ومن بين أهم التحديات البيئية في القرن الحادي والعشرين، التي تهدد المناطق الساحلية الكثيفة السكان، والهياكل الأساسية الحيوية، والنظم الإيكولوجية الهشة، والاقتصادات العالمية، وقد يُعد العلماء في الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، الذين يمكن أن يرتفعوا من مستوى البحر العالمي، حيث يصل عددهم إلى متر واحد في إطار سيناريوهات عالية الانبعاثات، بينما يُطالب بالتحات بالفعل بآلاف الهكتارات من الأراضي سنويا، كما أن هناك نماذج سليمة في الوقت المناسب، لرصد عمليات التكيُّف التي لا يمكن الاستناظر فيها.

دور الاستشعار عن بعد في الإدارة الساحلية

ويشير الاستشعار عن بعد إلى الحصول على معلومات عن سطح الأرض دون اتصال مادي مباشر، عادة عن طريق أجهزة الاستشعار المثبتة على السواتل أو الطائرات أو المركبات الجوية غير المأهولة، بخلاف الدراسات الاستقصائية الأرضية التقليدية، التي تتسم بكثافة اليد العاملة، ومحدودية المكان، وكثيرا ما تكون غير متكافئة، يتيح الاستشعار عن بعد تغطية ذات نطاق متبادل، واتباع نسق زمني، وقدرات متعددة الأطياف تلتقط تقلبات واضحة وغير قابلة للفحص.

وتعتمد الإدارة الساحلية على بيانات خط الأساس الدقيقة وكشف التغيير لإبلاغ القرارات المتعلقة بحماية السواحل، وتخطيط استخدام الأراضي، وحفظ الموئل، والحد من مخاطر الكوارث، ويسهم الاستشعار عن بعد بصورة مباشرة في هذه الأنشطة عن طريق تقديم نماذج عالية الاستبانة للارتقاء الرقمي، والمواقع الساحلية، ومؤشرات الغطاء النباتي، وقياسات مستوى المياه، علاوة على ذلك، فإن إدماج الاستشعار عن بعد في نماذج التحات الجغرافية يتيح التكيف في المستقبل

منابر الاستشعار عن بعد الرئيسية

وتشكل مجموعة متنوعة من البرامج والمجسات أساس الاستشعار عن بعد الساحلي الحديث، حيث توفر كل تكنولوجيا نقاط قوة متميزة في مجال القدرة على التسويق والتغطية والقياس، كما أن استخدامها مجتمعا يوفر صورة شاملة للتغيير الساحلي.

النظم الساتلية

وتوفر السواتل أوسع نطاق للتغطية المكانية وأطول السجلات الزمنية، حيث يمكن للعديد من البعثات أن تمتد لعقود، كما أن أجهزة الاستشعار الضوئية، مثل تلك الموجودة على متن سلسلة Landsat (منذ عام 1972) وسحبات الشواطئ المتعددة الأطياف التي تستخدمها وكالة الفضاء الأوروبية في شكل سحابات مرئية وشبه زراعية.

وتعطي أجهزة الاستشعار ذات العجلات الاصطناعية، مثل أجهزة الاستشعار التي تستخدم في سواتل رصد المحيطات - ١ في أوروبا، والنبضات المصغرة التي تطلق على الموجات المغلقة، وقياس الإشارة المبعثرة، وتمكين جميع الأشعة، والتصوير اليومي والليلى، وتعطي منطقة الوصل قيمة خاصة لاكتشاف التغيرات في السواحل، ورسم خرائط الشبه السطحية - ٦، ورصد الانسكابات النفطية أو السواحل.

النظم الجوية: LIDAR و Photogrammetry

(ب) استخدامات " مسح سطحي ومسح أحواض المياه " (LIDAR) باستخدام قشور الليزر من الطائرات لتوليد دراسات استقصائية عالية الاستبانة للمناطق الساحلية، ويمكن للشركة المحلية لدراسات المياه أن تكتشف تغيرات في عدد قليل من المسافات، مما يجعلها معياراً للذهب لرصد حجم الشواطئ، وعلم المورف، وتراجعاً عن الكتل.

(ج) التصوير الفوتوغرافي الجوي، باستخدام الصور المتداخلة التي التقطت من الطائرات أو الطائرات بدون طيار، ينتج سحابات من الطرازات المرخصة وسحب من نقطة ال3D عن طريق المقاييس من حيث الهيكل ومن الحركة، وفي حين أن القياس الضوئي يقل دقة عن المقياس المستخدم في المناطق النباتية، فإن قياس الصور يقدم تكلفة أقل ومرونة أكبر للدراسات الخاصة بالمواقع، ولا سيما عندما يقترن بالأشعة فوق البنفسجية.

مركبات جوية غير مأهولة

وتُحدث المركبات الجوية غير المأهولة أو الطائرات المسيرة ثورة في رصد المناطق الساحلية عن طريق سد الفجوة بين الدراسات الاستقصائية الأرضية والرصد الساتلي، وتُعدّ هذه المركبات بكاميرات عالية الاستبانة، أو أجهزة الاستشعار المتعددة الأطياف، أو وحدات البيوت ذات الوزن الخفيف، ويمكن للطائرات بدون طيار أن تُسجِّل الشواطئ، والمنحدرات، والمصابات بالتدفقات المكانية الدقيقة جدا (المستوى المركزي) والمطلاب، والمتطلبات.

تقنيات محددة لرصد التآكل الساحلي

ويتجلى تآكل السواحل في تراجع السواحل وفقدان الرواسب في الحجم، والتغيرات في أراض ساحلية، ويتيح الاستشعار عن بعد قياسا دقيقا لكل من هذه الجوانب من خلال تقنيات تحليلية متخصصة.

Shoreline Change Detection

ومن بين أكثر التطبيقات شيوعا استخراج ومقارنة مواقع السواحل من صور السلسلة الزمنية، وعادة ما تحدد خطوط التسوق بملامح خطوط المياه، مثل خط المياه المرتفع أو الحدود الرطبة، وتستخرج باستخدام أساليب آلية مثل الكشف عن الحواف، ومعدل الاختلاف الطبيعي في المياه، أو التصنيف المشرف عليه.

تحليل المقاييس مع نظم الإدارة البيئية

ويمكن تغيير بيانات الارتفاع من المعهد الوطني لبحوث التنمية الاجتماعية، أو الدراسات الاستقصائية للأشعة فوق البنفسجية، أو الدراسات الاستقصائية للأشعة فوق البنفسجية، مع مرور الوقت لحساب التآكل وحجم الاستحقاق، ويشمل ذلك تسجيل نماذج الارتفاع الرقمي من مختلف الأكواخ، وإزالة التحيزات المكعبة المنهجية، وحساب التغير الصافي في تخزين الرواسب.

النقل بالسل ورصد الاعتقال

ويمكن للاستشعار عن بعد أيضا تتبع الأعماق الرسوبية وأنماط النقل البري الطويل باستخدام الصور البصرية، وتقدَّر تركيزات الرواسب المؤجلة من قياسات التجليات الساتلية في إطارات مرئية وشبه خاضعة للأشعة، مع قياس العينات الموجودة في الموقع، وقد يُبيِّن تحليل السلاسل الزمنية لمدى عمق الرواسب والتوجيه فهم مسارات الرواسب وآثار ملامح التحات النهرية، أو التفريغات ذات التأثيرات المشابهة.

رصد ارتفاع مستوى سطح البحر بالاستشعار عن بعد

إن ارتفاع مستوى سطح البحر ظاهرة عالمية تتسم بتفاوتات محلية عميقة بسبب تدني الأراضي، وتيار المحيطات، والآثار الجاذبية، فالاستشعار عن بعد يوفر الوسيلة الوحيدة لقياس الاتجاه العنيف العالمي والأنماط الإقليمية على حد سواء بقدر كاف من الدقة.

ساتل التأشيرة

ومنذ إطلاق الساتل توبكس/بوسيدون في عام 1992، قامت سلسلة مستمرة من سواتل التأجير بقياس الارتفاع السطحي في البحر مقارنة بنقطة مرجعية من نوع " الشفاه " ، كما أن البعثة الحالية، Sentinel-6 Michael Freilich، تستخدم جهازاً للأشعة الرادار مع تصميم دقيق على المدار لتحقيق الدقة في غضون 2-3 سنتيمتر.

التكامل مع قاذفات يدوية ونظام تحديد المواقع

وتضع قياسات التأجير في السواتل ارتفاعا سطحيا في سطح البحر بالمقارنة مع مركز الأرض للكتل، ولكن المناطق الساحلية تتطلب مرجعا عموديا محليا.كما أن قياسات الإيدي توفر سجلات طويلة الأجل لمستوى سطح البحر مقارنة بالأرض، ومع ذلك فإنها تخضع للحركة الأرضية العمودية (التبعية أو الارتفاع) التي يمكن أن تؤدي معدلات الارتفاع المطلق.

قياسات الجاذبية والميزانية الجماعية

وتقيس بعثات GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) وGRACE-FO التغيرات في ميدان الجاذبية الأرضية الناجمة عن إعادة التوزيع الجماعي، بما في ذلك نضوب الغطاء الجليدي والمياه الجوفية، وتقييد هذه البيانات مساهمات الجليديات وورقات الجليد في ارتفاع مستوى سطح البحر، وتساعد على فصل آثار التوسع الحراري (القيمة) عن الإضافة الجماعية (الإسقاطات المتعلقة بالتكيف بين المناطق الساحلية).

إدماج الاستشعار عن بعد في نظام المعلومات الجغرافية والنماذج الافتراضية

وتنشأ القدرة الحقيقية للاستشعار عن بعد عندما تدمج البيانات المتعددة المراحل في بيئة نظام المعلومات الجغرافية لنموذج التغير الساحلي في المستقبل، وعلى سبيل المثال، فإن نماذج تغير سطح البحر التي تؤثر على نموذج المرشات (SLAMM) تستخدم بيانات الارتفاع، ومعايير المد والتراكم، ومعدلات الاستحقاق للتنبؤ بهجرة الموائل في إطار سيناريوهات مختلفة من مستوى البحر، كما أن نماذج تغير السواحل تتضمن معدلات تآكل تاريخية، وتحولات في موازينات النظم الإيكولوجية إلى مواقع مستقبلية.

دراسات حالات إفرادية وتطبيقات

وقد تم بنجاح نشر الاستشعار عن بعد في مختلف المناطق الساحلية في جميع أنحاء العالم، وفي دلتا نهر ميسيسيبي، وهي منطقة تشهد بعض أعلى معدلات فقدان الأراضي في الولايات المتحدة، أجرى تحليل لجداول زمنية لصور لاندسات وسار تقييما كميا للتحول إلى المياه المفتوحة وأولويات إعادة إنتاج المدونات في بنغلاديش، كشفت معدلات تذبذبذب السواتل ودرجة المد والجزر عن ارتفاع في الصورة الأشعة دونية في الجزر بمقدار 10 ملم/سنة.

الحدود والتوجيهات المستقبلية

ورغم مواطن القوة التي يتمتع بها الاستشعار عن بعد، فإن الغطاء النائي لا يزال يشكل تحديا مستمرا بالنسبة للمستشعرات البصرية، رغم أن تزايد توافر خدمات البحث عن المعلومات الإدارية الخاصة يوفر بديلا عن جميع أنواع الأشعة، كما أن المبادلات القائمة على الحل المكاني موجودة؛ وقد تفوت التغطية العالمية من السواتل المتوسطة الاستبانة (10-30 مترا) سمات تآكلية دقيقة النطاق هامة للإدارة المحلية، كما أن العيار والتثبت يتطلب بيانات عن الحقيقة الأرضية التي كثيرا ما تكون متفرقة في الطلب.

وتشمل التطورات المستقبلية أجهزة استشعار للأشعة الفائقة التي يمكن أن تميز أنواع الرواسب والمواد العضوية، والمنابر المدارية مع حلول للمتر دون الإقليمي للتطبيقات التجارية، واستخراج السمات الآلية التي يقودها آي، وسيمكن إدماج البيانات الساتلية والجوية وبيانات الغلاف الجوي فوق العالي في الوقت الحقيقي القريب من نظم الإنذار المبكر من التحات والتأثيرات على العواصف، ومع نضج التكنولوجيا، سيصبح الاستشعار عن بعد أكثر تكاملاً مع القدرة على مواجهة المناطق الساحلية، مما يوفر عمليات الرصد المناخية المستمرة العالية الاستبانة اللازمة.

خاتمة

وقد أدت تقنيات الاستشعار عن بعد إلى إحداث تحول جوهري في رصد التحات الساحلي وارتفاع مستوى سطح البحر، ومن المنظور العالمي لطب الوقت بواسطة السواتل إلى الدقة المحلية لشبكة " ليدار " ، فإن هذه الأساليب توفر بيانات حاسمة تدعم الفهم العلمي والإجراءات المتعلقة بالسياسات، إذ أن الجمع بين المحفوظات الساتلية الطويلة الأجل والأدوات التحليلية المتقدمة وتكنولوجيات الاستشعار عن بعد توفر فرصا غير مسبوقة لتتبع التغير في الهياكل الأساسية في جميع أنحاء العالم والتنبؤ به وتحات به والتصدي له.