Table of Contents

قصة الثلج المتشابكة: لماذا يجب أن نراقب العالم

إن مشاهدات الغلاف الجوي المتجمدة هي أكثر من الأنهار المجمدة؛ وهي مكامن شاسعة للمياه العذبة، وأجهزة تنقيب عن المناظر الجبلية، وإحدى أكثر مقاييس الحرارة في كوكب محترق؛ وقد قام العلماء منذ عقود بتوثيق نمط عالمي من التراجع، وهو ما يسهم مباشرة في ارتفاع مستوى سطح البحر، ويعطل إمدادات المياه الإقليمية، ويتسبب في مخاطر طبيعية مثل الفيضانات التي تنجم عن البحيرات الجليدية (GLOFS).

ما هو الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل لعلم الجليد؟

والاستشعار عن بعد بواسطة السواتل هو علم الحصول على معلومات عن الأرض المتجمدة؛ السطح دون اتصال مادي باستخدام أجهزة الاستشعار المثبتة على منابر المدار، وبالنسبة للرصد الجليدي، تكشف هذه أجهزة الاستشعار الإشعاع الكهرومغناطيسي التي تنعكس أو تنبعث من الجليد والثلج والصخر، وتتمثل الميزة الرئيسية في التغطية المكانية: يمكن للسواتل الواحدة أن تصور آلاف الكيلومترات المربعة في دقائق، وعلى مر السنين.

أجهزة الاستشعار الضوئية

Forphtical sensors, like those on Landsat, Sentinel-2, and ASTER, capture reflected sunlight in the visible and near-infrared portions of the spectrum. These data are invaluable for mapping glacier boundaries, monitoring snow cover extent, and detecting changes in surface features. The long archival record of Landsat, going back to 1972, provides a unique historical baseline.[FLT:]

أجهزة الاستشعار الحرارية ذات الأشعة تحت الحمراء

يمكن أن تحدد أجهزة الاستشعار الحرارية (مثلاً، MODIS، لاندسات TIRS) الإشعاع الحراري، مع كشف أنماط درجات الحرارة السطحية، وعلى ضوء الجليد، يمكن لهذه البيانات أن تحدد رقائق دافئة حيث يكون الانصهار نشطاً، وأن تحدد مدى الجليد المعرَّض ضد الجليد المغطى بالحطام، وأن تساعد على تحقيق توازن في الطاقة السطحية النموذجية، على الرغم من أن الصورة الحرارية لها حلول مكانية أقل من التصورات الافتراضية (100 60 متراً مربعاًاً).

رادار ذي فتحة اصطناعية (سار)

(د) إن منطقة البحث العلمي هي مغيرة للمناطق القطبية والعالية الجبلية التي تصيبها التغطية الغيومية المستمرة والليالي القطبية الطويلة، وخلافاً للمجسات البصرية، تنقل شركة البحث والتطوير الطاقة المصغرة الخاصة بها ويمكن أن تخترق الغيوم والأمطار والظلام، ويمكن أن تقيس حركة التكتل الأرضية بدق مقاسٍ مقاسٍ من المقياس، مما يتيح للعلماء حساب سرعة الجليد السطحي.

آلتامترز (لازر ورادار)

(أ) استخدامات التأشيرات الساتلية لقياس الارتفاعات السطحية الجليدية بشكل مباشر. (مثلاً، استخدامات التأشيرات (CryoSat-2)، وأجهزة قياس الليزر (Sat-2)، وأجهزة إطفاء الحريق التي تستخدمها أجهزة الإصدار (ICESat)، وتسجيل وقت العودة، مما يتيح ارتفاعاً في مستويات قياس المقاييس (Decountlameter-)، عن طريق مقارنة الدراسات الاستقصائية للارتفاع عبر الزمن، يمكن للعلماء أن يقارن التغيرات في الحجم الكلي.

Methods for Monitoring Glacier Retreat: A closer look

ويجمع العلماء بين البيانات المستمدة من أجهزة الاستشعار المتعددة لاستخلاص مجموعة من القياسات التي تميز صحة الجليد، ويعتمد اختيار الطريقة على السؤال المطروح: هل يتقلص الجليد في المنطقة؟ هل يخففون؟ هل يبطئون أو يسرعون؟

1 - رسم خرائط للشبكة العالمية للسواتل

The most straightfor straightl measure to automdash;where does the ice- specmdash;has been done since the earliest Landsat images. Analysts manually digitize glacier outlines or use automated classification algorithms that separate ice and snow from rock and vegetation based on spectters. Band ratioing[Fcular

2 - الارتفاع السطحي وتغير الحجم

(ب) إن قياسات تغير المناخ تتطلب تكراراً أو نماذج ارتفاع رقمي من قياسات التربة الفيوتوغرافية، كما أن الأزواج الساتلية البصرية (مثلاً، SPOT، Pléiades) يمكن أن تولد مبيدات حشرية في شكل حل مرتفع.

3- النسيج المائي من تعقب الإناث وتتبعها في منطقة البحث العلمي

ويتدفق المصابون بالزهور مثل الأنهار البطيئة، ويساعد قياس السرعة العلماء على فهم ما إذا كان الجليد يجتاز أو يركد أو يستجيب للتغيرات التي تحدث في فترة ولايته، ويقارن التتبع الصور البصرية المتتالية أو السار، ويحدد المحركات أو المحركات التي تتحرك في أسفل الجليد، ويستغل الفريق العامل الفرق في المرحلة بين صورتين حاسمتين لاكتشاف التشريد في المسار الساتلي.

4 - الرصيد الكلي: مقياس المميتات

والتوازن العام هو الفرق بين التراكم (الانحلال) والتراكم (الضخ، السعر) وهو أكثر التدابير مباشرة في مجال الجلاسي، والاستجابة للمناخ، وهناك نهجان يستخدمان الاستشعار عن بعد: الجيوديسي (التغير الكبير في كمية التراكم الجغرافي أو الارتفاعات القصوى] و[الطريقة المباشرة]

لماذا يهم: التطبيقات الحرجة لرصد غلاسير

والبيانات التي تجمعها السواتل ليست أكاديمية فحسب؛ بل هي تسترشد بإدارة الموارد المائية والتأهب للمخاطر والسياسات العالمية المتعلقة بالمناخ.

الإسقاطات البحرية للسفن

وتتقلص بسرعة أعداد غلاف الجبال وسقف الجليد خارج غرينلاند وأنتاركتيكا، وتسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر الملاحظ، و25 في المائة من ارتفاع مستوى سطح البحر، وتُدرج تقديرات التوازن الجماعي المستمدة من السواتل في نماذج تُقدَّم في المستقبل، وتحتاج الإسقاطات الدقيقة إلى سجلات طويلة الأجل، وعلى سبيل المثال، فإن ] دائرة رصد المناخ العالمية تعتمد على تحديث البيانات العالمية المتعلقة بالاستشعار عن بعد.

أمن المياه العذبة والطاقة المائية

ويعتمد مئات الملايين من الناس على مياه زراعية من أجل الشرب والري والطاقة الكهرمائية في مناطق مثل الهندوس وغانغس وأحواض يانغتس، وتعقب الزيادة الأولية في المياه المميتة (المياه النقية) انخفاض، ويساعد رصد السواتل على تتبع ما إذا كان الحوض يقترب أو يصل إلى ذروته، مما يتيح أيضا تحسين تخطيط موارد المياه.

Glacial Lake Outburst Floods (GLOFs)

وفي كثير من الأحيان، تترك الغلاسيرات خلف البحيرات غير المستقرة التي تُعدها المورين، وإذا فشلت بحيرة مركّبة؛ وإذا فشلت سدة، فإنها يمكن أن تطلق فيضانات كارثية في أسفل المجرى، وتدمر البنية التحتية والحياة. فإن السواتل المطلة على سطح البحر ضرورية لتحديد ورصد هذه البحيرات .

Climate Change Attribution

ومن خلال التغيرات المصاحبة للجليد مع بيانات الأرصاد الجوية (الزمنة، والتهيؤ) من التحليلات ونماذج المناخ، يمكن للعلماء أن يعزووا إلى الاحترار بفعل الإنسان، ويوفر الاستشعار عن بعد أدلة المراقبة اللازمة للتحقق من نماذج المناخ، ويفيد السياسة العامة، على سبيل المثال، فإن التراجع شبه العالمي للجليدين في المناطق المدارية (مثلا، مؤشرا البصري، Kilimanjaro، الأقوياء).

التحديات في مجال الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل

وعلى الرغم من قوتها التحويلية، يواجه رصد السواتل عقبات كبيرة يجب على الباحثين التغلب عليها.

كلود كوفر والظلام القطبي

(ب) لا جدوى من أجهزة الاستشعار الضوئية عندما تكون الغيوم موجودة، وهي تواتر في العديد من المناطق الجبلية (مثل النطاقات الساحلية من ألاسكا، باتاغونيا) وتحل مشكلة السحب ولكنها تواجه قيوداً خاصة بها: فالمنطقة القطبية المغلقة يمكن أن تسبب تشوهات جغرافية مثل التحلل والظل، مما يجعل التفسير صعباً في الوديان الضيقة.

تغطية الديون

ويغطي العديد من الصوامع في البيئات ذات العيون العالية طبقة من الحطام الصخري، لا سيما في هيمالايا وكراكرام، ويضم هذا الحطام الجليد، ويعقد رسم خرائط الحدود الجليدية باستخدام أجهزة الاستشعار الضوئية لأن الحطام يبدو مثل الأرض المحيطة، ويمكن للأشعة تحت الحمراء أن تساعد على تحديد الجليد المغطى بالحطام البارد، ويمكن أن تميز الأشعة المتخلفة عن الحطام عن الصخري السلس.

مقايضة القرار المكاني والتمهل

ويمكن للمستشعرات العالية الاستبانة (مثلا، QuickBird، و WorldView، وPléiades) أن تحل محلات صغيرة وتفاصيل دقيقة، ولكن أسلاكها ضيقة ومؤقتة من جديد، كما أن أجهزة الاستشعار الحديثة الاستبانة (مثلا، Landsat، Sentinel-2) تغطي 10 وعود صغيرة؛ 30 مقسما من طراز CoIS، 5 مقسمات، يومية.

تقييم الأرض

ويجب التحقق من صحة منتجات الاستشعار عن بعد باستخدام القياسات الموجودة في الموقع؛ وموازين الكتلة، وعلامات السرعة في النظام العالمي لتحديد المواقع، ومقاييس الارتفاع؛ غير أن البيانات الأرضية متفرقة للغاية في المناطق الجليدية النائية بسبب التكلفة والوصول، وهذا يؤدي إلى عدم اليقين، لا سيما في تحويل الحجم إلى الكتلة، حيث لا تزال كثافة الحملات الميدانية المصممة (الثلج المكتمل) معروفة جيدا.

تجهيز البيانات وإمكانية التشغيل المتبادل

ويحتاج حجم البيانات الساتلية (البوتابيت) إلى خطوط تجهيز متقدمة، حيث إن تضييق مجموعات البيانات من أجهزة الاستشعار المختلفة ذات النظم والقرارات والأوراق المنسَّقة المختلفة يشكل تحدياً حسابياً رئيسياً، ويتزايد استخدام التعلم في مجال الآلات لتصنيف الملامح بصورة تلقائية وسد الثغرات وبيانات المستنقعات، وقد كانت سياسات البيانات المفتوحة من وكالات مثل ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة USGS حرجة ولكن لا غنى عنها.

الاتجاهات المستقبلية: تكنولوجيات الإقلاع والبعثات

وسيشهد العقد القادم قفزة كمية في قدرتنا على رصد الجليد من الفضاء، بقيادة بعثات جديدة، وأجهزة الاستخبارات الجوية، واندماج البيانات.

ساتلا الجيل التالي

  • NASA-ISRO SAR Mission (NISAR): ] Slated for launch in 2024, NISAR will provide L-band and S-band SAR data with 12-day repeat, enabling high-resolution measurements of ice surface velocity and deformation over almost all of Earth ands land and ice, its global sampling strategy will fill gaps in
  • Copernicus Sentinel Expansion:] ESA is planning new missions, including a high-priority altimetry mission (CRISTAL) specifically designed to measure ice topography and fishness. The proposed Sentinel-3 next Generation will carry advanced thermal and optical imagers.
  • ICESat-2 Continuity:] While ICESat-2 is performing beyond expectations, NASA is already discussing a follow-on laser altimeter mission (likely ICESat-3) to ensure no gap in elevation records. The combination of ICESat-2 and a future NISAR-derived DEM will produce unprecedented estimates of iceic change.
  • Commercial Small Satellites:] Constellations like Planet (Dove, SkySat) and Maxar (WorldView Legion) are offering sub-meter optical imagery with daily revisits. Although costly for global monitoring, they are increasingly accessed through subscription models and are invaluable for studying rapidly changing glaciers or validation campaigns.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

(ج) إن التعلم العميق هو رسم خرائط للمحلفين الجليديين، ويمكن للشبكات العصبية التي تقوم على أساس الثورة أن تحدد تلقائياً الحدود الجليدية من الصور البصرية والصورة الخاصة بالمنطقة مع تنافس الدقة بين المحللين البشريين، وتستخدم الشبكات العصبية المتكررة للتنبؤ بالتغير الجليدي في المستقبل من السلسلة الزمنية للملاحظات الساتلية.

دمج البيانات: جمع أفضل العالم

والمستقبل تعاوني: الخلط بين التصورات، والآلية، والتوقيت، وحتى المقاييس الشحوية (مثلاً، GRACE-FO) في نماذج موحدة، مثل استخدام سُبل النجاح في منطقة الإبلاغ عن النتائج من دائرة الخبراء الحكومية الدولية من دائرة العلوم والتكنولوجيا، والتنوير بتغيُّر التوازن بين المركز والمستوى الثاني يمكن أن يفصل الدينامية عن النُهج الحافظة (التي تُقيِّمُ التغيرات الكلية في المناطق الكبيرة).

Citizen Science and Cloud Platforms

وتُعدّ برامج الإنترنت مثل Google Earth Engine ] والأدوات المفتوحة المصدر (مثلاً، نظام المعلومات الجغرافية مع المزروعات) عملية رصد الجليد الديمقراطي، ويمكن للعلماء المواطنين الآن أن يتتبعوا بشكل يدوي مخططات غلاسير عن طريق بوابات مثل مشروع غلاسير على شكل زون، ويعززوا جودة عمليات التجهيز الآلي.

الخلاصة: العين في السماء التي لا ترتجف أبدا

وقد حول الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل علم الغدد الصماء من موقع ميداني معتمد على الحملات الميدانية المجهدة إلى مشروع رصد شامل وقريب الوقت على الصعيد العالمي، حيث أن الاختبارات غير السليمة والثغرية والرادارية والليزر كل منها تجلب مواطن قوة فريدة، وترسم مستعملة معا صورة مفصلة عن كيفية تقدم النسيج العالمي للحطام، وتستجيب السحابات الجليدية لتوقعات التخفيف السريعة التغير.