تقييم فعالية الدفاعات الفيضانية القائمة استناداً إلى تحليل أنماط الرنة

الولايات المتحدة: نظام أطلس رقم 14 و الاستثمارات في الهياكل الأساسية

وتنشر الإدارة الوطنية لأجهزة الرادار والغلاف الجوي تقديرات تردد الأمطار في نظام أطلس رقم 14، التي تشكل الأساس لتصميم نظم مياه الأمطار والموجات في جميع أنحاء الولايات المتحدة، وفي أعقاب إعصار هارفي (2017)، الذي أسقط أكثر من مترات الأمطار في أجزاء من تكساس، استخدمت المحللين بيانات نظام أطلس رقم 14 لإظهار أن العديد من المكامن التي تحتوي على مياه متزامنة قد بدأت في الظهور.

اليابان: الهياكل الأساسية المتكررة

وتواجه اليابان بعض أكثر هطول الأمطار كثافة في العالم بسبب التايفونات وواجهة " بيو " الموسمية، وقد أدت شبكتها من " النفقات الأرضية " ، وسدود التحكم في الفيضانات الضخمة، مثل قناة النقل الخارجي في المناطق الحضرية، إلى تحليلات سقوط الأمطار الإحصائية التي جرت في العقود الماضية.

التحديات في التقييمات التي تجرى على أساس الأمطار

ورغم قوتها، يواجه تحليل نمط الأمطار عقبات كبيرة يمكن أن تقوض دقة تقييمات الدفاع عن الفيضانات.

نوعية البيانات وكثافة المحطات

ويتوقف التقييم الدقيق على سجلات سقوط الأمطار الطويلة والمتجانسة، وفي أجزاء كثيرة من العالم - خاصة في البلدان النامية - تتفاوت شبكات قياس الرعايا، وتحتوي السجلات على ثغرات أو تتأثر بانجراف الأجهزة، وحتى في المناطق الغنية بالبيانات، يمكن للجزر الحرارية الحضرية ومواقع القياس المتغيرة أن تُحدث التحيز، كما أن الرادار والبيانات الساتلية لا تزال تحتاج إلى معايرة أرضية ولا تزال غير مؤكدة في التضاريس المعقدة.

Non-stationarity and Climate Change

ويفترض تحليل الترددات التقليدية وجود مناخ ثابت، أي أن إحصاءات سقوط الأمطار في الماضي دليل موثوق به للمستقبل، غير أن تغير المناخ يغير احتمال توزيع الأحداث القصوى، وقد أصبحت أحداث التهطال الثقيل أكثر كثافة وأكثر تواترا على الصعيد العالمي، وتشير الدراسات التي أجراها الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ إلى أن المناخ يمكن أن يزيد من حدة عدم التيقن في كل درجة مئوية من درجات الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة عدد نماذج التذبذبذبذب في المناخ بنسبة ٧ في المائة.

التحضر وتغيير استخدام الأراضي

ولا تحدد أنماط سقوط الأمطار وحدها مخاطر الفيضانات؛ ويلعب استخدام الأراضي دورا حاسما، إذ يزيد التفشي الحضري من السطح غير المهتز، ويعجل حتى من حدوث هطول الأمطار المعتدلة، ويقلل التصريف على الصرف الطبيعي من فعالية الهياكل الأساسية الحالية للتصريف، وبالتالي فإن تحليل سقوط الأمطار الذي يظهر حدوث حادث عاصفة مدته 10 سنوات قد يتصرف، بعد التحضر، على غرار حدث مدته 50 سنة من حيث حجم الأمطار وطول الذروة.

التفاعل بين السواحل والفيضانات الداخلية

وتواجه المدن الساحلية فيضاناً مركباً حيث تتزامن الأمطار الغزيرة مع ارتفاع عواصفها أو ارتفاع المداها، ولا يمكن تحليل نمط الأمطار وحده أن يلتقط هذه التفاعلات؛ ولا بد من وضع إطار متكامل للنمذجة يشمل ديناميات المد والتدفقات، كما أن التقدم المحرز مؤخراً في نماذج مقترنة (مثلاً، نظام SCHISM أو ADCIRC+SWAN) يعالج هذا الأمر، ولكنهما لا يزالان يتطلبان حاسبة.

الاتجاهات المستقبلية: التكنولوجيا والابتكارات في مجال السياسات

تعليم الآلات لأغراض التنبؤ بالمشاكل وتنبؤ المخاطر

فالاستخبارات الأثرية، ولا سيما التعلم العميق، تثور في التنبؤات القصيرة الأجل المتعلقة بسقوط الأمطار وتقييم مخاطر الفيضانات، إذ يمكن للشبكات العصبية التي تُدرَّب على صور رادارية أن تتنبأ بالكثافة التي تطرّق إلى ساعتين قبل أن ترتفع درجة الدقة، وتمنح المشغلين الوقت اللازم لتعديل عمليات البوابة أو إصدار أوامر الإجلاء.

توسيع شبكات الاستشعار وإدماج تكنولوجيا المعلومات

إن شبكة المعلومات عن طريق شبكة " إيوت " تتيح شبكات الاستشعار الكثيفة والخفيضة التكلفة التي توفر مياه الأمطار في الوقت الحقيقي، ومستوى المياه، وبيانات رطب التربة، ويمكن أن تُنشر مقاييس الأمطار الذكية التي تتواصل عبر شبكات الخلايا أو شبكة " لوروا " في الأحياء أو على طول الجذام عند جزء من تكلفة المحطات التقليدية، مع حساب الحوافات، أو هذه أجهزة الاستشعار التي تعمل على إغلاق البوابات أو التلقية.

Incorporating Climate Projections into Design Standards

وتستكمل بلدان كثيرة معايير تصميمها الهندسي لكي تشترط أن تكون الدفاعات الجديدة قادرة على مواجهة هطول الأمطار المكيفة مع تغير المناخ، فعلى سبيل المثال، تتعهد وكالة البيئة في المملكة المتحدة الآن بأن تتضمن جميع مشاريع الدفاع عن الفيضانات الجديدة " بدل تغير المناخ " يزيد من كثافة تصميم الأمطار بنسبة تتراوح بين 10 و40 في المائة بحلول عام 2080، رهناً بتصور الموقع والانبعاثات، وتنظر هيئة إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية في العقود التي تساعد على تحقيق تقدم التوجيه بشأن الهياكل الأساسية.

Community —Based Monitoring and Citizen Science

ويمكن أن يؤدي إشراك المجتمعات المحلية في قياس هطول الأمطار إلى سد الثغرات في البيانات وتحسين التسوية المكانية للتحليلات، وقد استخدمت برامج مثل شبكة " كونراكوز " التعاونية في مجال الراين والهايل والشبكة السنوية في أمريكا الشمالية في إعداد آلاف المتطوعين للإبلاغ عن التهطال اليومي عن طريق قاعدة بيانات على شبكة الإنترنت، واستخدمت هذه البيانات لتنقيح تواتر سقوط الأمطار والتحقق من صحة التقارير الساتلية في المناطق الريفية.

الاستنتاج: بناء القدرة على التكيف من خلال قرارات البيانات - الانحراف

إن تقييم فعالية دفاعات الفيضانات القائمة ليس عملية مستمرة، بل يجب أن تكون عملية مستمرة تتكيف مع أنماط سقوط الأمطار المتغيرة التي يقودها تغير المناخ والنمو الحضري وديناميات استخدام الأراضي، ويوفر تحليل نمط الأمطار الأدلة الأساسية اللازمة لتحديد الحالات التي تكون فيها عمليات الدفاع ناقصة الأداء، وتحديد أولويات الاستثمارات، ووضع نظم تصميم يمكن أن تعالج فيها عواصف الغد، وذلك عن طريق الجمع بين التوقعات التاريخية وبين وضع النماذج المتقدمة، والقدرة على التكيف، والتوقعات الهندسية.

ومع ذلك، فإن التحديات لا تزال حقيقية: ندرة البيانات، وعدم وجودها، والحاجة إلى أطر متكاملة، مما سيتطلب استثمارا مستمرا في شبكات الرصد، وتقاسم البيانات الدولية، والاستعداد لتحديث المعايير مع تطور فهمنا، والمناطق التي تنجح في إدراج تحليل نمط سقوط الأمطار في قراراتها المتعلقة بإدارة الفيضانات ستكون أفضل المناطق التي تكون مستعدة لمواجهة المتطرفات المائية في القرن القادم.