، يمكن فقدان أو عدم استخدام معلومات قيمة.

  • (ج) استخدام اتفاقية متسقة للتسمية تشمل التاريخ والموقع والمسح والنسخة.
  • تخزين البيانات في أشكال موحدة (مثلاً، نظام المحاسبة الخاص بشركة ليدار، وشبكة المعلومات الجغرافية عن الأوعية، وشبكة المعلومات عن الأوعية، وشبكة البيانات الإحصائية والبيانات الفوقية للبيانات).
  • (أ) الاحتفاظ بقاعدة بيانات ذات صلة أو نظام المعلومات الجغرافية (مثل نظام المعلومات الجغرافية، ونظام المعلومات الجغرافية) لربط البيانات المكانية بجداول المعالم.
  • الدعم المنتظم للخواديم الغيومية أو الزائدة
  • :: إنشاء بيانات مائية تصف أساليب المسح والدقة وأي مسائل معروفة.

وتيسر الإدارة الجيدة للبيانات تحليل الاتجاهات، والمدخلات النموذجية، والاتصال مع أصحاب المصلحة.

التصدي للتحديات المشتركة

ورغم التقدم التكنولوجي، لا يزال الرصد الساحلي يواجه عقبات يمكن أن تضر بنوعية البيانات أو استدامة البرامج.

القيود على التكاليف والموارد

ويمكن أن تكون الصور الساتلية المحمولة جواً عالي الاستبانة والملتقطة بالسواتل التجارية باهظة التكلفة، لا سيما بالنسبة للبلديات الصغيرة أو أفرقة البحوث ذات الميزانيات المحدودة، وتشمل الحلول إقامة شراكات مع اتحادات إقليمية لتقاسم التكاليف، والاستفادة من البيانات الساتلية المجانية (Landsat, Sentinel-2)، والاستثمار في تكنولوجيا الطائرات بدون طيار، التي تقل كثيراً عن تكلفة العرض، والأدوات المفتوحة المصدر مثل سواحل ساتس و].

الأحوال الجوية والبيئية

وكثيرا ما تتأخر الدراسات الاستقصائية بسبب الضباب أو الأمطار أو الرياح المرتفعة أو المد المرتفع، فبالنسبة لعمليات الطائرات بدون طيار، فإن تحديد الرؤية وسرعة الرياح أمر تقييدي بشكل خاص، وينبغي أن يتيح التخطيط لنوافذ الطقس المرونة في الجدولة، وبالنسبة للصور الساتلية، يمكن للغطاء السحابي أن يحجب الشواطئ، ولا سيما في المناطق المدارية، وينبغي أن تبنى البرامج الطويلة الأجل تواريخ المسح الزائدة للتعويض عن الفرص المتاحة.

تعقيد عملية تجهيز البيانات

وتحتاج سحابات نقاط المعالجة وأجهزة تقويم العظام وأجهزة الصواعق الساحلية إلى برامجيات ومهارات متخصصة، ويمكن أن يكون منحنى التعلم لبرمجيات التصوير (مثل Pix4D، و Agisoft Metashape) أو تجهيزات الـ " LiDAR " (مثلاً، الـ " LAStools " ، و " كلود كومباير " )، يخفف من هذه الأدوات شبه المستخدمة في التدريبية العمل الموحدة.

القرار المؤقت ضد التغطية المكانية

وكثيرا ما يضحي القرار الزمني المرتفع (المسوح المتكررة) بالتغطية المكانية، والعكس صحيح، ويسير النهج التدريجي على نحو جيد: إجراء دراسات استقصائية واسعة النطاق (الطائرة ليدار، الساتل) على فترات متتالية لاستخلاص أنماط واسعة، واستكمالها بإجراء دراسات استقصائية متكررة ومحددة المواقع (الدروني، GPS) في مواقع ذات أسعار عالية.

الاتجاهات المستقبلية في رصد التآكل الساحلي

ويتطور هذا المجال بسرعة، وتعود عدة اتجاهات ناشئة بأن تجعل الرصد أكثر كفاءة، وأن يكون في متناول الجميع، وأن يكون متوقعا.

تعليم الآلات والكشف الآلي عن التغيير

ويجري تدريب خوارزميات التعلم العميق على استخراج مواقع الشواطئ تلقائيا من الصور الساتلية والطائرات بدون طيار، والحد من الجهد اليدوي وتحسين الاتساق، وقد تدمج نظم المستقبل مسارات متعددة للبيانات (مثل نماذج التنبؤ بالموجات، ومقياس الانتقال في الموجات).

شبكات رصد الوقت الحقيقي

وتوفر نظم الكاميرا الثابتة (مثل محطات أرغوس) ومحطات النظم العالمية لسواتل الملاحة المستمرة على الساحل بيانات عن حالة الشواطئ، مع أجهزة الاستشعار عن طريق الإنترنت لقياس الموجات والمد، تتيح هذه الشبكات الكشف الفوري عن أحداث التآكل ويمكن أن تؤدي إلى تنبيه المديرين.

التكامل مع النماذج الساحلية

وتغذي البيانات المتعلقة بالمسح بصورة متزايدة نماذج رقمية للتطور الساحلي (مثلاً، XBeach, GenCade) ويتيح إجراء دراسات استقصائية ذات استبانة عالية وإجراء دراسات استقصائية متكررة معايرة نموذجية والتحقق، وتحسين دقة التوقعات المستقبلية، وبما أن وضع النماذج يصبح أكثر سهولة، ينبغي تصميم برامج الرصد مع مراعاة متطلبات المدخلات النموذجية.

Citizen Science and Community Monitoring

ويمكن أن تشرك الأدوات المنخفضة التكلفة مثل أجهزة الهاتف الذكية ومحطات الصور البسيطة المجتمعات المحلية في رصد التحات. وتبين برامج مثل ] موارد علوم المواطنين للسواحل الرقمية أن المتطوعين المدربين تدريبا جيدا يمكنهم جمع بيانات تكمل الدراسات الاستقصائية المهنية، ولا سيما لتتبع موقع الساحل وخبرة الشواطئ.

خاتمة

إن رصد التحات الساحلي نشاط أساسي للإدارة الساحلية المستدامة، إذ يمكن أن توفر التكنولوجيات الحديثة المسح - ليدار، والتصوير الضوئي، والشبكة العالمية لسواتل الملاحة، والصور الساتلية، والأدوات القوية التي تستخدم الطائرات بدون طيار لقياس التغير في الجداول من الشواطئ المحلية إلى الشواطئ القارية، غير أن التكنولوجيا وحدها غير كافية، وأفضل الممارسات مثل إنشاء خطوط أساس قوية، ودمج أجهزة الاستشعار المتعددة، والحفاظ على جودة البيانات، وإدارة البيانات بصورة منهجية، هي أمور أساسية لإنتاج بيانات ذات مصداقية.