The Use of Hydrographic Surveys in Detecting Submarine Landslides and Geohazards

وتمثل الانهيارات الأرضية المغمورة أحد أهم الأخطار الجيولوجية التي لم تكن مفهومة على الأقل في البيئة البحرية، ويمكن لهذه الحركات الكتلية تحت الماء أن تزيل كميات هائلة من الرواسب - التي تتجاوز أحيانا مئات الكيلومترات المكعبة - وتولد أمواج تسونامي تهدد المجتمعات الساحلية في جميع أحواض المحيطات، وقد ظهرت الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية بوصفها الأداة الرئيسية للكشف عن هذه المخاطر ورسم الخرائط ورصدها.

أساسيات المسح الهيدروغرافي للأخطار الجيولوجية

وتعتمد الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية التي تهدف إلى كشف الانهيالات الأرضية المغمورة على مجموعة من أجهزة الاستشعار الصوتية المنتشرة من السفن السطحية أو المركبات ذات المياه الجوفية المستقلة أو منابر المياه المزخرفة، والهدف الأساسي هو وضع خرائط دقيقة ذات استبانة عالية لعلم المورفولوجيا والهيكل الفرعي للسفن التي تكشف عن وجود أدلة على حدوث إخفاقات في المنحدرات في الماضي أو في المستقبل.

المدافعون عن الكبريت المتعددة

إن أجهزة الإرسال المتعددة الأبعاد هي أفقية من الهيدروغرافيا الحديثة، إذ تُنقل مروحة من الأشعة الصوتية عبر منظار واسع النطاق إلى مسار سفينة المسح، فإن نظم الأشعة فوق البنفسجية تولد سحابات من قياسات الأعماق، وتُظهر التكوينات النموذجية للكشف عن مخاطرة رأسية تبلغ بضعة سنتات، ونماذج أفقية بشأن ترتيب قنانيات الأشعة 1-5 متر.

Side-Scan Sonar

إن السونار الجانبي يكمل الـ إم بي إس من خلال توفير صورة صوتية عالية الاستبانة لجهاز النسيج والتفكير في قاع البحر، في حين أن الـ (إم بي إس) يقيس العمق، يسجل الجانبي كثافة الصوت المتناثر، الذي يكشف عن تقريب وتكوين قاع البحر، وغالبا ما تظهر الرواسب المتناقضة بين الغواصات المختلفة في المناطق الجانبية الكثيفة:

تصنيف الجسم الفرعي

مواصفات الجسم الفرعي تمدد تغلغل المسح تحت قاع البحر باستخدام نبضات الصوت المنخفضة التردد (من 1 إلى 12 كيلوهرتز) لطبقات الرواسب وأجهزة التفجير المُدفونة، وهذه القدرة حاسمة لكشف المستودعات التي يمكن أن تدفن جزئياً بواسطة الرواسب الصغيرة

تحديد مواقع تطهير الأراضي المغمورة

وتتيح الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية الاعتراف بجناح من السمات الجيومورفية التشخيصية التي تشير إلى نشاط الغواصات الأرضية، وتصنف هذه السمات على أساس موقعها في مجمع الفشل وعلاقتها بالمنحدر السابق للفشل.

الرأس سكاربس وكراك التاج

إن شحذ الرأس هو السطح الراكب المائي المتطور الذي يسجل الحد الأعلى من الكتلة الفاشلة، وفي البيانات المتعددة الأبعاد العالية الاستبانة، تظهر ندبات الرأس على أنها قفزات حادة ومرنة تخترق ملامح قاع البحر الموجودة مسبقا، ويدل ارتفاعها واستمرارها على وجود دلائل على الفشل والحجم.

الأعمدة المترجمة وديبريس أفلانشيز

وقد يظل مستوى الرواسب المتخلفة من شح الرأس متماسكا نسبيا (الشرائح المترجمة) أو يفكك في حطام شاهق، وتبدو القطع المحولة كقطع كبيرة أو مسطحة أو ممزقة بلطف، وتنتقل إلى مئات من المترات المتخلفة بينما تحافظ على السلاسل الداخلية.

مؤشرات الاستقرار المتخلف

(أ) أن تُحدّد الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية ظروفاً متخلفة تسبق حدوث انهيار أرضي في المستقبل، وتشمل المؤشرات الرئيسية ما يلي: (أ) ارتفاع مستويات التدرج التي تتجاوز 5 درجات في البيئات الرسوبية؛ (ب) وجود هيدرات الغاز أو تراكمات الغاز الضحلة التي يمكن اكتشافها من خلال الأورام الشهيرة الصوتية مثل التركيز الجغرافي السافر أو البقعة في التربة

دراسات حالة في كشف الأرض الغواصة

وأفضل صورة لفعالية الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية في الكشف عن الانهيالات الأرضية المغمورة وتحديد خصائصها، وذلك من خلال أمثلة موثقة جيداً، حيث توفرت دراسات استقصائية متكررة، أو تشكيلات متطورة للسونار، أو نُهج جيوفيزيائية متكاملة، أفكاراً هامة.

The Storegga Slide: A Benchmark for Paleo-Landslide Mapping

إن منطقة ستوريغا البحرية، الواقعة على الحافة القارية النرويجية، هي واحدة من أكبر الانهيالات الأرضية المغمورة التي تم تحديدها على الإطلاق، حيث يقدر حجمها بـ 500 3 كيلومتر مربع، وبُعد مسافة بعيدة تتجاوز 800 كيلومتر، وقد كشفت الدراسات الاستقصائية غير الهيدروغرافية التي أجريت في الثمانينات والتسعينات، والتي استخدمت أساسا أساليب التأمل المتعددة الأبعاد والزلازل، عن وجود سطح معقد يضم أحداثا متعددة متراكمة من الشرائح تمتد من 1 إلى 30 سنة.

هبوط المطار الجميل: رصد الزمن الحقيقي لفشل سطحي

وفي عام 1979، دمرت الغواصات الأرضية التي أحدثتها أنشطة البناء قبالة الساحل اللطيف في فرنسا امتداد الممر في مطار نيس وولدت تسوناميا محليا تسبب في وقوع وفيات، ولم يُظهر الفشل الأولي سوى نحو مليون متر مكعب من الرواسب، ولكنه بدأ تفاعلا متسلسلا أدى في نهاية المطاف إلى تشريد أكثر من 100 مليون متر مكعب.

الدراسات الاستقصائية في أعماق البحار في خليج المكسيك

وقد كان مركز الدراسات الاستقصائية المائية العالية الاستبانة لتقييم مخاطر الانحلال الأرضي، حيث تبين أن الدراسة الاستقصائية التي أجراها مكتب إدارة الطاقة في المحيط قد رسمت أكثر من 500 من السمات الأرضية الفردية على المنحدر القاري، ويرتبط الكثير منها باضطرابات في القلب المالح وبهدرات الغاز الضحلة.

دور في تقييم المخاطر في تسونامي

إنزلاقات الأراضي المغمورة هي أحد المصادر الرئيسية لأمواج تسونامي، خاصة في المناطق التي تسبب فيها الزلازل في حدوث إخفاقات في المياه العميقة، وتوفر الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية للمكونات المائية الأساسية لنموذج تسونامي، وتؤثر عملية حل ودقة مقياس الدي إي إم على دقة نماذج انتشار الأمواج، وتولدت في عام 1998 عن طريق مسوحات تسونامي في جنوب المحيط.

شبكات الرصد ونظم الإنذار المبكر

ويمثل الانتقال من رسم الخرائط إلى الرصد المستمر تقدما كبيرا في إدارة المخاطر الجيولوجية في الغواصات، حيث تتيح الآن المرصدات المزودة بقاع البحر المزودة بالرقائق، وعمليات المسح المتعددة التي يقوم بها مكتب خدمات الرقابة الداخلية الكشف عن التشوهات المتخلفة في الوقت القريب.

المرصد البحري

شبكات مثل مرصد شبكة المحيطات الكندية وشبكة اليابان المتطورة (شبكة رصد الأرض وشبكة تسونامي) تشمل أجهزة استشعار الضغط ومقاييس التلويث وأجهزة الهيدروفون التي يمكن أن تكشف عن التوقيع الصوتي على إعادة تعبئة الرواسب، وفي حين أن هذه النظم مصممة أساساً لاكتشاف الزلازل وزلزال التسونامي، فإنها توفر أيضاً بيانات مستمرة عن التشريد البحري

Repeat Surveys and Change Detection

وقد استندت استراتيجية رصد مكرسة إلى الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية المتكررة بشأن المنحدرات المعرضة للأخطار الجغرافية، كما أجرى المعهد النرويجي للتكنولوجيا في مجال المسح المتعدد السنوات بشأن الحد الأدنى من الغازات في النرويج منذ عام 2006، مع التركيز على منطقة المنحدرات الأرضية في عام 2004، وحددت نماذج الكشف التي تطبق على نظم الإدارة البيئية المتعاقبة مناطق الفشل الخفيف الذي يميز به الضغط الرأسي (0.1 إلى 0.5)().

التقدم التكنولوجي والاتجاهات المستقبلية

ويتطور ميدان المسح الهيدروغرافي للأخطار الجيولوجية بسرعة، ويقوده تحسين تكنولوجيا الاستشعار، والمنابر المستقلة، وتحليل البيانات.

المركبات ذاتية تحت الماء والجليدات

إن عمليات رصد المياه التي تقوم بها البلدان النامية مثل منطقة كونغسبرغ هيوغين وشركة تيليدين غافيا تقوم الآن بصورة روتينية بمسح أعمق المياه التي تتجاوز ٠٠٠ ٣ متر مع نظم متعددة الأطراف تؤدي إلى حل لاحق بواقع ٥٠ سم، وقدرتها على الطيران بالقرب من قاع البحر )٥-١٠ في المائة من عمق المياه( تنتج بيانات قياسية عن قياس الأعماق أكثر تفصيلا من الدراسات الاستقصائية القائمة على السفن.

تكامل البيانات في الوقت الحقيقي

ويمضي إدماج البيانات الهيدروغرافية في أجهزة الاستشعار الموجودة في الموقع والنماذج الرقمية قدما نحو تقييم المخاطر في الوقت الحقيقي، وعلى سبيل المثال، فإن نظام المعلومات المتعلقة بالأخطار الجيولوجية البحرية الذي وضعته الشبكة الأوروبية للرصد والبيانات البحرية يجمع بين البيانات المتعددة الأطراف، وأساسات تدفق الرواسب، ونماذج الاستقرار المتخلفة لإنتاج خرائط مخاطر دينامية تستكمل مع توافر بيانات جديدة عن المسح.

تعليم الآلات من أجل كشف الأنواع

إن خوارزميات التعلم العميقة تُدرَّب على مجموعات بيانات الهيدروغرافية الكبيرة للكشف والتصنيف التلقائي للمعالم الأرضية، وقد حققت شبكات الهندسة المتطورة التي تُجمع في المحيط معدلات دقة تتجاوز 90 في المائة في تحديد ندبات الرأس وفصائل الحطام في صور الأشعة المكبوتة المتعددة الحزم، ويمكن لهذه الأدوات معالجة هوامش بيانات المسح في ساعات، مما يتيح للرابطة أن تركز على أكثر الملامح أهمية بدلا من ذلك.

خاتمة

إن الدراسات الاستقصائية الديموغرافية التي أجريت في منطقة الساحل، هي بيانات أساسية لفهم وكشف ورصد الانهيارات الأرضية وما يرتبط بها من أخطار جغرافية، ومن الاكتشاف الأولي للإنهيارات الضخمة مثل ستوريغا إلى المراقبة المستمرة للمنحدرات النشطة في خليج المكسيك، والهامش النرويجي،