مقدمة

وتظل الانسكابات النفطية واحدة من أكثر أشكال التلوث البحري وضوحاً وضراراً، إذ إن منطلقات الأفق في المياه العميقة المأساوية في عام 2010 إلى تسربات مزمنة أقل من خطوط النقل البحري وخطوط الأنابيب، فإن إطلاق النفط في البيئة يتطلب الكشف السريع والرصد المستمر للتقليل إلى أدنى حد من الانعكاسات الإيكولوجية والاقتصادية، وكثيراً ما تكون الأساليب التقليدية مثل التفتيش البصري من الطائرات أو السفن محدودة في التغطية المكانية ويمكن أن تعوقها بشدة من خلال الاكتشافات التي حدثت في ظلها بواسطة الواع.

لمحة عامة عن تكنولوجيات الاستشعار عن بعد

والاستشعار عن بعد هو علم الحصول على معلومات عن جسم أو منطقة دون إجراء اتصال مادي، وفي سياق الانسكابات النفطية، تعتمد نظم الاستشعار عن بعد على الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ينعكس أو ينبعث منه خليط المياه النفطية، ويعتمد اختيار جهاز الاستشعار على المنطقة التي تدور فيها موجات الطيف الكهرومغناطيسي المستخدم، وعلى ارتفاع المنهاج، وعلى الظروف البيئية، ومعظم الاستشعار عن بعد الانسكاباتي التشغيلي يندرج في فئتين واسعتين:

وتتراوح المنصات بين الطائرات بدون طيار المنخفضة الطلاء والسواتل الثابتة بالنسبة للأرض، حيث يقدم كل منصة مبادلات مختلفة بين التصريف المكاني والتواتر الزمني والتغطية على نطاق المناطق والتكلفة، فعلى سبيل المثال، يمكن للطائرة الآلية الصغيرة أن تقدم صوراً للاستبانة على مساحة صغيرة في غضون دقائق، بينما يمكن للسواتل في المدار الأرضي المنخفض أن تصور آلاف الكيلومترات المربعة في تمريرة واحدة، ولكن يمكن أن تعيد النظر في نفس المنطقة كل بضعة أيام.

Key Remote Sening Technologies for Oil Spill Detection

أجهزة الاستشعار الضوئية

وتُعد أجهزة الاستشعار الضوئية من بين أكثر أدوات الاستشعار عن بعد وضوحاً، وتُظهر ضوء الشمس في المناطق المرئية (400-700 نانو متر) وشبه الشفرات (00-1300 نانو متر) التي تُنتج في الغلاف، وتبدو البقعة النفطية مختلفة عن المياه النظيفة لأن النفط يُعدل من سمات سطح الماء وضوءه.

رادار ذي فتحة اصطناعية (سار)

ويُعتبر الرادار ذو النطاق الاصطناعي على نطاق واسع بمثابة جهاز كشف عن الانسكابات النفطية من الفضاء والهواء.() ويُنتج عن ذلك خلط بين الموجات المتناهية الصغر والترددات الحرارية في المدار الثابت بالنسبة إلى المياه السطحية (المياه المتطاولة) (الجهاز الاستبانة) (الجهاز الاستبانة الحرارية) (الجهاز الاستبانة) (الجهاز الاستبانة)

أجهزة الاستشعار تحت الحمراء والحرارية

إن أجهزة الاستشعار ذات الأشعة تحت الحمراء تكتشف الإشعاع الحراري المنبعث من السطح، ويمكن أن تغير البقعة النفطية درجة الحرارة السطحية مقارنة بالماء المحيط، وفي النهار يمكن أن يمتص النفط إشعاعا شمسيا أكثر من الماء، ولا سيما الاضطرابات السميكة، ومع ذلك فإن الجزء من الزيت يمكن أن يبرد بسرعة أكبر، ويظهر أحيانا برودة، ومن ثم فإن الكاميرات ذات الأشعة الحمراء الحرارية يمكن أن تكشف عن وجود ورم زئبق في الهواء.

التصوير المتعدد الأطياف والهيبروفي

وتلتقط أجهزة الاستشعار المتعددة الأطياف صورا في عدة مجموعات من الطيف المتباين )من ٤ إلى ١٠( بينما تسجل أجهزة الاستشعار الفائقة الأطياف مئات من النطاقات الضيقة المتاخمة عبر المناطق المرئية القريبة من الحمراء، وقصر نطاق الترددات المائية، كما أن المعلومات التفصيلية عن الطيفات تتيح للمحللين تمييز الزيوت عن المواد الأخرى استنادا إلى خصائص فريدة من نوع الامتصاص والتفكير.

أجهزة الاستشعار عن بعد (الليدار والعاطفة)

وعندما يُلوّن بالضوء فوق البنفسجي، فإن الفلور النفطي - الخفيف في الموجات الأطول - بمطيافات سمية حسب تركيبته، فإن نظم الفلور الفعّال (الكشف عن الاضواء والتدفئة) وكذلك أجهزة الاستشعار الفوقية الفوقية الفوقية الفوقية، يمكن أن تستغل هذه الملكية لكشف النفط حتى في صفائح رقيقة جداً، ولكن بعض الوكالات الوطنية تستخدم أجهزة مراقبة الفلورية.

Advantages of Remote Sensing in Oil Spill Monitoring

Remoteens offers several critical advantages for oil spill monitoring that are difficult to achieve with in-situ measurements or visual observation alone. First, [FLT:]synoptic coverage over vast areas[FL:1] is most significant benefit. A single satellite pass can image thousands of square kilometers, allowing responders to map the full extent of a spill quickly.[Fs]

دراسات حالة وتطبيقات عالمية حقيقية

ديب ووتر هوريزون (غلف المكسيك، 2010)

وقد كانت كارثة الأفق في أعماق المياه أكبر تسرب بالنفط البحري العرضي في التاريخ، حيث أطلقت ما يقدر بـ 4.9 ملايين برميل على مدى 87 يوما، وعبأت مجموعة واسعة من أصول الاستشعار عن بعد، بما في ذلك سواتل رصد الأرض المتواترة (RADARSAT2, TerraSAR-X, COSMO-SkyMed) وسواتل بصرية (MODIS, Landsat) وأجهزة قياسية تعمل على استخدام نماذج الكميات عالية.

بريستيغ سبيل (إسبانيا، 2002)

وعندما غرق الناقل بريستيغ قبالة ساحل اسبانيا، انتشر زيت الوقود الثقيل على آلاف الكيلومترات على طول ساحل المحيط الأطلسي، واستُخدم فريق الرصد التابع لوكالة الفضاء الأوروبية على نطاق واسع لتتبع البقعة العائمة، وساعد الرصد على توجيه جهود التنظيف وتقييم الآثار البيئية، كما أن التجربة أدت إلى حفز الاستثمار في خدمات رصد الانسكابات النفطية الساتلية في أوروبا.

خط الأنابيب الصغيرة وقطع السفن

(ب) إن الانسكابات الصغيرة أكثر صعوبة في الكشف عن هذه المساحات من الفضاء لأن المنطقة المتأثرة قد تكون أصغر من جهاز ساتلي، غير أن السواتل ذات القدرة العالية على الاستبانة مثل GeoEye-1 والماء العالمي - 3 (بصفة 0.3.5 مللي من أجهزة الاستشعار عن بعد) قد استخدمت لتحديد التسربات من أجهزة التصوير وخطوط الأنابيب ذات المدار الثابت في جميع أنحاء العالم.

التحديات في مجال الاستشعار عن بعد من أنبوب النفط

(أ) على الرغم من القدرات الموصوفة، فإن الاستشعار عن بعد ليس حلاً كافياً، بل إنه ينطوي على تحدٍ كبير من استخدامات السواتل ([الاستبانة]: يمكن أن يكون هناك تحليلات ذات حجم عالٍ أو أكثر من حيث سرعة الأشعة دون الحمراء].

الاتجاهات المستقبلية والتكنولوجيات الناشئة

أما ميدان الاستشعار عن بعد لاكتشاف الانسكاب النفطي فيتطور بسرعة، ويقوده تحسين أجهزة الاستشعار، وخوارزميات تجهيز البيانات، والأساليب التحليلية مثل التعلم الآلي، ويتمثل أحد الاتجاهات الرئيسية في انتشار السواتل [المتكررة فيما يتعلق بالمياه المدارية: 1].

(أ) أن تُطبَّق على الكشف عن الانسكابات النفطية وتصنيفها، وأنماط التوليد الاصطناعية (الشبكة الوطنية) والنماذج الجامدة للتعلم عن طريق التوليد (الشبكة) والصورة البصرية التي تُدرَّب على بيانات واسعة النطاق عن النفط (الفريق) وأنماط الارتقاء التي تُحدِّد فيها البيانات ذات الدقة والسرعة العالية.() وعلى سبيل المثال، وضع الباحثون نماذج تُعَدِّدُ الصورُ الصورُ التي تُ في شكلَتُها

(ب) يمكن نشر المركبات الجوية غير المأهولة والنظم المستقلة ذاتياً بشكل أسرع ويمكن الحصول عليها، وتجهزها حمولات مدمجة بصرية وحرارية، بل وحتى حمولات خفيفة الوزن، ويمكن نشر المركبات فوق البنفسجية بسرعة من أجل الاستجابة المحلية، وتغطي مساحة تبلغ بضع مئات من الكيلومترات المربعة لكل رحلة.

وتتجه أجهزة الاستشعار المتقدمة للتنبؤات بالهيبر والفلورية ] نحو النشر الفضائي، وسيؤدي برنامج رسم الخرائط والتحليل البيئي القادم من ألمانيا، وبعثة التكنولوجيا الحيوية في مجال البيولوجيا والجيولوجيا السطحية التابعة لناسا المزمع القيام بها في العقد المقبل، إلى زيادة القدرة على إحداث الاحتياطات الفائقة في العمليات الروتينية.

وسيستمر تحسين التكامل مع ] نظم ونماذج الرصد في المحيط ]، وسيستمر تحسين بيانات الاستشعار عن بعد مع تيارات المحيطات، والتنبؤات بالرياح، ونماذج المصير الكيميائي في تمكين المستجيبين من التتبع التنبؤي، ويساعدهم على تخصيص الموارد على نحو فعال، ويجري تطوير خدمات جديدة للبيانات في الوقت القريب، مثل دائرة رصد البيئة البحرية في كوبرنيكوس، التي تقدم توقعات بشأن الانسكابات النفطي والانجرافي.

وبصفة عامة، يكمن مستقبل الاستشعار عن بعد عن بعد عن طريق الانسكاب النفطي في نظم متعددة الأشكال ومتعددة الأطقم، ونظم مدعومة من منظمة آي آي تقدم معلومات في الوقت المناسب ودقيقة وقابلة للتطبيق إلى صانعي القرار، ومع انخفاض تكاليف أجهزة الاستشعار وتجهيز البيانات، ستصبح هذه الأدوات أكثر سهولة للبلدان النامية ووكالات الاستجابة الأصغر، مما يحسن الاستعداد العالمي لحالات الطوارئ الناجمة عن تسرب النفط.

خاتمة

فتقنيات الاستشعار عن بعد قد تحولت بصورة أساسية في طريقة اكتشاف الانسكابات النفطية ورصدها وإدارتها، ومن المنظور العالمي لسواتل البحث والتفاصيل المحلية للكاميرات الحرارية التي تبثها الطائرات بدون طيار، توفر هذه الأدوات مراقبة سريعة ومتبادلة ومستمرة للنفط في البحر، وفي حين أن التحديات مثل الحوادث الإيجابية الكاذبة، والقيود المفروضة على الحلول، والحاجة إلى تحليل متخصص، فإن أوجه التقدم الجارية في مجال عمليات الاستشعار عن بعد، والعقبات التي ثبتت أنها تحدث على نطاق السواتل، وما هو إلا من حيث القيمة.