المسح الهيدروغرافي في مناطق جزر البركان: التقنيات ودراسات الحالات الإفرادية

ومن التطورات الملحوظة الجمع بين البوليسترين متعدد الكلور وتصوير عمود المياه، مما يسمح للمساحين بكشف عموم الغاز (الميثان) الذي يرتفع من فتحات الحرارة المائية أو الانفجارات النشطة، مما يوفر الوعي في الوقت الحقيقي بالنشاط البركاني الغواص، ويمكن أن يؤدي الضوضاء من هذه الأعمدة إلى تدهور العائدات الصوتية، مما يتطلب خططاً للمسح التكييفي وتوخياً للتجهيز بعد الولادة.

Side-Scan Sonar (SSS)

وفي حين أن الأشعة المقطعية توفر العمق، فإن السونار الجانبي ينتج صورة عن النسيج والمورفيولوجيا في قاع البحر، وفي المناطق التي تعمل بنشاط بركاني، فإن طيور السواس في أنواع مختلفة من تدفق النفايات: البهوي المزروع، واللوحة، والمنحدرات من قاع البحر، كثيرا ما تكون فعالة للغاية في كشف الحطام أو المخلفات الأرضية الأثرية التي قد تكون قد أزعجت بسبب التدفقات الجانبية.

Airborne Lidar Bathymetry (ALB)

وفي المياه الضحلة المحيطة بالجزر البركانية، يمكن لنظم الليدار المحمولة جوا أن ترسم بسرعة قاع البحر من الطائرات باستخدام نبضات الليزر ذات الموجة الخضراء، وهذا أمر ذو قيمة خاصة بالنسبة لرسم الشعاب المرجانية، وأسرة الأنهار البحرية، والتحات الساحلي الذي يميز العديد من الجزر البركانية الاستوائية مثل تلك الموجودة في جنوب المحيط الهادئ، ويمكن للشركة أن تحقق معدلات التغطية أسرع بكثير من الدراسات الاستقصائية التي تجرى على السفن.

مركبات تحت الماء ذاتية الصلاحية وأجهزة غزلان

(أ) لا غنى عن المركبات ذات العجلات البركانية التي تُجمع فيها الغواصات المأهولة أو المركبات التي تعمل عن بعد بطيئة جداً أو خطرة؛ أو مركبات مثل RMUS ، أو

وقد أحدثت البروتوكولات المتطورة التي أجريت في عام 2022 والتي كانت تسونامي أثراً على المحيط الهادئ بأكمله، وفي أعقاب ذلك، أجرى فريق دولي مسحاً هرمياً في حالات الطوارئ باستخدام مزيج من قياس الأعماق بواسطة السواتل، وخط السونار المتعدد المقاييس من R/V [(FLT:0]Tangaroa، وكشفت الدراسة الاستقصائية عن وجود 200 نموذج موثق.

دراسة حالة: هاواي - منحدرات كيليوا الفرعية

وبالإضافة إلى المثال المعروف جيدا الوارد في المادة الأصلية، تقدم هاواي حالة رصد طويلة الأجل، كما أن مرصد البركان التابع لوكالة الولايات المتحدة الأمريكية، بالتعاون مع وكالة الفضاء الوطنية، قد يُجري دراسات استقصائية سنوية متعددة الأطراف عن الساحل الجنوبي للجزيرة الكبيرة، تغطي امتداد الغواصات للمناطق الشائكة في كليوريا، وفي عام 2018، خلال عملية تضاؤل المناطق الساحلية المنخفضة، شملت دراسات استقصائية عن المياه الجوفية.

دراسة الحالة 3: سانتوريني - رصد كالديرا التي لا تصلح (اليونان)

وبالإضافة إلى ذلك، أشارت المادة الأصلية إلى سانتورني: بعد الاضطرابات التي شهدت تضخما كبيرا في طابق الكالسلدرائية، أنشئت شبكة كثيفة من الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية المتكررة، باستخدام نظام استشعارات متعددة الاستبانة عالية الاستبانة، وجهاز استشعار للضغط الموزع بالفولط، كشف العلماء عن التحلل الكمي للأرض: فقد ارتفع مستوى قياس السعر الحراري بنسبة تصل إلى 14 سم خلال الاضطرابات.

دراسة الحالة الإفرادية ٤: جزر الكناري - عدم الاستقرار والهزّار التسونامي

وقد كانت جزر تينريف ولا بالما والهيرو معروفة بانهيارات النكهة الكارثة، وكانت الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية ذات أهمية أساسية لفهم بركان كوم فيجا في لا بالما، حيث تبين أن الانفجار الذي وقع في عام 2021 قد أثار اهتماما متجددا باستقرار المنحدرات البحرية.

دراسة الحالة الإفرادية ٥: آيسلندا - البركاني دون الإقليمي والخفيف

وكثيرا ما تمتد النظم البركانية في أيسلندا تحت الجليد أو إلى الفهود الضحلة، ويتطلب المسح الهيدروغرافي هنا استخداما متكاملا لمسح اللدمار الجوي في أسطح الجليد وتعدد الحزمة القائمة على السفن في المياه القريبة من الشاطئ، وفي عام 2010، أدى انفجار أحواض إيجافجالوجول المزودة بالبلازما الجليدية إلى إنتاج كميات ضخمة من الفول السوداني المزودة بأجهزة استطلاعية.

التحديات والحدود في الهيدروغرافيا البركانية

ويطرح العمل في المناطق الجزرية البركانية عقبات تتجاوز العمل الهيدروغرافي العادي، وتشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

• Safety of operations:] Active eruptions can create sudden shoaling, explosive gas release, or ballistic hazards. Vessels must have real-time access to volcano monitoring data and maintain exclusion zones.
• Extreme topographic relief:] very steep slopes (often ⁇ 45°) cause acoustic shadow zones and multipath interference, degrading sonar data quality.
• Data gaps in very shallow areas:] Surf zone and intertidal areas are often unmapped by traditional vessels. Here, deepymetric lidar, unmanned surface vessels (USVs), and drone photogramry are increasingly used.
• ] Theurbidity and gas sbes:] Volcanic sediment and gas bubbles attenuate acoustic signals, reducing range and accuracy.
• Geodetic referencing:] Volcanoes deform rapidly.
• Post- processing complexity:] The complex topography requires careful manual editing of deepymetric surfaces to remove artifacts from steep slopes, while subbottom profiler data often contain multiples from hard lava flows.

طلبات تتجاوز الملاحة

وفي حين تشير المادة الأصلية إلى الملاحة والتأهب للكوارث، فإن المسح الهيدروغرافي الحديث في الجزر البركانية يخدم قطاعات أخرى عديدة:

تسونامي للنمذجة والإنذار المبكر

وقد تم في المناطق الجزرية البركانية، وفي مناطق الجزر البركانية، تعطل آليات متعددة، وتفجيرات بركانية، وشبكات ذات قدرة عالية على الاستبانة للتدفقات المتدفقة )١٠ أم جرا( لتحفيز موجات الأمواج، مثلا، تولدت أمواج تسونامي الأناك كراتاو المثبتة في اندونيسيا نتيجة انهيار نكهة في مضيق سوندا.

استكشاف الموارد الحرارية الأرضية

وكثيرا ما تستضيف البراكين المغمورة نظما ذات حرارة عالية يمكن استغلالها في الطاقة الحرارية الأرضية، وقد تبين من الدراسات الاستقصائية التي تستخدم مركبات مستقلة تحت الماء تحتوي على مغنطيسيات ومجسات كيميائية أن مصادر الحرارة وممرات السوائل، وفي حين أن الدراسات التجريبية لم تكن تجارية بعد من اليابان ونيوزيلندا وأيسلندا جدوى رسم خرائط للمستودعات الحرارية الأرضية المحتملة تحت قاع البحار.

رسم خرائط الموئل وحفظه البحري

وكثيرا ما تكون قاعات البحر البركانية هي بؤر ساخنة للتنوع البيولوجي، حيث تستضيف مجتمعات فريدة من الكائنات الكيماوية الاصطناعية حول المنافذ وموائل شلالات الأخشاب، ويمكن استخدام بيانات المساندة المتعددة الأبعاد لتصنيف المهابط الفرعية (اللافا المهتر والرواسب والفركات) والتنبؤ بتوزيع الأنواع، وفي الاحتياطي البحري لغلاغوس، حددت الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية جبال بحرية جديدة، وهي حماية قروية مقترحة.

Cable and Pipeline Route Engineering

ويجب أن تتجنب الكابلات وخطوط الأنابيب المغمورة التي تدار بالقرب من الجزر البركانية مناطق تدفق الحمم النشط أو المناطق المسببة للخطأ أو المنحدرات الشديدة الارتحال التي تتدفق الحطام، وتوفر الدراسات الاستقصائية الهيدروغرافية التقييم الجيوي للمخاطر اللازمة لتخطيط الطرق، وقد استخدمت دراسة استقصائية أجريت مؤخرا في منطقة كانتريا غران مزيجا من البوليسترين متعدد الكلور وجانبا عميقا لتحديد النافذ التي تتجنبها بعد ذلك تكاليف جديدة من الكابل.

التكنولوجيات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

ويوعِد العقد المقبل بتقدم كبير في كيفية مسح المناطق الجزرية البركانية الهيدروغرافيا.

الترسبات السطحية المستقلة وشبه المياه

ويمكن أن تغطي الأسطول من المركبات الحربية الصغيرة والمركبات ذات القاذورات المنسَّقة المناطق الأكبر حجماً من السفن الوحيدة، أما برنامج تريدر التابع للبحرية الأمريكية والمشاريع الممولة من الاتحاد الأوروبي مثل Swarm of Hydrographic Vehicles فهي اختبار الخوارزميات من أجل دمج البيانات في الوقت الحقيقي، وعمود إعادة تخطيط البعثات.

Baterived Satellite-Derived Bathymetry (SDB)

إن تحسين الخوارزميات من أجل استخلاص عمق المياه من الصور الساتلية )مثلا، سينتينيل - ٢، بلانيت( يحقق الآن استحقاقات تتراوح بين ١ و٢ متر في مياه ضحلة، وعلى الرغم من أن هذه التكنولوجيا لم تكن مناسبة بعد للدراسات الاستقصائية على مستوى الملاحة، فإن سد الثغرات بين الدراسات الاستقصائية للسفن وتقديم تحديثات سريعة بعد الانفجارات التي تخلق أرضا جديدة أو تغيرا في السواحل، وهذه التكنولوجيا واعدة بشكل خاص بالنسبة للدول الجزرية النائية التي لديها موارد محدودة من المسح.

نقل البيانات في الوقت الحقيقي

ويمكن الآن لمستشعرات قاع البحار (قياسات الضغط، والسيزمومرات، والهاتف) نقل البيانات عن طريق وسائل الصوت إلى الطفافات السطحية مع إعادة تشغيل السواتل، مما يتيح رصد التشوهات البركانية والنشاط الحراري الهيدرولوي في الوقت القريب، ويتيح دمج هذه الشبكات المستشعرة مع بيانات المسح الهيدروغرافي للربط بين التغيرات الجيوفيزيائية التي لوحظت في عرض البحر.

تعليم الآلات من أجل الحصول على شهادة

وقد أصبح التصنيف الآلي للمعالم البركانية من بيانات السونار ممكناً، ويمكن للشبكات العصبية الثورية أن تحدد أنواع تدفق الحمم وأضلاع الحفر وميادين التهوية من قياس الأعماق والخلفيات في وزارة العلوم والتكنولوجيا والبيئة، مما يقلل من العمل اليدوي لرسم خرائط المناطق الواسعة، وقد طبقت النماذج المدربة على بيانات هاواي بنجاح على البيانات الواردة من جزر الأزور، مما يدل على إمكانية نقلها.

الاستنتاج: دور الهيدروغرافيا المتطور في التخفيف من المخاطر البركانية

إن تعقيد ودينامية المناطق الجزرية البركانية تتطلبان إجراء دراسات هيدروغرافية أكثر من مجرد إعداد الخرائط، ويجب إدماجها في برامج الرصد المتعددة التخصصات التي تجمع بين الجيولوجيا والجيوفيزياء وعلم المحيطات وإدارة الطوارئ، وتبين دراسات الحالة التي أجريت في تونغا وهاواي وسانتوريني والكانتورين وآيسلندا أن الدراسات الاستقصائية المتكررة التي تقترن بقدرات الاستجابة السريعة هي أمور أساسية لفهم المخاطر والتخفيف منها.

ومع أن مركبات الاتحاد الأفريقي في مجال النفط أصبحت أكثر قدرة وكلفة ومع اكتمال أدوات التعلم بواسطة السواتل والأجهزة الآلية، فإن الحواجز التي تحول دون جمع البيانات على مستوى عال ستنخفض، وينبغي للحكومات والمنظمات الدولية مثل المنظمة الهيدروغرافية الدولية واللجنة الأوقيانوغرافية الحكومية الدولية أن تعطي الأولوية لرسم خرائط المناطق الاقتصادية الخالصة للجزر البركانية، التي لا يزال الكثير منها غير مقصود، والدفع النهائي ليس فقط هو توفير الملاحة المأمونة والتنبؤات بأمواج تسونامي الأفضل، بل أيضا حماية النظم الإيكولوجية الفريدة.

For further reading: The NOAAHdrographic Services Division] provides resources on survey standards; the USGS Volcano Hazards Program] publishes monitoring data; and the ] International Hydrographic Organization guidance on specifications.]