Table of Contents

لقد أحدثت الصور الساتلية ثورة في فهمنا للبيئات الصحراوية، حيث قدمت أفكاراً لم يسبق لها مثيل في بعض من أكثر المناظر تطرفاً وذهاباً، حيث أن ثلث مساحة الأرض قاحلة أو شبه قاحلة، مما يجعل هذه المناطق حاسمة بالنسبة للإيكولوجيا العالمية، والنظم المناخية، والحضارة الإنسانية، ومن خلال تكنولوجيات الاستشعار المتقدمة عن بعد، يمكن للعلماء الآن أن يرصدوا ويحللوا مشهداً غير مرئيةً من خلال عمليات بارزة تكشف عنها.

وقد أدى تطبيق تكنولوجيا السواتل على البحوث في الصحراء إلى تحول العلوم البيئية، مما مكّن الباحثين من تتبع التغيرات عبر التضاريس الواسعة النطاق التي كثيرا ما يتعذر الوصول إليها، ومع تقدم تكنولوجيا الاستشعار عن بعد واستخدامها على نطاق واسع، أصبح رصد التغيرات الزمنية والمكانية في الصحراء أسرع وأكثر موضوعية، وقد أصبحت هذه القدرة التكنولوجية حيوية بشكل متزايد مع تسارع تغير المناخ وتوسيع نطاق الأنشطة البشرية لتشمل المناطق القاحلة سابقا.

طبيعة وتنوع الأراضي الصحراوية

فالبيئات الصحراوية تمثل أكثر تعقيدا وتنوعا بكثير مما تشير إليه الصورة النمطية للكثبان الرملية التي لا نهاية لها، فالصحراء هي مشهد لا يحدث فيه سوى القليل من التهطال، وبالتالي، فإن الظروف المعيشية تخلق أنواعا بيولوجية ونظما إيكولوجية فريدة، وهذه المناطق القاحلة لا تُعرف فقط بسبب نقص الأمطار بل أيضا بسبب اختلال أساسي بين التهطال وفقدان المياه من خلال التبخر والترجمة.

Defining Characteristics of Arid Environments

وتحصل المناطق القاحلة بحكم تعريفها على أقل من 10 بوصات (25 سنتيمتر) من المطر سنوياً، وتحصل المناطق شبه القاحلة على 10 بوصة إلى 20 بوصة (25 إلى 50 سنتيمترا) من المطر سنوياً، غير أن القاحلة تنطوي على أكثر من مجرد سقوط الأمطار، ويمكن أن تحدد الأراضي القاحلة العالمية، أو الأراضي الجافة، بشكل غير سليم نتيجة شبه طبيعية وتدفقات من التربة.

وتخلق الظروف القاسية في البيئات الصحراوية خصائص بدنية متميزة، وتتميز المناظر الطبيعية بالهضم الشديد، وتقلبات درجة الحرارة الداخلية الكبيرة، والنباتات المتفشية ولكن شديدة التكييف، والحيوانات المتخصصة، والعمليات الجيولوجية المهيمنة مثل تآكل الرياح والفيضانات المفاجئة، ويمكن أن تكون هذه التباينات في درجات الحرارة هائلة، مع حرق حرارة النهار، بحيث تتحول إلى ليال باردة بشكل مفاجئ، ظاهرة واضحة في الصور الساتلية الحرارية.

تصنيف الأنواع الصحراوية

وقد ساعدت عمليات المراقبة الساتلية العلماء على تحسين تصنيف وفهم مختلف أنواع البيئات الصحراوية الموجودة في جميع أنحاء العالم، وهناك أربعة أنواع رئيسية: الساخنة والجافة (الصحة)، والبرد (الجوبي)، والسواحل (الناميب)، وشبه القاحلة (الحوض العظيم)، وكل نوع من هذه الأنواع يميز خصائص فريدة يمكن تحديدها بسهولة من خلال مختلف أشكال الصور الساتلية.

الصحراء الكبرى في شمال أفريقيا وصحراء الصحراء العربية تُظهر صور الصحراء التقليدية لدغ رمل واسع ودرجات حرارة يومية متطرفة، وتعاني صحاري مثل ضباب غوبي في آسيا من الجفاف في الشتاء، وغالبا ما تتميز بسطح صخري أو خطير بدلا من الرمل، وتيار المحيط الباردة تسهم في تكوين صحراء ساحلية متجمدة.

المناطق القطبية، حيث يحدث القليل من التهطال، تسمى أحيانا صحر القطب أو صحر قديمة، وهذه المناظر المتجمدة، بينما تحتوي على مياه وفرة في شكل جليد، وتفي بالتعريف التقني للصحاري بسبب معدلات تهطالها المنخفضة للغاية.

الرسوم الجيولوجية والرسوم

وتظهر المناظر الطبيعية المصححة مجموعة كبيرة من الملامح الجيولوجية، التي يُعد العديد منها ملائماً بشكل خاص للمراقبة والتحليل من خلال الصور الساتلية، وتتألف الصحارى غير الرطبة من خراجات من الصخور أو التربة الجافة أو الريدوزول، ومجموعة متنوعة من أشكال الأراضي التي تتأثر بالماء التدفقي، مثل المراوح الغريني أو المصارف أو الملاعب، والبحيرات المؤقتة أو الدائمة، والأوف.

الهضبة هي نوع من المشهد الصحراء التي تتكون من صحن صخري مرتفع حيث تم إزالة الرمل بواسطة عمليات صيولية، وتشمل صور أخرى السهول التي تغطيها إلى حد كبير المقابر والمجالس العضلية التي تم تجريدها من الرياح الجسيمات الدقيقة، وتسمى "الريج" في الصحراء الغربية، "سير" في الصحراء الشرقية، "السهول الرطبة" في أستراليا وآسيا.

فالبلاياس هي البحيرات الضحلة القصيرة الأجل التي تشكل مياه المجاري المائية في أحواض لا تباع في البحر بسرعة، وهي سمات مشتركة في المناطق القاحلة (المحلية) وهي من بين أسطح المنافذ في العالم، وهذه السمات تبدو سطحية مشرقة وعكسية في الصور الساتلية، لا سيما عندما تتراكم أملاحها بعد تبخر المياه.

منابر تكنولوجيا السواتل والاستشعار عن بعد

وقد وفر تطور تكنولوجيا السواتل أدوات متزايدة التطور للمراقبة والتحليلات في الصحراء، وتسهم المنابر المتعددة السواتل وأنواع الاستشعار في فهمنا الشامل للمناظر الطبيعية القاحلة، التي توفر كل منها قدرات ومنظورات فريدة.

النظم الساتلية الرئيسية لرصد الصحراء

وقد كان برنامج لاندسات أساسياً لرصد الصحراء الطويلة الأجل، فبعد إطلاقه في عام 1999، برزت لاندسات 7 مع أجهزة استشعار كانت معروفة لاستقرارها وأدائها الاستثنائيين، مما عزز موقعه كأداة رئيسية لرصد الأرض، ثم بدأت شركة لانديسات 8 عملية اقتناء الصور بعد نجاح اختبار استغرق 100 يوم في عام 2013، وأحدثها في عام 2021، حققت شركة لاندسات 9 نجاحاً في إطلاقها من قوة فاندنبرغ لمراقبة الفضاء في كاليفورنيا.

كما قدمت نظم السواتل الأوروبية مساهمات كبيرة لحساب مؤشرات التصحر مثل LST و EVI و NDVI و SAVI و NDMI و BSI على منصة جي إي، وS Sentinel-2 الصور من برنامج كوبرنيكوس التابع للوكالة الفضائية الأوروبية، وقد استخدم استخدام بيانات الاستشعار عن بعد، ولا سيما الصور الساتلية من طراز Sentinel-2، ومنصة جي إي، ثبتت فعالية عملية جمع البيانات وتجهيزها.

أما سلسلة السواتل التي طورها المركز الفرنسي لبحوث الفضاء، فهي بمثابة نظام ساتلي لرصد الأرض، وتقدم السواتل قرارات مكانية مختلفة تبلغ مساحتها ٥ أمتار و ١٠ أمتار و ٢٠ مترا. ومن ناحية أخرى، فإن الساتل ALOS هو ساتل رصد الأرض البارز في اليابان، الذي يميز قدرات متقدمة مثل تكنولوجيا تجهيز البيانات ذات السرعة العالية والسعة الكبيرة، فضلا عن تكنولوجيا تحديد المواقع الساتلية وتحديد المواقع بدقة.

تكنولوجيات التصوير المتقدمة

وتستخدم النظم الساتلية الحديثة تكنولوجيات التصوير المتعددة لالتقاط مختلف جوانب البيئات الصحراوية، وتلتقط أجهزة الاستشعار الضوئية الضوء المرئي والمقرب من الاشعة، وتكشف عن السمات السطحية، وأنماط النباتات، والتكوينات المعدنية، وتكشف أجهزة الاستشعار الحرارية عن تفاوتات درجات الحرارة عبر المشهد، وتوفر معلومات عن خصائص السطح وأنماط توزيع الحرارة.

جهاز رصد الأرض (إيسا) هو جزء من برنامج أكبر لرصد الأرض، والتغيرات البيئية والكوارث الطبيعية، خلال سبعة أشهر، التقط القمر الصناعي صور رادارية مجتمعة في صورة مركبة واحدة، وصور الرادار توفر مزايا خاصة لرصد الصحراء، حيث يمكنها اختراق الغطاء السحابي والعمل بغض النظر عن ظروف الإضاءة، مما يتيح المراقبة المستمرة.

(أ) الرادار الرادار الاصطناعي المتداخل هو نوع من تكنولوجيا الرصد الساتلية التي يمكن أن تقيس التشوهات الأرضية على نطاق مليمتر، ويتيح للمستعملين تتبع التغيرات في أماكن نائية للغاية وفي مناطق كبيرة، مما يجعل من المفيد رصد التغيرات الخفية في التضاريس الصحراوية بمرور الوقت.

إدماج الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

وقد أدت التطورات الأخيرة في مجال الاستخبارات الاصطناعية إلى تعزيز القدرات التحليلية للصور الساتلية في مجال البحوث الصحراوية، كما أن الاستخبارات الفنية، ولا سيما التعلم الآلاتي والرؤية الحاسوبية، تؤدي دورا محوريا في هذه العملية، ويمكن تدريب هذه التكنولوجيات على التعرف على السمات في الصور الساتلية، مثل الطرق والمباني وأنواع المحاصيل والمناطق الملغزة، بدقة وسرعة مذهلتين، كما أن التعلم من البيانات التاريخية يعزز قدرتها على التنبؤ بالتغيرات المقبلة، التي تعتبر ذات قيمة خاصة بالنسبة لتخطيط الأراضي ورسم البيئي.

ويجري تطبيق نماذج تعلم الآلات مثل الغابات العشوائية، والارتقاء بالموجات الإلكترونية، والخليجات البحرية، والجيران الغريقين (KNN) على تحليل الصور الصحراوية وكشف أنماط التغير البيئي، وفي عام 2023 تعاونت الوكالة مع المعهد الدولي للصيد في إنتاج نموذج متقدم لبيانات الشبكة العالمية لرصد الأرض الفضائية (GINAI) تم تدريبه على الأرض والسواتل (Landsat).

في نوفمبر 2024، جمعت ناسا مع مايكروسوفت لتطوير كوكب الأرض هذا تطبيق جي آي جعل بيانات علوم الأرض الواسعة لناسا أكثر سهولة

تطبيقات التصوير الساتلي في بحوث الصحراء

وتتيح تكنولوجيا السواتل طائفة واسعة من التطبيقات في علوم الصحراء، من السمات الأساسية للمناظر الطبيعية إلى الرصد البيئي المتطور والبحوث المتعلقة بتغير المناخ، وقد فتحت القدرة على مراقبة المناطق البعيدة الواسعة مرارا وتكرارا بمرور الوقت حدودا جديدة لفهم النظم الإيكولوجية القاحلة.

رصد وتقييم التصحر

ومن أهم التطبيقات التي تستخدمها الصور الساتلية رصد التصحر - تدهور الأراضي في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، ويمثل الكشف عن التصحر خطوة حاسمة في تحسين إدارة المناطق المتضررة والمساعدة على تخفيف الآثار السلبية للتصحر، وييسر الاستشعار عن بعد فحص ورصد وتنبؤ عدة جوانب من التصحر، وطوال السنوات، استخدمت منهجيات عديدة للتحقيق في التصحر عن طريق استخدام الاستشعار عن بعد.

وتتيح هذه البحوث فهما جديدا للتصحر في تركمانستان باستخدام بيانات الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل وتقنيات التعلم الآلات، حيث تعاني تركمانستان من 80 في المائة من مساحة الصحراء، صعوبات خاصة نتيجة للآثار القاسية للتصحر، التي تزداد سوءا بسبب تغير المناخ واستخدام الأراضي غير المسؤول، وتظهر هذه الدراسات كيف يمكن لتكنولوجيا السواتل أن توفر معلومات عن عمليات التصحر على مستوى المنطقة.

وتقترح هذه الدراسة نهجا شبه مشرف يستخدم صورا لانديسات وبيانات قياسية لاستقصاء التصحر، ويشمل النهج استخراج بيانات قياسية إذاعية تستخدم كمؤشر لتحديد نوع المواضيع وتطور التصحر على مر الزمن، وقد حققت طريقة OCSVM أعلى درجة من الدقة في الكشف عن هذه المواد بنسبة 95.4 في المائة مقارنة بالطرق والدراسات الأخرى، مما يدل على فعالية التقنيات التحليلية المتقدمة.

رصد النباتات والنظم الإيكولوجية

وتوفر الصور الساتلية أدوات قوية لتتبع أنماط النباتات والتغيرات في النظم الإيكولوجية الصحراوية، ويمكن أن يوفر وضع نماذج لتقديرات الاستشعار عن بعد التي وضعتها اللجنة الوطنية للبحوث الزراعية خدمات ومراجع قيّمة للرصد والبحث الإيكولوجيين في المناطق الصحراوية إلى حد ما، وعلى الرغم من البيانات العديدة التي تم تركيبها لوضع نماذج تقدير الاستشعار عن بعد للتغطية بالنباتات، فإن استقرار بيانات الأشعة دون الحمراء لا يزال غير كاف، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة في التقديرات النموذجية.

وتساعد المؤشرات المتعددة النباتات المستمدة من البيانات الساتلية الباحثين على تقييم صحة النباتات وتوزيعها في البيئات القاحلة، كما أن مؤشر النباتات المُعادَل، ومؤشر النباتات المعزَّز، ومؤشر الغطاء النباتي المُعدَّل للتربة، يقدم كل منهما منظوراً مختلفاً بشأن خصائص النباتات، وقد ثبت أن استخدام مؤشرات أخرى، مثل الناموسيات والأشعة المميتة، هو أمر حاسم في كشف عوامل التصحر.

وتتمثل الأهداف الرئيسية لهذه الدراسة في: (1) رصد اتجاهات النبات والتصحر الطويلة الأجل (1984-2024) باستخدام مؤشرات الغطاء النباتي والإشعاعي والإيفي والإيفي والإيفي والبيدو من المحفوظات الكاملة لاندسات، وهذه القدرات الطويلة الأجل للرصد تمكن العلماء من اكتشاف الاتجاهات الخبيثة وفهم ديناميات النظم الإيكولوجية على مدى عقود.

إدارة موارد المياه

وفي البيئات الصحراوية حيث الماء هو أغلى مورد، تؤدي الصور الساتلية دورا حاسما في تحديد ورصد مصادر المياه، والأحواض في الأراضي القاحلة هي النظم الإيكولوجية في ربيع الصحراء التي تعمل كمراكز ومصادر للتنوع الثقافي الدينامي، وكما هو الحال بالنسبة لجميع الينابيع، فإن الأفران هي أماكن تصل فيها المياه الجوفية إلى سطح الأرض، وكثيرا ما تخلق موائل أرضية مبتلة تحتلها أشكال الحياة الكثيرة، والتي يمكن أن تعمل كمراكز تنسيق ذات تفاعلية عالية في البيئة.

وتقترح هذه الدراسة إطارا متكاملا لتقييم التصحر الرئوي عن طريق الجمع بين الصور الساتلية المتعددة المراحل وتصنيف حركة تحرير الكونغو والتحليلات الهيدروكيميائية الداخلية والمعارف المحلية، وتظهر هذه النُهج المتكاملة كيف يمكن الجمع بين البيانات الساتلية والملاحظات الأرضية لتوفير تقييمات شاملة للنظم الإيكولوجية المعتمدة على المياه في المناطق القاحلة.

هذه الدوائر التي التقطها ساتل كوبرنيكوس سينتينيل-1 تمثل تقنية ري مبتكرة وحيوية في قلب أحد المناطق القاحلة في العالم، وتظهر الصور كيف أن التكنولوجيا الحديثة، مقترنة بممارسات الإدارة المستدامة للمياه، تحول منظر شمال المملكة العربية السعودية، مما يجعلها أحد الأماكن النادرة على الأرض حيث تزدهر الزراعة على الرغم من الظروف الصحراوية القاسية.

Climate Change Impact Assessment

وتوفر الصور الساتلية بيانات أساسية لفهم كيفية تأثير تغير المناخ على البيئات الصحراوية، ويمثل تغير المناخ الناجم عن النشاط البشري تهديداً كبيراً يواجه النظم الإيكولوجية الصحراوية، والأشخاص والحيوانات الذين يعيشون في هذه المناطق أو بالقرب منها، ويؤدي ارتفاع المناخ وانخفاض سقوط الأمطار في هذه المواقع القاحلة بالفعل إلى زيادة عدد الصحاري واتساع العواصف الرملية الخطيرة.

وتكشف هذه النتائج عن نظام مأخوذ في سلسلة من حلقات التغذية العكسية السلبية المعززة: يؤدي انخفاض توافر المياه السطحية والجوفية إلى انخفاض الغطاء النباتي، مما يزيد بدوره من تعرض التربة والألبية، ويزيد من الحد من التسلل وتعزيز التبخر، ويتيح الرصد الساتلي للعلماء تتبع هذه التفاعلات المعقدة وآليات التغذية المرتدة عبر نطاقات مكانية كبيرة.

ويكشف الرصد المزمن من خلال أجهزة الاستشعار الحرارية للسواتل عن أنماط التدفئة السطحية والتبريد التي تؤثر على المناخ المحلي والإقليمي، وتساعد بيانات درجة حرارة الأرض المستمدة من السواتل الباحثين على فهم أنماط توزيع الحرارة وآثارها الإيكولوجية في البيئات الصحراوية.

Distinctive Desert Features Visible from Space

وتكشف الصور الساتلية عن التنوع والتعقيد الملحوظين في التضاريس الصحراوية، التي يصعب أو يتعذر تقدير الكثير منها تقديرا كاملا من المستوى الأرضي، ويتيح المنظور الجوي الذي توفره السواتل للعلماء مراقبة الأنماط والهياكل والعلاقات التي تحدد المناظر الطبيعية الصحراوية.

الرمل دن وصور إيوليان

وتمثل الكثبان الرملية بعض أكثر السمات دينامية وبصرية المضربة في المناظر الطبيعية الصحراوية، وقد تغطي الكثبان الرملية آلاف الكيلومترات المربعة وتكون مرتفعة إلى 500 متر، وهذه التكوينات الضخمة مصممة باستمرار وتعاد تشكيلها بالرياح، مما يخلق أنماطاً تُكشف بشكل جميل في الصور الساتلية.

ومن أجل رصد الحركة الدينامية للكثبان الرملية، اقتُرح عدد من الأساليب لاستخراج الكثبان الرملية من الصور الساتلية باستخدام الاستشعار عن بعد، والتتبع اليدوي لأشكال الكثبان على الصور الجوية والصور الساتلية هو أكثر الطرق بدائية، والتتبع اليدوي مهمة صعبة تستغرق وقتا وجهدا، وقد جعلت التقنيات الآلية الحديثة التي تستخدم التعلم الآلي الرصد أكثر كفاءة وشمولا بكثير.

وتخلق أنواع مختلفة من الكثبان الرملية - بما فيها الشبح والساحل والنجم والعقيدات المغايرة - كل منها أنماطاً متميزة مرئية من الفضاء، حيث إن شكل الكثبان وحجمها وتوجهها يوفر معلومات عن أنماط الرياح السائدة، ومدى توافر الرمال، وتاريخ الظروف البيئية في المنطقة.

إن تآكل الرياح (عمليات صاخبة) هو نحت كبير من المناظر الطبيعية للصحراء، شكل سمات مثل الكثبان الرملية، وقطع التهوية (الصخور التي تهب الرياح)، وبطانة الصحراء، وجزء كبير من مساحة صحراء العالم يتألف من سهول مسطحة مغطى بالحجارة تهيمن عليها تآكل الرياح، ويتحول رأسها باستمرار إلى رمل مطحوم.

سلات وودائع المعادن

وتبدو الشقق المحمصة، المعروفة أيضا باسم " اللاعبين " أو السواح، مساحات بيضاء رائعة في الصور الساتلية، مما يجعلها من أكثر الملامح الصحراوية التي يمكن التعرف عليها بسهولة من الفضاء، وفي صحاري حيث توجد كميات كبيرة من جبال الحجر الجيري على أحواض مغلقة، مثل في حديقة الرمال البيضاء الشاسعة في جنوب وسط المكسيك، تنقل مناظر الطبيعية المهوية إلى أحواض متخفية.

وتسمح التوقيعات الطيفية لمختلف المعادن للمستشعرات الساتلية بتحديد ورسم خرائط للودائع المعدنية عبر المناطق الصحراوية، ولا تطبق هذه القدرة على البحث الجيولوجي فحسب، بل أيضا في مجال استكشاف الموارد والرصد البيئي، ويمكن أن تشير أنماط تراكم الملح المرئية في الصور الساتلية إلى مناطق ضعف الصرف الصحي أو تصريف المياه الجوفية أو أسرة البحيرات التاريخية.

الأوعية والنباتات

وتبرز الأوعية بصورة هائلة في الصور الساتلية باعتبارها رقائق خضراء وسط الأرض القاحلة المحيطة بها، وهذه النظم الإيكولوجية الحيوية تدعم التنوع البيولوجي المركز، وقد عملت تاريخياً على أنها نقاط طريق حاسمة بالنسبة للسفر البشري والتسوية في المناطق الصحراوية، وكثيراً ما تكون النظم الإيكولوجية المعتمدة على المياه الجوفية في أريدلاند أوامر ذات حجم أعلى من الإنتاجية البيولوجية والتنوع البيولوجي مقارنة بالأراضي المتاخمة.

والتناقض بين الأوعية النباتية والصحراء الشائكة يجعل من السهل بصفة خاصة تحديد هذه السمات في الصور الساتلية المتعددة الأطياف، وتظهر مؤشرات النبات مثل مؤشر النيتروز قيما إيجابية قوية في الأواس بينما تسجل المناطق الصحراوية المحيطة بالقرب من الصفر، مما يخلق تمييزا بصريا واضحا.

راندغ الجبلية ومنطقة المرتفعات

وتخلق مناطق الجبال داخل المناطق الصحراوية أو المتاخمة أنماطا متميزة في الصور الساتلية وتؤدي أدوارا حاسمة في تكوين الصحراء والمناخ، وتتكون الجبال أو التلال المسطحة الصغيرة التي تنحدر من منحدرات شديدة على جميع الجوانب، وتتكون البؤر (أيضا الأبراج والأبر والصخور المتوازنة) من أعمدة من الصخور، وهي أعمدة منعزلة تشكل تآكلاً من خلفي.

إن ميساس (الكلمة الإسبانية للجدول) سمات شبيهة بالهضبة ذات جوانب حادة، وهي تمثل بقايا طبقة واسعة من الصخور المقاومة، وهذه الأنهار المرتفعة تخلق ظلالاً من الأمطار تسهم في تكوين الصحراء على جانبيها، بينما تُروي سماتها التحاتية قصصاً عن العمليات الجيولوجية التي تمتد لملايين السنين.

وتكشف نماذج الارتفاع الرقمي المستمدة من البيانات الساتلية عن الهيكل الثلاثي الأبعاد للتضاريس الصحراوية، مما يبين كيف تؤثر الطبوغرافية على تدفق المياه وأنماط الرياح وتوزيع أنواع مختلفة من المشهد الطبيعي، كما أن تقنيات التألق والتصنيف الاسترشادي تتيح رسم خرائط دقيقة لتغيرات الارتفاع وخصائص الترميز.

نظم المياه في المناطق المدارية والبيميرية

فالواديس هي قنوات نهرية تختلف من بضعة أمتار إلى أكثر من 100 كيلومتر، وهي متقلبة بشكل عام وفي قاع، ويمكن أن تشكل بأورود رماد متقطعة أو ربما تكون قد شكلت خلال فترات البلوفيلية في البليستوسين، وقد يدل عدم تواتر نزيف أشجار الرماد في بعض المناطق التي يوجد فيها واديسو على أنها كانت أكثر حدة.

وهذه الأنهار الجافة تبدو كشبكات فرعية عبر المناظر الصحراوية في الصور الساتلية، تكشف عن أنماط الصرف القديمة والحديثة، والمفاجأة، فإن المياه عامل هام للتحات في الأراضي القاحلة، وعلى الرغم من أن المجاري قد تكون نشطة فقط أثناء الأمطار الغزيرة وبعد ذلك مباشرة، فإن المياه الجارية خلال الفيضانات الوميضة يمكن أن تحمل كميات هائلة من المواد، ويمكن أن يكشف رصد السواتل التغيرات في نظم الوادي بعد أحداث نادرة لتساقط الأمطار، وتتبع حركة الرواسب وتدفق المياه مؤقتا.

المنهجيات والتقنيات التحليلية

ويستخدم تحليل الصور الساتلية للبحوث الصحراوية مجموعة متطورة من المنهجيات والتقنيات، تجمع بين النهج التقليدية للاستشعار عن بعد والأساليب الحاسوبية المتقطعة، وهذه الأطر التحليلية تمكّن الباحثين من الحصول على معلومات ذات مغزى من الكميات الهائلة من البيانات التي تنتجها سواتل رصد الأرض.

مؤشرات ورسوم بيانية

وتشكل المؤشرات الاصطناعية أساس العديد من التحليلات الساتلية للصحراء، وتبرز هذه التركيبات الرياضية من مختلف النطاقات الطيفية خصائص سطحية محددة وتتيح التقييم الكمي للظروف البيئية، وتصنف مبادرة بي آي باستمرار كمؤشر أهم على جميع النماذج، وهذا الاستنتاج يؤكد أهمية تعرض التربة الخالصة في تقييم تدهور الأراضي.

ويظل مؤشر الغطاء النباتي المُعادَل (NDVI) واحداً من أكثر المؤشرات استخداماً لرصد الغطاء النباتي في البيئات القاحلة، حيث يتيح مؤشر التوحيد القياسي للمعلومات المُحدَّدة، بما في ذلك مؤشر التركيز المُحدَّد في الغطاء النباتي، قياساً موحداً للنشاط الاصطناعي وكثافة الغطاء النباتي.

وتكشف قياسات الألبدو المستمدة من البيانات الساتلية عن أنماط التأمل السطحي التي تؤثر على المناخ المحلي والإقليمي، وتظهر أسطح الالبدو المرتفعة، مثل الشقق الملحية والرمل المحتوي على أضواء خفيفة، إشعاعا شمسيا أكبر، بينما تستوعب الأسطح المظلمة قدرا أكبر من الحرارة، ويمكن أن تشير التغيرات في الطلاء بمرور الوقت إلى حدوث تحولات في التركيبة السطحية أو الغطاء النباتي.

التعليم الآلاتي والتصنيف الآلي

وقد أحدثت خوارزميات التعلم الماكنة ثورة في تحليل الصور الساتلية للتطبيقات الصحراوية، إذ تم تدريب أربعة تقنيات للكشف عن الشذوذ، بما في ذلك ماكينة دعم العجلات الواحدة، والغابات المعزولة، والمظروف الشحوم، والمصنع المحلي للمعالم الخارجية، على بيانات قياسية إذاعية من المناطق غير المصحوبة، ولا تحتاج هذه التقنيات شبه المراقية إلا إلى بيانات عملية عن التصحر.

ولتقدير التصحر كمياً، طبق أيضاً نموذج GTB، مما أدى إلى الحد المكاني للتصحر وتكثيفه بين عامي 1984 و2024.

وقد أدى حساب السحاب إلى زيادة التقدم المعجل من خلال إتاحة تجهيز كميات كبيرة من الصور الساتلية في الوقت الحقيقي، ويمكن أن تحقق النماذج المعقدة التي تحتاج إلى أيام لإكمالها نتائج في دقائق حتى عندما تعمل مع مجموعات بيانات ضخمة، وهذا التصعيد ضروري لجهود الرصد العالمية، لا سيما في المناطق التي تكون فيها المعلومات على الأرض محدودة أو قديمة.

التحليلات المتعددة المراحل والكشف عن التغيير

ويمكن من خلال دراسة نفس الموقع عبر أشهر أو سنوات أو عقود، يمكن للباحثين أن يحددوا الاتجاهات، وأن يكتشفوا الاضطرابات، وأن يحددوا معدلات التغير البيئي كميا، وقد نشر في الفترة ما بين عامي 2015 و 2020 متوسط سنوي يزيد على 40 منشورا، مما يدل على ارتفاع كبير في استخدام تكنولوجيا الاستشعار عن بعد وإمكانية الوصول إليها لأغراض رصد التصحر.

وخلال فترة سبعة أشهر، التقط الساتل صورا رادارية جمعت في صورة مركبة واحدة، وكل صورة من الصور الثلاثة التي التقطت في تشرين الأول/أكتوبر 2024، كانون الثاني/يناير 2025، وأيار/مايو 2025 - كانت تحمل لونا مختلفا (اللون الأسود والأخضر والحمراء على التوالي) لإبراز التباينات في الغطاء الأرضي، ونمو المحاصيل، وممارسات الري، وهذا الأسلوب الذي يميز اللون يجعل من الظاهرات الزمنية وييسر التفسير.

ويكشف تحليل السلسلة الزمنية لأرقام قياس النبات عن الأنماط الموسمية والاتجاهات الطويلة الأجل، والاستجابات للظواهر المناخية مثل الجفاف أو سقوط الأمطار غير العادية، ويمكن تتبع الأنماط الكيميائية - توقيت دورات نمو النباتات - على مدى سنوات لفهم كيفية استجابة النظم الإيكولوجية الصحراوية للتقلب البيئي.

التكامل مع البيانات الأرضية

وفي حين أن الصور الساتلية توفر تغطية مكانية شاملة، فإن التكامل مع الملاحظات الأرضية يعزز الدقة ويمكّن من التحقق من منتجات الاستشعار عن بعد، وقد كشفت الملاحظات الميدانية عن شدة استنفاد طبقة المياه الجوفية وصعوبة إجراء عملية التحقق في الموقع، كما أن العوامل الاجتماعية والاقتصادية تزيد من تفاقم ضعف النظام.

وتؤكد الدراسة أيضاً على عدة قيود منهجية، منها حل متزامن لصور لاندسات، والارتباك الطيفي بين الأراضي المدمجة والخلية، وسجلات إطلاق السدود المجزأة، وعدم وجود بيانات مناخية مركزية يسهل الوصول إليها للباحثين، وتشير هذه القيود إلى الحاجة الملحة إلى تحسين إدارة البيانات وأدوات الرصد ذات الاستبانة العالية.

فالحملات الميدانية التي تجمع بيانات الحقيقة الأرضية - بما في ذلك الدراسات الاستقصائية للنباتات، وعيناات التربة، وقياسات الأرصاد الجوية - توفر بيانات أساسية عن معايرة التأقلم والتحقق من صحتها من أجل التحليلات الساتلية - وهذا التكامل بين الملاحظات الفضائية والقائمة على الأرض يخلق فهما علميا أكثر قوة وموثوقية.

دراسات الحالات الإفرادية والتطبيقات الإقليمية

وقد طبقت الصور الساتلية على البحوث الصحراوية في جميع القارات، مما أدى إلى ظهور أفكار عن التحديات الإقليمية والديناميات البيئية المحددة، وتظهر هذه الدراسات مدى تعارض وقوة الاستشعار عن بعد لفهم المناظر الطبيعية القاحلة في سياقات جغرافية وخطية متنوعة.

نُظم الصحراء في شمال أفريقيا

أكبر صحراء حارة في العالم، الصحراء، هي صحراء دون أرضية في شمال أفريقيا، الصحراء الكبرى هي تقريبا حجم الولايات المتحدة الأمريكية بأكملها، وقد درست هذه المنطقة الواسعة على نطاق واسع باستخدام صور السواتل، تكشف عن أنماط من تغير الغطاء النباتي، والهجرة من دونه، والتقلب المناخي.

وقد أجريت الدراسة في المنطقة القاحلة حول بيسكرا، الجزائر، وهي منطقة معروفة جيداً تتأثر بشدة بالتصحر، وقد أظهرت البحوث في هذه المنطقة كيف يمكن لأساليب الكشف الساتلية أن تحدد المناطق التي تعاني من التصحر النشط، مما يتيح استراتيجيات التدخل المستهدفة.

ففيما بين 9000 و 3000 بي سي، على سبيل المثال، كان للصحراء مناخ مبتسم وغريق، ويعرف علماء الأحياء هذه الفترة بأنها " الصحراء الكبرى " ، وتتوفر الأدلة الأثرية على المستوطنات السابقة في وسط المناطق القاحلة وغير المنتجة للصحراء اليوم، وتساعد الصور الساتلية، إلى جانب التغيرات البيئية الأثرية والناخة، على إعادة بناء هذه البيانات البيئية.

المناطق القاحلة في آسيا الوسطى

وتشتمل منطقة وسط آسيا على مناطق صحراءية وشبه قارية واسعة تواجه تحديات بيئية كبيرة، حيث تعاني تركمانستان من 80 في المائة من مساحة الصحراء، وتواجه صعوبات خاصة نتيجة للآثار القاسية للتصحر، التي يزيد من حدتها تغير المناخ والاستخدام غير المسؤول للأراضي، وقد كشف الرصد الساتلي في هذه المنطقة عن مدى تدهور الأراضي وقدم بيانات لدعم مبادرات الإدارة المستدامة للأراضي.

وقد ثبت أن إدماج منابر ساتلية متعددة وتقنيات تحليلية له قيمة خاصة في البحوث المتعلقة بالصحراء في آسيا الوسطى، حيث قد تكون البنية التحتية للرصد الأرضية محدودة، حيث تتيح السجلات الساتلية الطويلة الأجل تقييم مدى تأثير التغيرات السياسية والاقتصادية والمناخية على النظم الإيكولوجية الصحراوية على مدى العقود الأخيرة.

الزراعة في الصحراء الشرقية الوسطى

في صورة مُذهلة مُشتركة مؤخراً من قبل وكالة الفضاء الأوروبية، مشهد صحراء المملكة العربية السعودية البارين يكشف عن النمط المُبهرج للهياكل الزراعية الدائرية، وتُظهر نظم الري المُنتصف كيف يمكن للصور الساتلية أن تُراقب التغير البشري للبيئات الصحراوية.

هذا النظام هو طريقة متطورة لتوزيع المياه حيث يضخ بئر في وسط كل هيكل دائري المياه من طبقات المياه الجوفية لتناوب الرشانات التي تغطي حقول المحاصيل، وكل دائرة تظهر في صورة الساتل ESA هي تقريبا كيلومتر واحد في قطرات المياه، وهو حجم يساعد على تحقيق التوزيع الأمثل للمياه عبر التضاريس الصحراوية الواسعة النطاق، ويتيح الرصد بواسطة السواتل تقييم التوسع الزراعي، وكفاءة استخدام المياه الجوفية، والإمكانيات.

نُظم الأوعية في شمال أفريقيا

وفي المغرب، يعاني أكثر من 90 في المائة من الأراضي، في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، من تدهور شديد في الأراضي بسبب الإجهاد المناخي، والتربة الهشة، واستخراج المياه الجوفية غير المستدام من جانب المجتمعات الريفية، كما أن الأواسي في جنوب شرق المغرب؛ وهو ممثل عن الضعف الشديد لنظم الأوعية في شمال أفريقيا، يشكل دراسة حالة.

ويعني عدم وجود هياكل منسقة لجمع المياه أنه حتى عندما تحدث أحداث هطول الأمطار المكثفة - مثل الفيضانات الثلاثة التي لوحظت في الفترة من ٢٠٢٤ إلى ٢٠٢٥ - يتجاوز الزهري تماما، دون تغذية طبقات المياه الجوفية، بل تسبب في تآكل التربة وفقدان التربة السطحية، وتوفر عمليات الرصد الساتلية لهذه الأحداث بيانات حاسمة لتصميم تدخلات إدارة المياه.

ويمكن أن يؤدي بناء أحواض صغيرة للاحتفاظ بالمياه إلى التخفيف من فقدان المياه الفيضانية وتعزيز إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية، إذ يلزم تنظيم دورات للغسل المتحكم فيها لإدارة الملوحة، ويمكن أن تساعد نظم الإنذار المبكر القائمة على الرصد بواسطة السواتل الجهات الفاعلة المحلية على الاستجابة للإجهاد الناشئ عن الاصطدام، وتوضح هذه التطبيقات كيف يمكن للبيانات الساتلية أن تسترشد باستراتيجيات عملية للحفظ وإدارة الموارد.

التحديات والقيود في مجال الاستشعار عن بعد

وعلى الرغم من القدرات الهائلة للصور الساتلية في مجال البحوث الصحراوية، فإن العديد من التحديات والقيود تؤثر على جمع البيانات وتحليلها وتفسيرها، فهم هذه القيود أمر أساسي لتطبيق تقنيات الاستشعار عن بعد على النحو المناسب وتقييم النتائج بصورة واقعية.

التحديات التقنية والمنهجية

ويمثل القرار المكاني عقبة أساسية في العديد من الدراسات الصحراوية الساتلية، وفي حين أن السواتل التجارية ذات الاستبانة العالية يمكن أن تحقق حلاً دون المستوى، فإن العديد من التطبيقات العلمية تعتمد على منابر معتدلة مثل لاندسات (الاستبانة 30 متراً) أو MODIS (الحل المتر 250-500 متر)، كما تؤكد الدراسة على عدة قيود منهجية، بما في ذلك حل الكاسير لصور لاندسات، والارتباك بين الأرض المبنية والخلية.

ويحدث الخلط بين مختلف أنواع السطح عندما تنتج أنواعاً مختلفة من التوقيعات الطيفية المماثلة، مما يجعل التصنيف الآلي أمراً صعباً، ففي البيئات الصحراوية، والتربة الخالصة، والروكة المعرضة، والمناطق النباتية المتفرقة قد يكون من الصعب التمييز على أساس الخصائص الطيفية فقط، وهذا الارتباك يمكن أن يؤدي إلى أخطاء في التصنيف ويتطلب التحقق الدقيق من الأساليب التحليلية وصقلها.

وعلى الرغم من البيانات العديدة التي قدمتها اللجنة الوطنية للبحوث الزراعية والتي تم تركيبها لوضع نماذج تقدير الاستشعار عن بعد للتغطية بالنباتات، فإن استقرار بيانات الأشعة دون الوطنية لا يزال غير كاف، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة في التقدير النموذجي وبعض الأخطاء، وهذه القيود تتطلب مزيدا من التحسينات، وتستلزم آثارا في الغلاف الجوي، وقضايا في مجال معايرة الاستشعار، والتفاوت الزمني في ظروف الغطاء النباتي، كلها عوامل تسهم في عدم اليقين في الغطاء النباتي.

توافر البيانات وإمكانية الوصول إليها

وفي حين أن العديد من مجموعات البيانات الساتلية متاحة بحرية من خلال منابر مثل مستكشف الأرض التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وبرنامج كوبرنيكوس التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، فإن الوصول إلى هذه البيانات وتجهيزها يتطلب خبرة تقنية وموارد حاسوبية، وقد عجل حساب السحاب من التقدم بتمكينه من تجهيز كميات كبيرة من الصور الساتلية في الوقت الحقيقي، ولكن ليس لدى جميع الباحثين إمكانية الوصول إلى هذه الهياكل الأساسية.

ويمكن أن تحد الثغرات التاريخية في البيانات من تحليل الاتجاهات الطويلة الأجل في بعض المناطق، ومع ذلك فإن الغطاء السحابي، وإن كان أقل إشكالية في المناطق الصحراوية منه في المناطق الرطبة، لا يزال يؤثر على عمليات الرصد الساتلية البصرية، فنظم الرادار تتغلب على هذا التقييد ولكنها تتطلب تقنيات التجهيز المتخصصة وقد تكون أقل ملاءمة للتفسير من الصور البصرية.

متطلبات التقييم والحقيقة الأرضية

وعلى الرغم من أن تكنولوجيا الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل قد طبقت على نطاق واسع لتحويل الغطاء النباتي، فإن هناك بعض أوجه القصور عند تقييم صحة نتائج التحويل، ومن أجل تقييم التغطية بالنباتية بدقة، من الضروري التوصل إلى فهم أعمق للعلاقة بين التغطية بالنباتية والعوامل الجوية، فضلا عن تكوين الغطاء النباتي للصحاري وهيكله ودينامياته.

فالتحقق الميداني في البيئات الصحراوية يشكل تحديات فريدة، إذ أن المواقع النائية والظروف القصوى والبنى التحتية المحدودة يمكن أن تجعل جمع البيانات الأرضية أمرا صعبا ومكلفا، فالقدر المتسع من الملامح الصحراوية يعني أن أخذ العينات الأرضية التمثيلية يتطلب حملات ميدانية واسعة النطاق، وقد كشفت الملاحظات الميدانية عن شدة استنفاد طبقة المياه الجوفية وصعوبة إجراء عملية التحقق في الموقع.

الاتجاهات المستقبلية والتكنولوجيات الناشئة

ولا يزال مجال مراقبة الصحراء الساتلية يتطور بسرعة، حيث تبرز التكنولوجيات الجديدة والأساليب التحليلية والتطبيقات بانتظام، وتعود هذه التطورات بتعزيز فهمنا للمناظر الطبيعية القاحلة وتحسين قدرتنا على إدارة وحفظ النظم الإيكولوجية الصحراوية.

النظم الساتلية للتطوير المقبل

ويجري باستمرار تطوير وتشغيل منابر ساتلية جديدة ذات أجهزة استشعار محسنة، وحل مكاني وزمني أعلى، وقدرات مستحضرات معززة، وفي حزيران/يونيه 2025، وبعد ثمانية أشهر فقط من بدء تشغيلها، بدأ الفريق السنوي للناموسيات غير الساحلية في المجموعة 1-1، مما يضيف معلومات عن الغطاء الأرضي وتغير الأراضي لعام 2024، وقد استند هذا التحديث إلى إعادة اختراع الناق NLCD-20، عند إدخال المجموعة 1.0 من عام 1985.

ويمكن للمستشعرات الجاهزة التي تلتقط مئات من النطاقات الضيقة من الطيف أن تُحدّد بدقة أنواع الترجيح السطحي والكيمياء الحيوية النباتية وممتلكات التربة، ويمكن لهذه المستشعرات المتقدمة التمييز بين الاختلافات الخفية في التركيبة السطحية التي لا تُستشف من أجهزة الاستشعار التقليدية المتعددة الأطياف، مما يتيح إمكانيات جديدة لإجراء بحوث في الصحراء.

وتدور تشكيلات السواتل الصغيرة ثورة في رصد الأرض بتوفير أوقات إعادة النظر اليومية أو أكثر تواترا، وهذا القرار الزمني المرتفع يتيح رصد التغيرات السريعة، مثل العواصف الغبارية، والفيضانات اللامعة، أو استجابات النبات القصيرة الأجل لظواهر سقوط الأمطار، ويتيح الجمع بين الحل المكاني والزمني العالي فرصا غير مسبوقة لفهم الديناميات الصحراوية.

النهج التحليلية المتقدمة

في شهر مارس 2025، قطع مختبرات الكوكب صفقة لاستخدام كلود الأنثروبيك ليم لتحليل بيانات التصوير الفضائي الجيولوجي المكاني، هذا التعاون سيجمع البيانات الجغرافية المكانية اليومية لـ(كلود) مع قدرات (كلود) المتقدمة في مجال المعلومات، بما في ذلك قدراته المتطورة في مجال التفكير ومعرفة النمط

ويجري تطبيق نُهج التعلم العميق، بما في ذلك الشبكات العصبية الملتوية وغيرها من البنى المتقدمة، لاستخراج معلومات متزايدة التطور من الصور الساتلية، ويمكن لهذه الأساليب أن تتعلم أنماطا وعلاقات معقدة قد تفتقدها النهج التحليلية التقليدية، مما قد يكشف عن أفكار جديدة عن العمليات والديناميات الصحراوية.

ويمكن للمستعملين أن يتفاعلوا مع البيانات باستخدام الاستفسارات المتعلقة باللغة السهلة، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام نظام المعلومات الجغرافية لتعزيز الصور المنخفضة الاستبانة (للتصنيف الصوري)، وإعادة بناء البيانات المفقودة، وتحسين الرصد في الوقت الحقيقي، وجعل عمليات الرصد الساتلية متاحة بسهولة أكبر بالنسبة للسيناريوهات الحاسمة للإدارة البيئية ومواجهة الكوارث، مما يجعل التكنولوجيا مفيدة بصفة خاصة لتجهيز كميات كبيرة من الصور الساتلية لتحديد الأنماط والتغيرات في البيئة التي قد لا تكون سهلة التأثر عن طريق التحليل اليدوي (الإنساني).

التكامل مع مصادر البيانات الأخرى

ويكمن مستقبل الاستشعار عن بعد في الصحراء بصورة متزايدة في إدماج البيانات الساتلية مع مصادر المعلومات الأخرى، ويمكن أن تقترن نماذج المناخ والنماذج الهيدرولوية والنماذج الإيكولوجية بالملاحظات الساتلية الرامية إلى إيجاد فهم شامل للنظم الصحراوية، ويمكن إدماج البيانات الاجتماعية والاقتصادية لفهم التفاعلات بين البشر والبيئة في المناطق القاحلة.

وقد بدأت مبادرات علوم المواطنين تسهم في عمليات رصد أرضية قيمة تكمل البيانات الساتلية، فالتطبيقات المتنقلة تمكن الأشخاص الذين يعيشون في المناطق الصحراوية أو يزورونها من الإبلاغ عن الملاحظات وجمع الصور والإسهام في مجموعات بيانات التحقق، ويمكن لهذه المعلومات التي يحشدون الموارد أن تعزز دقة وأهمية التحليلات الساتلية.

وتقترح هذه الدراسة إطارا متكاملا لتقييم التصحر الظاهري عن طريق الجمع بين الصور الساتلية المتعددة المراحل وتصنيف القانون النموذجي والتحليلات الهيدروكيميائية الداخلية والمعارف المحلية، وتمثل هذه النُهج المتكاملة التي تجمع بين مصادر البيانات المتعددة وأنواع المعارف الاتجاه المستقبلي للبحوث الصحراوية.

نظم الرصد التشغيلي

ويمثل الانتقال من تطبيقات البحوث إلى نظم الرصد العملياتي حدودا هامة، ويمكن أن تساعد نظم الإنذار المبكر القائمة على رصد السواتل الجهات الفاعلة المحلية على الاستجابة للإجهاد الناشئ في مجال البرمجيات، ويمكن لهذه النظم أن توفر إنذارات في الوقت المناسب بشأن انخفاض الغطاء النباتي أو الضغط على المياه أو غير ذلك من التغييرات البيئية، مما يتيح استجابات الإدارة الاستباقية.

ويُصدر علماء نظام رصد الأرض الذين يعملون على تصنيف غطاء أراضي أكثر تحديدا في غرب الولايات المتحدة، بما في ذلك موئل الكواليس والعشب السنوي الغريب، بيانات تتراوح بين تقديرات عشبية سنوية أسبوعية الربيعية غريبة إلى مجموعة بيانات مدتها 40 عاما من عناصر الغطاء الأرضي في المراعي، وتساعد البيانات مثل هذه على استنارة القرارات المتعلقة بإدارة الأراضي والحرائق، ويدل تطوير منتجات متخصصة مصممة خصيصا لتلبية احتياجات إدارية محددة على الكيفية التي يمكن بها للبيانات الساتلية أن تدعم عملية صنع القرار.

التطبيقات البيئية والحفظية

وفيما عدا البحوث العلمية، تدعم الصور الساتلية للبيئات الصحراوية العديد من تطبيقات حفظ البيئة وإدارتها، وتظهر هذه الاستخدامات العملية قيمة تكنولوجيا الاستشعار عن بعد من أجل التصدي للتحديات في العالم الحقيقي في المناطق القاحلة.

حفظ التنوع البيولوجي

وتغطية حوالي ثلث مساحة الأرض، تدعم الصحارى التنوع البيولوجي الفريد، وتخدم وظائف الكواكب الحيوية بما في ذلك عزل الكربون وإمكانيات الطاقة المتجددة، وتساعد الصور الساتلية على تحديد الموائل الحيوية، وتعقّب التغيرات في مدى النظام الإيكولوجي وحالته، ودعم جهود التخطيط للحفظ.

ويستفيد الرصد في المناطق المحمية بدرجة كبيرة من عمليات الرصد بواسطة السواتل، إذ يتيح الاستشعار عن بعد تقييم ما إذا كانت مناطق الحفظ تحافظ على سلامتها الإيكولوجية، وكشف التعدي أو التدهور، وتقييم فعالية التدخلات الإدارية، وبالنسبة للمناطق الصحراوية الواسعة التي يُعاني فيها الرصد البري من صعوبات لوجستية، توفر البيانات الساتلية معلومات أساسية.

ويجمع نموذج موئل الأنواع بين المتغيرات البيئية المستمدة من السواتل وبيانات عن وجود الأنواع للتنبؤ بتوزيعات ملائمة للموائل، وتساعد هذه النماذج على تحديد المجالات ذات الأولوية لحفظ البيئة، وتقييم الربط بين رقائق الموئل، وتقييم الكيفية التي يمكن أن يؤثر بها تغير المناخ على توزيع الأنواع في المستقبل.

الإدارة المستدامة للأراضي

وتدعم الصور الساتلية الإدارة المستدامة للأراضي في المناطق الصحراوية بتوفير المعلومات عن أنماط استخدام الأراضي، واتجاهات التدهور، وفعالية جهود الإصلاح، وعلى الرغم من هذه التحديات، فإن النتائج توفر مسارات عملية للتدخل، وستتطلب حماية طبقة تريناتا اتخاذ تدابير متكاملة، بما في ذلك بناء أحواض احتفاظ بالفيضانات، وإدارة الملوحة، ونظم الإنذار المبكر القائمة على السواتل، وتنشيط الممارسات الإدارية التقليدية.

وتستفيد إدارة المراعي في المناطق شبه القاحلة من الرصد الساتلي لإنتاجية النباتات، ومؤشرات الضغط الرعي، والأنماط الموسمية، وتساعد هذه المعلومات المديرين على تعديل معدلات التخزين، وخطط الرعي التناوبي، وتحديد المجالات التي تتطلب تدخلا أو استراحة.

ويستخدم رصد إعادة الغطاء النباتي البيانات الساتلية لتتبع نجاح جهود إعادة الغطاء النباتي ومشاريع تثبيت التربة وغيرها من أنشطة ترميم الغطاء النباتي، وتبين سلسلة زمنية من المؤشرات المتعلقة بالنباتات ما إذا كانت المناطق المستعادة تتطور كما هو متوقع، مما يتيح إدارة التكيف والكشف المبكر عن المشاكل.

Climate Change Adaptation

معظم صحاري الأرض ستستمر في خضوعها لفترات تغير المناخ، رغم أن التغييرات المذكورة أعلاه كانت جزءاً من الدورات الطبيعية للأرض، فإن تغير المناخ الذي يسببه النشاط البشري يشكل تهديداً كبيراً يواجه النظم الإيكولوجية الصحراوية، والأشخاص والحيوانات الذين يعيشون فيها أو بالقرب منها، وتوفر عمليات الرصد الساتلية بيانات أساسية لفهم آثار تغير المناخ ودعم استراتيجيات التكيف.

وتعتمد نظم رصد الجفاف اعتمادا كبيرا على البيانات الساتلية لتقييم حالة النباتات ورطوبة التربة وتوافر المياه في المناطق الكبيرة، وتوفر هذه النظم إنذارا مبكرا بتطوير ظروف الجفاف، مما يتيح استجابات استباقية مثل تكييف مخصصات المياه، وتقديم الدعم للمجتمعات المحلية المتضررة، أو تنفيذ تدابير الحفظ في حالات الطوارئ.

غير أن هذا المسار لا يمكن عكسه، حيث أن البيانات تدعم دعوة إلى القيام بتدخلات مستهدفة ومتكاملة، ويوفر الرصد بواسطة السواتل المعلومات اللازمة لوضع وتنفيذ وتقييم استراتيجيات التكيف مع المناخ في المناطق الصحراوية، بدءاً بمبادرات حفظ المياه ونُهج التكيف القائمة على النظم الإيكولوجية.

تطبيقات التعليم والمشاركة العامة

إن الصور الساتلية للصحراء تخدم أغراضا تعليمية هامة وتساعد الجمهور على معالجة قضايا العلوم البيئية وحفظ البيئة، فالأثر البصري للصور الساتلية يجعلها أدوات قوية للاتصال والتعليم.

الموارد التعليمية

وتوفر الصور الساتلية مواد بصرية مقنعة للتدريس عن البيئات الصحراوية وتكنولوجيا الاستشعار عن بعد والتغير البيئي، ويمكن للطلاب استكشاف بيانات حقيقية وإجراء تحليلات خاصة بهم، وتطوير فهم كيفية إجراء البحوث العلمية، وقد أدى توفر البيانات الساتلية المجانية ومنابر التحليل سهلة الاستعمال إلى زيادة تيسير هذه التطبيقات التعليمية.

في نوفمبر 2024، جمعت ناسا مع مايكروسوفت لتطوير كوكب الأرض هذا تطبيق جي آي جعل بيانات علوم الأرض الواسعة لناسا أكثر سهولة بفضل دعم دائرة ميكروسوفت المفتوحة، الهدف هو تمكين مجموعة واسعة من المستخدمين النهائيين - العلماء المُواطنين، الطلاب، المعلمون، الباحثون، العلماء، صناعات الأرض - من الوصول إلى البيانات الساتلية،

التوعية العامة والاتصال

وتحظى الصور الساتلية المذهلة للمناظر الطبيعية الصحراوية باهتمام عام ويمكنها أن تتواصل بشكل فعال مع القضايا البيئية، فقبل ظهور أزواج الصور التي تظهر التصحر أو انخفاض النسيج أو تغيرات أخرى تجعل العمليات البيئية المجردة عملية ومرئية، ويمكن لهذه الأدلة البصرية أن تدعم الدعوة إلى سياسات الحفظ وممارسات الإدارة المستدامة.

وتتيح وسائط الإعلام الاجتماعية والمنابر الإلكترونية نشر صور السواتل على نطاق واسع، والوصول إلى الجماهير بعيدا عن الأوساط العلمية، وتتبادل وكالات الفضاء ومؤسسات البحوث ومنظمات الحفظ بانتظام صور السواتل التي تسلط الضوء على الجمال والتنوع والتحديات البيئية في المناطق الصحراوية، وترفع الوعي وتزيد من التقدير لهذه النظم الإيكولوجية التي كثيرا ما تُغفل.

التطبيقات الاقتصادية وإدارة الموارد

وتدعم الصور الساتلية مختلف الأنشطة الاقتصادية وتطبيقات إدارة الموارد في المناطق الصحراوية، بدءاً من استكشاف المعادن إلى تطوير الطاقة المتجددة.

استكشاف المعادن والموارد

وتسمح الخصائص الطيفية لمختلف المعادن برسم خرائط المعادن بواسطة السواتل، ويمكن للمستشعرات الهيدروجينية أن تحدد توقيعات معدنية محددة، وتساعد على توجيه جهود الاستكشاف، وتقليص الحاجة إلى إجراء دراسات استقصائية أرضية واسعة النطاق، وتتناسب مناطق الصحراء، مع الغطاء النباتي الشفاف والروك المكشوف، بشكل خاص مع رسم خرائط المعادن بواسطة السواتل.

وتكشف الخرائط الجيولوجية التي تستخدم الصور الساتلية عن السمات الهيكلية وأنواع الصخور والتكوينات الجيولوجية التي قد تبين رواسب المعادن أو غيرها من الموارد، وتدعم هذه المعلومات تخطيط الاستكشاف وتساعد على إعطاء الأولوية للمجالات التي يتعين إجراء تحقيقات تفصيلية.

تنمية الطاقة المتجددة

وتدعم الصحراء التنوع البيولوجي الفريد وتخدم وظائف الكواكب الحيوية بما في ذلك عزل الكربون وإمكانات الطاقة المتجددة وتساعد البيانات الساتلية على تحديد المواقع المناسبة لمنشآت الطاقة الشمسية والريحية عن طريق توفير المعلومات عن مستويات الإشعاع الشمسي، وأنماط الرياح، وخصائص الأرض، والقيود البيئية.

إن رصد منشآت الطاقة المتجددة باستخدام الصور الساتلية يتيح تقييم التغيرات في استخدام الأراضي، والآثار البيئية، وأداء المرافق، وهذه المعلومات تدعم التنمية المستدامة لموارد الطاقة المتجددة في المناطق الصحراوية، مع التقليل إلى أدنى حد من الآثار الإيكولوجية.

تخطيط الهياكل الأساسية وإدارتها

تطوير الهياكل الأساسية للصحاري، من الطرقات وخطوط الأنابيب إلى التوسع الحضري، والاستفادة من تحليل التضاريس الساتلية والتقييم البيئي، وتوفر البيانات الساتلية معلومات عن الطبوغرافية وأحوال التربة ومخاطر الفيضانات وغيرها من العوامل ذات الصلة بتخطيط الهياكل الأساسية.

ويمكن لرصد الهياكل الأساسية القائمة باستخدام الصور الساتلية أن يكشف عن التشوهات الأرضية أو التآكل أو أي تغييرات أخرى قد تؤثر على سلامة الهياكل الأساسية، فالرادار ذو الفتحة الاصطناعية هو نوع من تكنولوجيا الرصد الساتلية التي يمكن أن تقيس التشوهات الأرضية على نطاق المليمتر، مما يتيح الكشف عن التغيرات الخفية التي يمكن أن تدل على نشوء مشاكل.

المنظور العالمي والتعاون الدولي

إن البحوث التي تجري في مجال إزالة الألغام باستخدام الصور الساتلية تنطوي بشكل متزايد على التعاون الدولي وتبادل البيانات وتنسيق جهود الرصد، وهذه المنظورات العالمية تعزز فهمنا للنظم الصحراوية وتدعم الاتفاقات والمبادرات البيئية الدولية.

International Monitoring Programs

وتتتبع برامج الرصد العالمية ظروف التصحر وتدهور الأراضي والجفاف في جميع أنحاء العالم باستخدام البيانات الساتلية، وتدعم هذه البرامج الاتفاقيات الدولية مثل اتفاقية الأمم المتحدة لمكافحة التصحر عن طريق توفير معلومات موضوعية ومتسقة عن حالة الأراضي والاتجاهات السائدة في جميع البلدان والمناطق.

وتتيح المنهجيات الموحدة ومجموعات البيانات المشتركة مقارنة الظروف والاتجاهات في مختلف المناطق الصحراوية، مع كشف الأنماط العالمية والتباينات الإقليمية، وهذا المنظور المقارن يساعد على تحديد التحديات المشتركة ونُهج الإدارة الناجحة التي يمكن نقلها بين المناطق.

تبادل البيانات والعلوم المفتوحة

وقد أدى الاتجاه نحو سياسات البيانات المفتوحة للصور الساتلية إلى تسريع التقدم العلمي ومكن من توسيع نطاق المشاركة في البحوث الصحراوية، وقد أدى الوصول الحر إلى لادسات وسينتيل وغير ذلك من مجموعات البيانات الساتلية إلى إضفاء الطابع الديمقراطي على الاستشعار عن بعد، ومكن الباحثين في جميع أنحاء العالم من الإسهام في فهم البيئات الصحراوية.

التعاون الدولي في تطوير السواتل وتبادل البيانات يضمن استمرارية الملاحظات والقدرات التكميلية، فالتنسيق بين برنامج (ناسا) لـ(لاندسات) وبرنامج (إس إس أي) لـ (سيتينيل) على سبيل المثال، يوفر تغطية مؤقتة معززة وقدرات حساسية متنوعة تعود بالنفع على جميع المستخدمين.

بناء القدرات ونقل التكنولوجيا

ويمثل دعم البلدان النامية في الوصول إلى البيانات الساتلية واستخدامها في إدارة الصحراء تطبيقا هاما لتكنولوجيا الاستشعار عن بعد، وتساعد برامج التدريب والمساعدة التقنية ومشاريع البحث التعاونية على بناء القدرات المحلية للرصد البيئي بواسطة السواتل.

وتتقاسم مبادرات نقل التكنولوجيا المعارف والأدوات والمنهجيات المتعلقة بتحليل الصور الساتلية، مما يمكّن البلدان ذات الموارد المحدودة من الاستفادة من قدرات رصد الأرض، ويدعم بناء القدرات التنمية المستدامة والإدارة البيئية في المناطق الصحراوية في جميع أنحاء العالم.

الاستنتاج: مستقبل رصد الصحراء من الفضاء

وقد أحدثت الصور الساتلية تحولا جوهريا في قدرتنا على مراقبة البيئات الصحراوية وفهمها وإدارتها، ومن الكشف عن الأنماط المعقدة للكثبان الرملية إلى تتبع اتجاهات النباتات الطويلة الأجل، ومن رصد الأوعية الثمينة إلى الكشف عن علامات تصحر خفية، توفر تكنولوجيا الاستشعار عن بعد بصيرة غير مسبوقة إلى مشهدات قاحلة.

وتقوم منظمة العفو الدولية بتحويل تحليل البيانات الساتلية للتطبيقات البيئية، مما يتيح رؤية أسرع وأكثر دقة تدفع إلى اتخاذ القرارات المستدامة، وتسفر عن تقدمين تكنولوجيين رئيسيين - هما ارتفاع المعهد الوطني للبحوث الزراعية من أجل تحليل الصور الساتلية وتوسيع نطاق تطبيقات المعلومات الفضائية في الوقت الحقيقي - عن تغيير طريقة جمع البيانات البيئية واستخدامها، وتعود هذه التطورات بزيادة تعزيز قدراتنا على مراقبة الصحراء وتحليلها.

إن التحديات التي تواجه البيئات الصحراوية - التغير المناخي، والاستخدام غير المستدام للموارد، وتوسيع نطاق السكان البشرية، ورصد السواتل المسببة لتدهور الأراضي أكثر أهمية من أي وقت مضى، وتشير البحوث إلى أن الحياة الوظيفية في إيكولوجيا الصحراء وحفظها ستزداد أهمية مع تحول أنماط المناخ والأنشطة البشرية إلى مناطق قاحلة سابقا، وبالنسبة لمن يكترثون بالعلوم البيئية، فإن التخصص في النظم الإيكولوجية الصحراوية يتيح فرصة العمل على بعض التحديات البيئية الأكثر إلحاحا في عصرنا، مع الإسهام في الحفاظ على الأرض في الحفاظ على الأرض.

ومع استمرار تقدم تكنولوجيا السواتل، حيث تصبح الأساليب التحليلية أكثر تطورا، ومع زيادة إمكانية الوصول إلى البيانات، سيعمق فهمنا للمناظر الطبيعية الصحراوية، وسيؤدي إدماج عمليات الرصد الساتلية في البحوث الأرضية والمعارف التقليدية ونُهج النماذج المتقدمة إلى زيادة الفهم الشامل لهذه النظم الإيكولوجية الملحوظة.

إن مناطق الصحراء التي تغطي ثلث مساحة الأرض تقريبا وتدعم أعدادا كبيرة من السكان البشرية والتنوع البيولوجي الفريد تستحق اهتماما متواصلا ووصاية دقيقة، وتوفر الصور الساتلية أدوات أساسية لهذه الإدارة، وتتيح اتخاذ قرارات مستنيرة، وحفظا فعالا، والإدارة المستدامة للمناظر القاحلة، ولا تكشف الرؤية من الفضاء عن جمال وتنوع الصحارى فحسب، بل أيضا عن التغيرات التي تشهدها والإجراءات اللازمة لضمان استدامتها في الأجل الطويل.

بالنسبة للباحثين، وصانعي السياسات، ومديري الأراضي، وأي شخص مهتم بفهم المناطق القاحلة لكوكبنا، الصور الساتلية توفر نافذة قيمة في البيئات الصحراوية، وبينما نواجه التحديات البيئية للقرن الحادي والعشرين، سيستمر هذا المنظور من أعلاه في توجيه جهودنا لحماية وإدارة المناظر الصحراوية للأرض على نحو مستدام للأجيال المقبلة.

To learn more about satellite imagery and Earth observation, visit the USGS Landsat Missions website, explore the European Space Agency's Copernicus program], or access free satellite data through Google Earth Englogy[FT resources:5]