النموذج البيئي للتأثير التغييرات في استخدام الأراضي جيم - التغير المناخي المحلي

(ب) فهم كيفية تأثير تغيرات استخدام الأراضي على تقلب المناخ المحلي أمر أساسي لتحقيق التنمية المستدامة والإدارة البيئية الفعالة، إذ يستخدم الباحثون تقنيات متقدمة للنموذج البيئي للتنبؤ بهذه الآثار وتحليلها، ويوفرون أفكاراً حاسمة تساعد واضعي السياسات على وضع استراتيجيات مستنيرة لتخطيط استخدام الأراضي والتكيف مع المناخ، وبما أن التحضر وإزالة الغابات وتكثيف الزراعة لا يزالان يعيدان تشكيل المناظر الطبيعية في جميع أنحاء العالم، فإن القدرة على وضع النماذج واستباق الاستجابات المناخية المحلية لم تكن أبداً أكثر أهمية.

Introduction to Land Use and Climate Variability

وتمثل تغيرات استخدام الأراضي أحد أكثر التعديلات البشرية مباشرة في مجال التكيف مع المناخ المرتبط به)٢٨٢١(؛ وقد تؤدي أنشطة مثل تحويل الغابات إلى الأراضي الزراعية، وتصريف الأراضي الرطبة لأغراض التنمية، أو توسيع الأسطح الحضرية غير المستقرة إلى تغيير أساسي في الخصائص المادية للأرض، مما يؤثر على تغيرات الطحالب السطحية )الجزء الأكبر من ضوء الشمس(، ومعدلات التبخر، والتصلب السطحي، وتقلبات الحرارة في المناطق الريفية.

Why Local Climate Variability Matters

وعلى عكس تغير المناخ العالمي الذي يعمل على مدى فترات زمنية طويلة وحجم مكاني واسع، يؤثر تغير المناخ المحلي تأثيرا مباشرا على الحياة اليومية والأنشطة الاقتصادية، ويعتمد المزارعون على نوافذ يمكن التنبؤ بها من حيث سقوط الأمطار ودرجات الحرارة للزراعة والحصاد؛ ويجب أن يُحسب المخططون الحضريون للإجهاد الحراري وهروب مياه الأمطار؛ ويحتاج مديرو موارد المياه إلى توقعات محلية دقيقة لتخصيص الإمدادات، ويمكن أن تُضخِّل أو تُخفِّض هذه النماذج المتغيرات، مما يجعل عملية الرصد بواسطة نماذج الرصد الساتلية ذات الاستبانة.

Environmental Modeling Techniques

وقد تطورت مجموعة من التقنيات التكميلية، وكلها نقاط قوة تناسب مختلف النطاقات وأسئلة البحث، وفوق ذلك ندرس النهج الرئيسية.

تحليل البيانات الاستشعار عن بعد

(ب) توفر أجهزة الاستشعار القائمة على السواتل ملاحظات متبادلة باستمرار بشأن الغطاء الأرضي، وصحة النباتات، ودرجة الحرارة السطحية، والآلبدو في قرارات مكانية تتراوح بين مترين وكميات، وتتيح منابر مثل سلسلة سواتل ناسا (NASA) لقياس الإنتاج الأرضي الموحد (Dageter)، ومتغيرات قياس الحرارة السطحية (S Sentinel-2)، وأجهزة الاستشعار التابعة لـ MODIS) إمكانية الباحثين على خريطة تغير استخدام الأرض عبر الزمن.

Climate and Land Surface Models

(أ) نماذج المناخ (مثلاً، نموذج بحوث الطقس والتنبؤ، نموذج نظام الأرض المجتمعي) التي تحفز الديناميات الجوية والرموز الحرارية على المناطق التي يحددها المستخدمون، وتُظهر نماذج سطح الأرض مثل نموذج الأرض المجتمعية أو نموذج نواه - إم بي كحد أدنى، مما يمثل تقلبات الطاقة والمياه والكربون بين التربة والنباتات والغلاف الجوي المرتفع(10).

نظم المعلومات الجغرافية

(أ) توفر نظم المعلومات الجغرافية إطاراً لخزن وتلاعب وتصوير طبقات البيانات المكانية المستخدمة في تحليل تغير استخدام الأراضي ووضع النماذج لها، حيث يُستخدم الباحثون خرائط الغطاء الأرضي التاريخي، وخرائط التضاريس، والبيانات الديمغرافية، ومستويات البنية التحتية لتحديد دوافع التغيير، وتحديد الأنماط المكانية.

Coupled Climate-Land Models

(أ) أن النهج الأكثر شمولاً يدمج نماذج تغير استخدام الأراضي مباشرة في نماذج المناخ الإقليمية أو العالمية، مما يتيح الحصول على ردود فعل ذات اتجاهين: تغير الغطاء الأرضي في الظروف الجوية، وتقلب المناخ بدوره يؤثر على ديناميات الغطاء الأرضي؛ أما نماذج النظام الأرضي (إس إم) في المشروع النموذجي الموحد لتبادل المعلومات (CMIP6) فتشمل استخدام الأراضي وتغيير الغطاء الأرضي كنموذجين أساسيين للتخزين، غير ذلك.

العوامل الرئيسية في تأثير تغير استخدام الأراضي

ولا تؤدي جميع التغيرات في استخدام الأراضي إلى نفس الاستجابة المناخية، إذ تحدد عدة عوامل بدنية والبيولوجية حجم واتجاه تقلبات المناخ المحلية.

السطحي

فالغابات عادة ما تكون ذات دلائل منخفضة (0-10#8211؛ 015) بينما تُعتبر الصحارى والأسطح المغطى بالثلوج انعكاساً كبيراً (0.30#8211؛0.70) ويمكن أن تؤدي عوامل التوازن السطحي المحولة مثل الخرساني، وغالباً ما تؤدي إلى ارتفاع متوسط في عدد المحصول المداري (0.10: 8211؛0) ولكن أيضاً إلى حرق التربة من خلال قياس الأرض الكانتونية.

عملية الإجلاء والحركة

ويمكن للنباتات أن تنقل المياه من التربة إلى الغلاف الجوي، وهي عملية تستهلك الحرارة الكامنة وتبرد الهواء المحيط، وعندما يحل محل الغطاء النباتي بسطح غير صالحة أو تربة محمصة، فإن التهرب من التربة قد يهبط بشكل حاد، مما يؤدي إلى ظروف محلية أكثر دفئاً وجفافاً، وهذه الآلية مركزية في تكوين الجزر الحرارية الحضرية: إذ يمكن أن تكون المدن أكثر رطوبة من المناطق الريفية المحيطة بها، ولا سيما في المناطق الريفية التي ترتفع فيها درجة الحرارة.

السعال السطحي والمساعدة الجوية

وتتسبب النباتات المطوّرة والمباني والطوبوغرافيا المختلفة في حدوث جرّة على الرياح، مما يؤثر على تبادل الحرارة والرطوبة والزخم، وتعاني الغابات من طول شديد في الوطأة (0.5)8211؛2) ويعزز الخلط الاضطرابات في المناخ ويجعل من الانتقال الحرج، وعندما تُطهر الغابات في محاصيل قصيرة أو في الرعي، تتناقص فيها سرعة التقلبات في المناطق الحضرية.

رطوبة التربة والقدرة على التدفئة

ويغير استخدام الأراضي خصائص التربة - التآكل، والمحتوى العضوي، والتعاظم - الذي يؤثر بدوره على الاحتفاظ برطوبة التربة والقدرة الحرارية، ويحل التحضر محل التربة القابلة للزراعة ذات الصلصة المنخفضة، والأسطح المقاومة للمياه التي تنتج حساسية سريعة وقليلا من رطوبة المياه الجوفية، وبالتالي فإن المدن تدفأ بسرعة تحت التدفئة الشمسية وتحافظ على الحرارة أطول بعد غروب الشمس.

دراسات حالات إفرادية وتطبيقات

وتدل التطبيقات العالمية الحقيقية للنموذج البيئي على الأهمية العملية لآثار استخدام الأراضي على تقلبات المناخ المحلية.

التوسع الحضري في المدن السريعة النمو

(أ) الدراسات في مناطق مثل دلتا نهر اللؤلؤ في الصين أو ميغاطنات جنوب آسيا تجمع بين استرجاعات درجة حرارة سطح الأرض بواسطة السواتل وبين نماذج التعبئة WRF/urban canopy: فهي تبين أن درجات الحرارة السنوية في النواحي الحضرية قد زادت بمقدار 0.5#8211؛ 1°C في العقد بسبب تحويل الأراضي وحدها، مع تزايد تواتر أحداث الحرارة القصوى.

إزالة الغابات وخفض معدلات التهطال في الأمازون

وقد ربطت عقود البحث إزالة الغابات على نطاق واسع في حوض الأمازون بانخفاض الأمطار الموسمية المبتلة وطول موسم الجفاف، وتبين نماذج المناخ المصاحبة أن الاستعاضة عن الغابات المزروعة بالمراعي يقلل من التهرب من التحلل من خلال التدفق 25#8211؛ 50 في المائة، مما يضعف التقارب في الرطوبة الذي يحافظ على دورة التكيُّف التي تستهدف المنطقة(#8217)؛ ويحد بعض الآثار المبدئية من الغابات.

التوسع الزراعي والتكثيف في منطقة أمريكا الوسطى

وقد أدى تحويل البراغيث إلى زراعة المحاصيل في الوسط الغربي الأمريكي إلى زيادة الطلاء السطحي وانخفاض التقريب، ولكنه أدخل أيضاً الري على نطاق واسع الذي ينتقل إلى طبقة الحدود، كما أن الدراسات النموذجية التي تستخدم نموذج نظام الأرض المجتمعي تكشف عن تأثير حاد في التبريد يتراوح بين 0.5 و1 درجة مئوية على المناطق المروية خلال الصيف، بينما تؤدي المواد غير المبردة من حيث الحرارة إلى آثار التوتر.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

ورغم التقدم الملحوظ، فإن وضع النماذج البيئية لآثار استخدام الأراضي على تقلبات المناخ المحلية يواجه عدة تحديات مستمرة.

حدود البيانات ومراقبتها

وتتاح بيانات الغطاء الأرضي المرتفع الاستبانة للعديد من المناطق، ولكن ترددها الزمني لا يزال غير كاف لالتقاط التحولات السريعة (مثل الحرق الموسمي، والتعبئة الحضرية) وعلاوة على ذلك، فإن هذه الخواص الفرعية مثل عمق التربة والسلوك الهيدروليكي تعاني من قيود ضعيفة، مما يسهم في عدم اليقين في التبخر ومحاكاة الجرث.

القرار النموذجي والأعباء الحاسوبية

ويتميز التقلبات المناخية المحلية في جوهرها بصعوبة عالية: إذ يمكن أن تولد رقعة من الغابات بجانب حقل المحاصيل درجات حرارة ورطوبة حادة، وفي حين أن نماذج التقلبات الملوِّثة (المباعدة بين سرعة الوصل و4 كيلومترات) يمكن أن تحل هذه السمات، فإنها تتطلب موارد حسابية هائلة، تحد من عدد عمليات التجميع والمحاكاة في السيناريوهات.

الآثار غير المباشرة والآثار المترتبة على الحيازات

ولا تُحدَّد آثار استخدام الأراضي بشكل متدرج دائماً؛ فالتغييرات الصغيرة يمكن أن تُدفع بالشبكة إلى تجاوز عتبة، مما يؤدي إلى استجابات مفاجئة للمناخ، ومن الأمثلة على ذلك عودة الغابات الاستوائية إلى الظهور بسبب انخفاض تباطؤ في مستوى حرج، أو انهيار التخفيف من الحرارة الحضرية عندما يقل الغطاء الأخضر عن 30 في المائة، ويحتاج الحصول على هذه العتبات في النماذج إلى تمثيل قوي لمرونة النظم الإيكولوجية وإلى ردود الفعل الاجتماعية والاقتصادية التي كثيراً ما تكون مفقودة في سيناريوه التعدد التخصصات.

Integration with Climate Change Projects

وستتفاعل التغيرات المستقبلية في استخدام الأراضي مع تغير المناخ العالمي، مما يخلق آثاراً مركبة يصعب تفككها، فعلى سبيل المثال، قد يتضخم الاحترار من انبعاثات غازات الدفيئة في المناطق التي يزيد فيها أيضاً إزالة الغابات من البدو، بينما يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى تعزيز كفاءة استخدام المياه وتغيير التهرب من الأرض.() ويظل نموذج السيناريو باستخدام مسارات اجتماعية واقتصادية مشتركة وتوقعات التركيز التمثيلية وسيلة مهيأة لاستكشاف التفاعلات.

خاتمة

ولا يمكن أن يوفر النموذج البيئي عدسات قوية يمكن من خلالها فهم وتقدير تأثير تغيرات استخدام الأراضي على تقلبات المناخ المحلية، ومن تأثير الجزر الحرارية الحضرية إلى التحولات في الأمطار التي تحركها إزالة الغابات، فإن الأدلة واضحة: القرارات المتعلقة بكيفية إدارة الأراضي لها عواقب مباشرة وقابلة للقياس بالنسبة لسكان المناخ، وما زالت التطورات في الاستشعار عن بعد، والنماذج المناخية العالية الاستبانة، وأدوات التقييم المتكاملة تصقل قدرتنا على التنبؤ بهذه الآثار.