رسم خرائط خطوط السواحل المتغيرة نظراً لمستوى سطح البحر

فهم الحاجة الملحة لرسم خرائط التغيرات الساحلية

إن ارتفاع مستوى سطح البحر يمثل أحد أكثر التحديات البيئية إلحاحا في عصرنا، حيث يعيد تشكيل خطوط السواحل في جميع أنحاء العالم بشكل أساسي، ويتسارع ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي: فقد سجل عام 2024 زيادة قدرها 5.9 ملم، بالمقارنة مع متوسط سنوي يبلغ 3.4 ملم/سنة بين عامي 1993 و 2024 و 4.7 ملم/سنة بين الفترة 2014-2023، مما يدل على تسارع وتيرة التحول الساحلي، وقد أصبحت القدرة على رسم خرائط دقيقة للخسارة المتغيرة على نطاق العالم أضحاها، أمرا أساسيا لفهم النطاق الكامل.

وقد ارتفع متوسط مستوى سطح البحر العالمي من 8 إلى 9 بوصات (21 إلى 24 سنتيمترا) منذ عام 1880، مع ارتفاع معدل الزيادة أكثر من الضعف على مدى العقود الأخيرة، ويتطلب هذا التسارع تقنيات مسح متطورة يمكن أن تتعقب مواقع الشواطئ بدقة وتوفر بيانات عملية للمخططين الساحليين والعلماء البيئيين وصانعي السياسات، وترتفع المخاطر بشكل غير عادي: وتشكل الخرائط الساحلية الدقيقة الأساس لحماية المجتمعات المحلية الضعيفة، والحفاظ على النظم الإيكولوجية الحرجة،

وقد كشفت البحوث الأخيرة أن مستويات البحر الساحلي العالمي أعلى بمستوى قدم واحد عما كان يفترض سابقا، مما يثير الانزعاج من أن العالم قد يقلل من تقدير كمية الأرض وعدد الناس الذين سيتأثرون بارتفاع المحيطات، وهذا الاكتشاف يؤكد الأهمية الحاسمة لاستخدام قياسات دقيقة وعالمية حقيقية بدلا من الاعتماد على النماذج النظرية فقط عند رسم خرائط للتغيرات الساحلية.

سائقو المستوى البحري

إن فهم ما يُسبِّب ارتفاع مستويات سطح البحر أمر أساسي للتنبؤ بالتغيرات الساحلية في المستقبل ورسم خرائط لها، وهذه الظاهرة محركها آليتان أساسيتان، تسهم كل منهما على قدم المساواة تقريبا في الارتفاع العام الذي نشهده اليوم.

التوسع الحراري للمياه في المحيطات

فالمحيطات تستوعب نحو 90 في المائة من الحرارة الزائدة المحصورة في نظام المناخ في الأرض، مما يجعل مياه البحر تتوسع في دفئها، وهذا التوسع الحراري عملية بدنية أساسية، حيث أن الجزيئات المائية تكسب الطاقة من الحرارة، تتحرك بقوة أكبر وتشغل مساحة أكبر، وفي حين أن التوسع في أي جزيء مائي واحد هو الناموس، عندما يُطبق على الحجم الكبير من محيطات العالم، فإن الأثر التراكمي يصبح كبيرا.

ويقاس العلماء درجة حرارة سطح البحر باستخدام مجموعة من الأدوات المتطورة، بما في ذلك الطفافات المتحركة والعائمة، والسواتل، وعينان المياه التي تجمعها السفن، وتقاس درجات الحرارة في النصف الأعلى من المحيط بأسطول عالمي من الروبوتات المائية، في حين تقاس درجات الحرارة الأعمق بواسطة أدوات تخفض من سفن البحوث الأوقيانوغرافية، وتتيح هذه الشبكة الشاملة للباحثين حساب مدى الارتفاعات البحرية الملاحظة من مستويات أخرى.

ثلج أرضي ملطخ

أما المساهم الرئيسي الثاني في ارتفاع البحار فهو نقل المياه من البر إلى المحيط من خلال إنصهار صحائف الجليد وأجهزة الجليد، ففي الفترة ما بين 1993 و 2018، شكلت صفائح الجليد والأنهار الجليدية المذوفة 44 في المائة من ارتفاع مستوى سطح البحر، و 42 في المائة أخرى ناتجة عن التوسع الحراري في المياه، وتشير البحوث الأخيرة إلى أن تدهور الجليد في الأراضي أصبح الآن القوة المهيمنة وراء ارتفاع مستويات سطح البحر العالمية.

إن ثلج الأرض هو الآن القوة الرئيسية وراء ارتفاع مستويات البحر العالمي، حيث ارتفعت المحيطات بنحو 90 ميليميمتر منذ عام 1993، مع ارتفاع معظم الزيادة من الكتلة المائية المضافة بدلا من مجرد التوسع في الاحترار، وتسبب فقدان الجليد من غرينلاند وجليدات الجبال الغالبية العظمى من هذا المكسب، وهذا التحول في المحرك الرئيسي لارتفاع مستوى سطح البحر آثار هامة على التوقعات المستقبلية وجهود رسم الخرائط الساحلية.

وتعاني صحائف الجليد في أنتاركتيكا وغرينلاند، إلى جانب آلاف من الأنهار الجليدية الجبلية الأصغر في جميع أنحاء العالم، من تسارع في الانصهار بسبب ارتفاع درجات الحرارة العالمية، ومن أجل تقدير مدى الزيادة في مستوى سطح البحر بسبب النقل الجماعي الفعلي للمياه من الأرض إلى علماء المحيطات، حيث يعتمد على مزيج من القياسات المباشرة لمعدلات الذوبان وارتفاع مستوى الجليد التي أجريت خلال الدراسات الاستقصائية الميدانية، ومن زيادة القوة الأرضية القائمة على السواتل في التحولات الميدانية

الأنشطة البشرية المعجلة بالعملية

إن تغير المناخ بسبب الأنشطة البشرية هو السبب الرئيسي لهذا التسارع المستمر في ارتفاع مستوى سطح البحر، وقد أدى حرق الوقود الأحفوري وإزالة الغابات والعمليات الصناعية إلى زيادة التركيزات الجوية لغازات الدفيئة، وضبط المزيد من الحرارة في نظام المناخ في الأرض، مما يؤدي إلى تسارع تأثير الاحتباس الحراري في كل من دفء مياه المحيطات والهبوط المتسارع لثلج الأرض.

إن سرعة هذه البيانات لا يمكن قياسها، إذ إن معدل ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي قد تضاعف من 0.06 بوصة (1.4 ميليميتر) في السنة على امتداد معظم القرن العشرين إلى 0.14 بوصة (3.6 ميلليمتر) في السنة اعتبارا من 2006 إلى 2015، وهذا المعدل الذي يضاعف خلال بضعة عقود يدل على التأثير العميق للأنشطة البشرية على سواحل كوكبنا.

وعلاوة على ذلك، فإن ارتفاع مستوى سطح البحر يتخلف عن التغيرات في درجة حرارة الأرض بعقود، وبالتالي فإن ارتفاع مستوى سطح البحر سيستمر في التسريع بين الآن و2050 استجابة للاحترار الذي حدث بالفعل، وهذا يعني أنه حتى لو انخفضت انبعاثات غازات الدفيئة انخفاضا كبيرا اليوم، فإن المجتمعات الساحلية ستظل تواجه عقودا من الارتفاع المستمر في مستوى سطح البحر بسبب تغير المناخ الذي حدث بالفعل.

التكنولوجيات المتقدمة لرسم خرائط تغيرات خط الساحل

وقد أدى التحدي المتمثل في وضع خرائط دقيقة لخطوط السواحل المتغيرة إلى تطوير تكنولوجيات الاستشعار عن بعد التي تزداد تطورا، ويعتمد رسم الخرائط الساحلية الحديثة على مجموعة من الملاحظات الساتلية، والدراسات الاستقصائية الجوية، والقياسات الأرضية، التي توفر كل منها مزايا فريدة لتتبع المواقع الساحلية على مر الزمن.

الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل

وأصبح الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل أسلوبا للرصد واسع الاستخدام في العلوم الساحلية، مما أدى إلى ثورة قدرتنا على رصد السواحل على نطاقات تتراوح بين الشواطئ المحلية والقارات بأسرها، وقد شهد العقد الماضي نموا في مجال المتفجرات في هذا الميدان، مع زيادة حادة في عدد المنشورات على السواحل التي تستخدمها السواتل منذ عام 2018، حيث بدأ الميدان في استخدام الصور الساتلية إلى نظم ساحلية غير مسبوقة على الصعيد الإقليمي والعالمي.

وتسهم المنابر الساتلية المتعددة في جهود الرصد الساحلية، وقد حظيت لاندسات - ٥، ولاندسات - ٧، ولاندسات - ٨ بمزيد من الاهتمام من الباحثين في مجال استخراج السواحل، حيث طبقت النطاقات المتحركة القريبة من تحت الحمراء والمرئية لسواتل لادسات لتحديد سطح الأرض والمياه على طول الساحل، وتوفر هذه السواتل عقودا من الصور التاريخية، مما يمكّن العلماء من تتبع التغيرات الساحلية الطويلة الأجل بما يتلاءم وموثوق.

كما أصبحت مجموعة الساتل " ستينيل-2 " أداة فعالة في رسم الخرائط الساحلية، وهي توفر، إلى جانب سواتل لالاندسات، عمليات إعادة نظر متكررة للمناطق الساحلية، مما يتيح رصداً زمنياً عالياً، وتيسر منابر حاسوبية سحابية للاستشعار عن بعد، مثل " مهندس الأرض في غوغل " ، مع بيانات واسعة النطاق للاستشعار عن بعد، وقدرات حاسوبية قوية للبيانات، وتكنولوجيات التعلم العميقة ذات القدرات على التعبير عن سمات العالمية السريعة.

ويستغل رسم الخرائط الحديثة على السواحل بواسطة السواتل عادة التوقيعات المتميزة للمياه والأرض، وتستغل الأساليب الحديثة التناقض في التوقيع الطيفي بين المياه والأراضي لتحديد الشواطئ بصورة تلقائية، حيث أن المياه تستوعب الضوء بسهولة في النطاقات التي تُعرض تحت الحمراء القريبة من الحاجة وقصيرة الموجات الحمراء، ولكن لا تستخدم الأرض، كما أصبحت مؤشرات الصور، مثل مؤشر الاختلاف المعتاد في المياه عن بعد.

وقد أسفرت التطورات الأخيرة عن مجموعات بيانات عالمية مفصلة بشكل ملحوظ عن السواحل، حيث تم توفير خطوط السواحل العالمية وخرائط احتمال المياه والمناطق المتقاطعة من مجموعة كبيرة من الصور المتعددة الأطياف التي اكتسبتها سواتل ماكسار في الفترة ما بين عامي 2009 و 2023 في شكل حل مكاني رفيع يبلغ 2 مترا في جميع أنحاء العالم، ويمثل هذا المستوى من التفصيل قفزة كمية إلى الأمام في قدرتنا على رسم خرائط ورصد التغيرات الساحلية.

LiDAR Technology

وقد أصبحت تكنولوجيا الكشف عن النور والرسو أداة قيمة لرسم الخرائط الساحلية، مما يوفر الدقة الرأسية الاستثنائية والقدرة على اختراق الغطاء النباتي لرسم خرائط السطح الأرضي، كما أن تكنولوجيات الاستشعار عن بعد - مثل التصوير الجوي والصور الساتلية والتصوير الضوئي للهيكل من الحركة والليدر )المسح الساحلي( - تستخدم لقياس التغير الساحلي.

وتسير نظم الـ " ليدار " ببث نبضات سريعة من الضوء الليزري وقياس الوقت الذي يستغرقه الضوء للهبوط من السطح، ومن الطائرات أو السواتل، يمكن لهذه النظم أن تولد خرائط ثلاثية الأبعاد للتضاريس الساحلية، وتُستفحل التكنولوجيا في استخلاص التغيرات التصاعدية الخفية التي تتسم بأهمية حاسمة لفهم مخاطر الفيضانات وأنماط التحات.

وعلى سبيل المثال، تستخدم السواتل التفرغية، أي ICESat-2، شكلا من أشكال الليدار لرسم خرائط الأراضي والنباتات والمحيطات و/أو رسم الخرائط الجليدية، وتمثل إمكانية الحصول على قياسات طبوغرافية منتظمة من موقع ليدار الفضائي تطورا مثيرا بشكل خاص للرصد الساحلي، إذ يمكنها أن توفر بيانات متسقة عالية الاستبانة في المناطق الساحلية الشاسعة دون أن تُحسب على حساب الدراسات الجوية المتكررة.

رادار ذي فتحة اصطناعية (سار)

(ج) إن سواتل الرادار الاصطناعي ذات الفتحة الاصطناعية تبعث على موجات إذاعية في موقع مستهدف وتسجل الإشارة المبعثرة، وتتيح مزايا على الصور البصرية المشعرة بشكل سلبي، مثل القدرة على التصوير ليلاً، أو عبر الغطاء السحابي، أو أثناء أحداث العواصف المتطرفة، وهذه القدرة تجعل من السار، بصفة خاصة، قيمة لرصد المناطق الساحلية في المناطق ذات الغطاء الغيومي المتكرر أو لاستقاط الساحل أثناء العواصف.

وتمارس تكنولوجيا البحث والإنقاذ عملها بصورة مستقلة عن ضوء الشمس وظروف الطقس، مما يوفر قدرات التصوير على جميع الأحوال الجوية والنهارية، مما يتيح رصد المناطق الساحلية بصورة أكثر تواتراً، والقدرة على جمع البيانات الحيوية خلال الظواهر الجوية البالغة الشدة عندما تكون التغيرات الساحلية أكثر دراماتاً.

الصور الفوتوغرافية الإرسالية والدراسات الاستقصائية للطائرات العمودية

وفي حين توفر تكنولوجيا السواتل تغطية واسعة، فإن التصوير الجوي والمركبات الجوية غير المأهولة (الدروين) توفر قدرات تكميلية لرسم خرائط ساحلية مفصلة على نطاق محلي، ويمكن لهذه المنصات أن تلتقط صورا ذات استبانة عالية ويمكن نشرها بسرعة استجابة لأحداث محددة مثل العواصف أو حلقات التحات.

وقد برزت الصور الفوتوغرافية للهيكل من الحركة كأسلوب قوي لخلق نماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة من الصور المتداخلة، وقد استخدمت " الأجهزة الكميائية الموجودة تحت الماء ذات المقياس 5 كاميراات " ، أو نظام SQUID-5، مع صفيفها الخامس من الكاميرات، الباحثين في جمع صور ذات قدرة عالية على الاستبانة في المياه الضحلة.

المسح الأرضي والتقدير

وعلى الرغم من قوة تكنولوجيات الاستشعار عن بعد، لا تزال الدراسات الاستقصائية الأرضية أساسية للتحقق من عمليات الرصد الساتلية والجوية ولوضع تفاصيل دقيقة النطاق في مواقع محددة، وتوفر الدراسات الاستقصائية للنظام العالمي لتحديد المواقع، ومقاييس محطات القياس، وغيرها من التقنيات التقليدية للاستقصاء بيانات الحقيقة الأرضية اللازمة لتقييم دقة المواقع الساحلية التي يتم تحديدها عن بعد.

غير أن جميع الخوارزميات توفر الدقة الأفقية على طول 10 أمتار في مواقع الميكروفات، مع تدهور الدقة مع ارتفاع نطاق المد، إلى أكثر من 20 متراً لشاطيء من المهدمات الكلية ذات الطاقة العالية مع وجود مورفولوجيا شاطئية معقدة، ويبرز هذا الاستنتاج أهمية فهم القيود التي تفرضها مختلف نُهج رسم الخرائط والحاجة إلى التحقق من الأرض، ولا سيما في البيئات الساحلية الصعبة.

منهجيات تتبع المواقف الدافعة

ويتطلب استخراج مواقع شاطئية دقيقة من بيانات الاستشعار عن بعد أساليب تحليلية متطورة، وقد وضع الباحثون نُهجا عديدة، لكل منها نقاط قوة خاصة بالنسبة لمختلف البيئات الساحلية وأهداف رسم الخرائط.

Automated Shoreline Detection Algorithms

وقد استخدم عدد من الدراسات الصور الضوئية للسواتل لرسم خرائط للتغييرات في موقع الشواطئ مع ارتفاع مستويات التشغيل الآلي، في حين أن التدمير اليدوي لموقع الشواطئ هو أسلوب موثوق ودقيق، لا سيما في الصور ذات الاستبانة العالية، فإنه لا يزال يستغرق وقتا طويلا ولا يمكن أن يُستخدم في فترات طويلة من السواحل مع مئات من الفحوصات، مما أدى إلى تطوير مقاييس الآلية التي يمكن أن تجهز بكفاءة كميات هائلة من الصور الساتلية.

وقد أصبح مؤشر المياه المُعادَل (NDWI) أسلوباً أساسياً لاستخراج السواحل آلياً، ويمكن استخدام مؤشر المياه المُعادَل المُعَدَّل لفصل سمات المياه والسمات غير المائية، مما ييسر تحديد السواحل، ومن خلال حساب الفرق بين التأمل في الموجات الخضراء والموجات القريبة من الحمراء، يُحدث مؤشراً واضحاً بين الأجسام المائية والأرضية.

وقد تم تطوير عدة أدوات مفتوحة المصدر لجعل مسح الشواطئ بواسطة السواتل متاحا للباحثين والمديرين الساحليين، ويمكن للاستشعار عن بعد بواسطة السواتل أن يوفر بيانات عن السواحل ذات التكلفة المنخفضة والطويلة الأجل قادرة على حل الجداول الزمنية التي تهم العلماء والمهندسين الساحليين في المواقع التي لا تتوافر فيها قياسات ميدانية في الموقع، كما أن أدوات مثل السواحل تضغط على سحابات غوغل الأرض، وتحصل تلقائيا على قدرات على إنتاج الصور الساتلية.

التصويبات والمستوى المرجعي

ومن أهم التحديات في مجال رسم الخرائط الساحلية التباينات في المد والجزر، حيث إن وضع خط السواحل يتغير بشكل كبير بين المد والجزر المرتفعة المنخفضة، وصور السواتل التي تلتقط خط السواحل في مختلف مراحل المد والجزر، وبدون تصحيح سليم، يمكن تفسير هذه التباينات في المد والجزر على أنها تغيرات فعلية في الشواطئ.

وتقابل خطوط السواحل المستخرجة ارتفاع المد والجزر الوسيط لجميع عمليات اقتناء الصور في موقع ما، مع إدراج ارتفاع المد والجزر النموذجي في المنتج، وهذا النهج يساعد على توحيد مواقع الشواطئ في مختلف أوقات المراقبة، وإن كانت التحديات لا تزال قائمة في المناطق التي توجد فيها نطاقات مدايدة كبيرة.

وقد وضع الباحثون أساليب لتصحيح شوارع الاصطناعية من أجل تغيير المد والجزر باستخدام تقديرات المنحدرات من الشاطئ ونماذج المد، وبمعرفة ارتفاع المد عند الحصول على الصور و المنحدر من الشاطئ، يمكن للعلماء أن يُعرضوا خط المياه الملاحظ الرياضي على سد مدي قياسي، مما يتيح إجراء مقارنات مجدية بين مواقع السواحل على مر الزمن.

التحليل المتعدد الوسائط

ويتطلب فهم التغير الساحلي تحليل المواقف الساحلية عبر فترات زمنية متعددة، وكثيرا ما تعتمد التقييمات العشوائية الواسعة النطاق لتغير السواحل على تكييف خطوط الاتجاهات مع الأعداد الصغيرة من السواحل التاريخية، التي كثيرا ما تكون لها ثغرات على مدى عقد من الزمن، وتُتخذ بشكل غير متسق في مختلف المواسم، والظروف الموجية، ومراحل المد، وما إلى ذلك، ويمكن القول بأن دراسات التغير الساحلي في المستقبل يمكن تصنيفها على أنها إما دراسات عن طريق شاطئ معين أو دراسات عن طريق خطوط السواحل.

وقد حسنت تشكيلات السواتل الحديثة بشكل كبير التسوية الزمنية للملاحظات الساحلية، إذ إن الجمع بين ساتلي لادسات وسينتيل - ٢ يوفر فترات إعادة النظر في عدد قليل من الأيام في مواقع كثيرة، مما يتيح للباحثين الحصول على مواقع شاطئية ذات تردد غير مسبوق، وهذا القرار الزمني المرتفع يسمح للعلماء بالتمييز بين التقلبات القصيرة الأجل التي تسببها العواصف الفردية أو التغيرات الموسمية والاتجاهات الطويلة الأجل التي يحركها ارتفاع مستوى سطح البحر وغيرها من العوامل.

وتساعد تقنيات تحليل السلاسل الزمنية على استخلاص اتجاهات ذات مغزى من بيانات المواقع الساحلية المزعجة، ويمكن أن تحدد الأساليب الإحصائية سرعة أو تباطؤ معدلات التحات، وكشف نقاط التغيير التي يتحول فيها السلوك الساحلي، والاختلافات الدورية المتفرقة عن الاتجاهات الاتجاهية، وتحوّل هذه النهج التحليلية بيانات عن مواقع السواحل الخام إلى معلومات عملية عن أنماط التغير الساحلي.

ماكين للتعلم والاستخبارات الفنية

ويجري على نحو متزايد تطبيق أساليب استخباراتية وتعلم الآلات على رسم خرائط السواحل، مما يتيح إمكانية تحسين الدقة ومهام التصنيف المعقدة للسيارات، ويمكن تدريب خوارزميات التعلم العميق على التعرف على السواحل في الصور الساتلية، أو التعامل مع الحالات التي تنطوي على تحديات مثل الشواطئ النباتية جزئيا، أو المورفولوجيا الساحلية المعقدة، أو على وضوح مائي متفاوت.

ويمكن لهذه التقنيات المتقدمة أن تتعلم من مجموعات بيانات التدريب الكبيرة لتحديد أنماط فرعية تميز مختلف السمات الساحلية، ويمكن للشبكات العصبية أن تدمج المعلومات من النطاقات المتعددة الأطياف، والتسلسل الزمني، ومصادر البيانات الإضافية لإنتاج تصنيفات شاطئية أقوى من الأساليب التقليدية القائمة على العتبة.

الفرق الإقليمية في مستوى سطح البحر

وفي حين أن مستوى سطح البحر المتوسط على الصعيد العالمي يوفر قياساً عاماً مفيداً، فإن واقع ارتفاع مستوى سطح البحر يختلف اختلافاً كبيراً من مكان لآخر، ففهم هذه الاختلافات الإقليمية أمر حاسم لرسم خرائط ساحلية دقيقة والتخطيط الفعال للتكيف.

دائرة المحيطات والبوابات الإقليمية

وفي بعض أحواض المحيطات، ارتفع مستوى سطح البحر إلى ما يصل إلى 6-8 بوصة (15-20 سنتيمتر) منذ بداية سجل السواتل، وتوجد اختلافات إقليمية بسبب التقلب الطبيعي في قوة الرياح وتيار المحيط، مما يؤثر على مدى وجود طبقات أعمق من حرارة مخزن المحيطات، وهذه التباينات الإقليمية تعني أن بعض المناطق الساحلية تواجه آثارا أشد بكثير مما يشير إليه المتوسط العالمي.

وفي الولايات المتحدة، تحدث أسرع معدلات ارتفاع مستوى سطح البحر في خليج أمريكا من فم المسيسبي غربا، تليها في منتصف المحيط الأطلسي، وتتطلب هذه البؤر الساخنة من ارتفاع مستوى سطح البحر المعجلة تخطيطا ورصدا مكثفين بشكل خاص لدعم قرارات الإدارة الساحلية.

حركة الأراضي العمودية

إن ارتفاع الأراضي الساحلية ذاتها ليس ثابتاً، فالهبوط الرأسي للأرض - أو التخريب الحاد (الالتفكير) أو الرفع - يمكن أن يضخم أو يعوض بدرجة كبيرة آثار ارتفاع البحار، وقد تكون معدلات مستوى سطح البحر المحلي على الساحل أكبر من المتوسط العالمي بسبب العمليات الجيولوجية مثل الترسيب الأرضي أو أصغر من المتوسط العالمي بسبب عمليات مثل انتعاش كتل الأراضي التي تمتد لقرون من فقدان الجليد.

ومما يزيد من تفاقم أوجه عدم اليقين في التوقعات المتوسطة والتطرفة على مستوى سطح البحر عوامل محلية تؤثر على معدلات حركة الأراضي الرأسية، التي يمكن أن تكون سريعة بقدر ما يكون معدل ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي، ويمكن أن يؤدي اتجاه حركة تحرير البحر إلى تعويض أو تفاقم كبيرين للتغير المحلي في مستوى البحر، المعروف بمستوى البحر النسبي، وهذا يعني أن الجمع بين البحار المتزايدة والأراضي المغرقة يخلقان في بعض المواقع خطرا مزدوجا، بينما يعوض جزئيا ارتفاع مستوى سطح البحر في مناطق أخرى.

وفي مواقع عديدة على طول الساحل الأمريكي، يزيد معدل ارتفاع مستوى سطح البحر المحلي عن المتوسط العالمي بسبب عمليات الأراضي مثل التآكل، والزيت، وضخ المياه الجوفية، والتخريب، ويمكن للأنشطة البشرية مثل استخراج المياه الجوفية، وإنتاج النفط والغاز، وتصريف الأراضي الرطبة أن تعجل بخفض الأراضي، مما يزيد من آثار ارتفاع مستوى سطح البحر.

آثار خطية على الجليد

كما أن توزيع ارتفاع مستوى سطح البحر يتأثر أيضاً بالسحب الجاذبية لكتل الجليد الكبيرة، وعندما يذوب الجليد أو الكيس الجليدي، يفقد الكتلة، مما يقلل من سحبه الجاذبية، وفي بعض الأماكن القريبة من الجليد الحالي والسابق وورقات الجليد، أدى ذلك إلى انخفاض مستويات المياه، وهذا التأثير المضاد يعني أن المناطق القريبة من أغطية الجليد الرئيسية قد تشهد بالفعل مستويات أقل من ارتفاع سطح البحر.

هذه الآثار الجاذبية، مقترنة بالتغييرات في تناوب الأرض وتشوهها، تخلق أنماطا مكانية معقدة من التغير في مستوى سطح البحر، ويجب أن تُحسب رسم الخرائط الساحلية الدقيقة لهذه التباينات الإقليمية بدلا من افتراض ارتفاع موحد في مستوى سطح البحر على الصعيد العالمي.

الآثار الشاملة لخطوط السواحل المتغيرة

ويؤدي تحول السواحل بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر إلى إحداث آثار متتالية عبر الأبعاد البيئية والاجتماعية والاقتصادية، ويعتبر فهم هذه النتائج المتعددة الجوانب أمراً أساسياً لوضع استراتيجيات شاملة للتكيف.

Loss and Coastal Erosion

إن أكثر الآثار مباشرة لارتفاع مستوى سطح البحر هو التحصين الدائم للأراضي الساحلية المنخفضة، وإذا ارتفع مستوى سطح البحر بنحو 3 أقدام، فإنه سيزيد بنسبة 37 في المائة تحت سطح الماء عما هو مفترض حاليا، مما يؤثر على ما يصل إلى 132 مليون نسمة في جميع أنحاء العالم، وهذا الرقم المدهش يوضح النطاق العالمي للتحدي الذي تواجهه المجتمعات الساحلية.

وتتسارع سرعة تآكل السواحل مع ارتفاع مستوى مياه البحار مما يسمح للموجات بمهاجمة السواحل في ارتفاعات أعلى، فالأشواب والكثبان والكتافات الساحلية التي ظلت مستقرة منذ عقود أو قرون يمكن أن تبدأ في الهبوط بسرعة مع ارتفاع مستوى سطح البحر، وقد اختفت خمس من جزر سليمان بالفعل بسبب آثار ارتفاع مستوى سطح البحر ورياح تجارية أقوى تدفع المياه إلى غرب المحيط الهادئ، مما يوفر رؤية مشرقة لما قد تواجهه المناطق الأخرى المنخفضة.

تشريد المجتمعات المحلية

ومع أن تراجع السواحل والمناطق المنخفضة الدخل أصبحا غير مأهولين، تواجه المجتمعات البشرية خيارات صعبة بشأن إعادة التوطين، والدول الجزرية الصغيرة هي دول يعيش فيها سكان الجزر المرجانية وغيرها من الجزر المنخفضة التي تصل في المتوسط إلى 0.9-1.8 متر فوق سطح البحر، وهذه هي أكثر الأماكن ضعفا أمام تآكل السواحل والفيضانات واقتحام الملح في التربة والمياه العذبة بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر.

وقد يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى جعل الجزيرة غير صالحة للسكن قبل أن تغرق تماما، حيث يواجه الأطفال في الدول الجزرية الصغيرة عقبات في الحصول على الغذاء والماء ويعانيون من ارتفاع في معدل الاضطرابات العقلية والاجتماعية بسبب هذه الضغوط، ويتجاوز حجم الخسائر البشرية في التغير الساحلي التشريد البسيط، مما يؤثر على الصحة والرفاه والهوية الثقافية.

وبالمعدلات الحالية، سيكون ارتفاع مستوى سطح البحر مرتفعاً بما يكفي لجعل ملديف غير صالحة للسكن بحلول عام 2100، وهذا الجدول الزمني يؤكد على الحاجة الملحة لكل من جهود التخفيف الرامية إلى إبطاء ارتفاع مستوى سطح البحر وتدابير التكيف لمساعدة المجتمعات المحلية الضعيفة.

تدمير النظم الإيكولوجية وفقدان الموئل

وتواجه النظم الإيكولوجية الساحلية تهديدات موجودة من ارتفاع البحار وتغير الشواطئ، وستغمر الأراضي الرطبة الساحلية إذا كان المعدل سريع جدا بالنسبة لها لكي تهاجر إلى أعلى، مما يؤدي إلى فقدان النظام الإيكولوجي، وكلا أشجار المانغروف والمادل تحمي من موجات العواصف والموجات وأمواج التسونامي، مما يجعل من آثار ارتفاع مستوى سطح البحر أسوأ.

وقد تقيد الأنشطة البشرية مثل بناء السدود إمدادات الرواسب بالأراضي الرطبة، مما يحول دون عمليات التكيف الطبيعي، ولا يمكن تجنب فقدان بعض المرشات المدوية نتيجة لذلك، ويزيد التفاعل بين ارتفاع مستوى سطح البحر والآثار البشرية الأخرى على النظم الساحلية من التحديات التي تواجه النظم الإيكولوجية الساحلية.

الشعاب المرجانية التي تدعم التنوع البيولوجي غير العادي وتحمي السواحل من طاقة الموجات، تواجه أيضا تهديدات من ارتفاع مستوى سطح البحر، وتحتاج الشعاب المرجانية إلى النمو الرأسي لكي تبقى قريبة من سطح البحر للحصول على طاقة كافية من ضوء الشمس، وقد استطاعت المرجانات حتى الآن الحفاظ على النمو الرأسي مع ارتفاع البحار، ولكن قد لا تكون قادرة على ذلك في المستقبل، وقد يؤدي الجمع بين ارتفاع مستوى سطح البحر، وتدفئة المحيطات، وتكيف الإجهاد.

والمناطق المترابطة مناطق دينامية يمكن الاعتراف بها على أنها مناطق ساحلية حساسة إلى تفاوتات من مستوى سطح البحر، وتؤدي هذه المناطق الساحلية المنخفضة دورا رئيسيا في تحقيق التوازن بين النظم الإيكولوجية، وحماية موجات العواصف، والمساعدة في تحقيق الاستقرار في الساحل، ورسم خرائط هذه المناطق الانتقالية أمر حاسم لفهم هذه النظم الإيكولوجية القيمة وحمايتها.

زيادة مخاطر الفيضانات والعاصفة

وتجاوزت الفيضانات المرتفعة 30 في المائة إلى أكثر من 900 في المائة مما كانت عليه قبل 50 عاما، مما أدى إلى تعطيل النقل، وإلى إلحاق أضرار بالهياكل الأساسية، وإلى تدهور نوعية الحياة في المجتمعات الساحلية، وما كان يحدث في الماضي أحداث الفيضانات النادرة خلال المد المرتفعة للغاية، أصبح تكرارا روتينيا في مواقع كثيرة.

ويعني ارتفاع مستويات سطح البحر أن ارتفاع عواصف الأمطار يصل إلى ارتفاعات أعلى، وتوسيع مناطق الفيضانات الداخلية، وزيادة عمق الفيضانات في المناطق المعرضة بالفعل للخطر، ويؤدي الجمع بين أعالي البحار والعواصف الأكثر كثافة إلى تفاقم المخاطر التي تتعرض لها المجتمعات الساحلية، كما أن وضع خرائط دقيقة للخطوط الساحلية الحالية والمتوقعة أمر أساسي لتقييم مخاطر الفيضانات هذه ووضع تدابير وقائية مناسبة.

القدرة على تحمل الهياكل الأساسية

فالهياكل الأساسية الساحلية - بما في ذلك الطرق والجسور ومرافق معالجة المياه ونباتات الطاقة والمباني - تزيد من التعرض للفيضانات والتحات واقتحام المياه المالحة مع تغير السواحل، وقد تزداد قدرة الهياكل الأساسية المصممة بمستويات بحرية تاريخية على الازدياد ضعفاً مع استمرار ارتفاع البحار.

إن التكاليف الاقتصادية لتكييف أو إعادة أماكن الهياكل الأساسية الساحلية تبعث على التفاؤل، إذ إن القرارات المتعلقة بما إذا كان ينبغي حماية أو إيواء أو الانسحاب من البحار المتزايدة تتطلب معلومات مفصلة عن المواقع الحالية والمستقبلية على الساحل، كما أن رسم الخرائط الساحلية الدقيقة يوفر الأساس لهذه القرارات الحاسمة المتعلقة بالتخطيط للهياكل الأساسية.

تطبيقات رسم خرائط التغيير الساحلي

وتخدم الخرائط التفصيلية ومنتجات البيانات التي تولدت عن طريق رصد التغيير الساحلي العديد من التطبيقات العملية التي تدعم صنع القرار وإدارة الموارد.

تقييم مخاطر الفيضانات والنمذجة

ويتطلب فهم المناطق المعرضة للفيضانات الساحلية بيانات دقيقة عن الارتفاعات ومواقع السواحل، وتوفر خرائط تغير السواحل مدخلات أساسية لنماذج مخاطر الفيضانات التي تنبأ بالمناطق التي ستُغرق في إطار سيناريوهات مختلفة لارتفاع مستوى سطح البحر وظروف العواصف.

إن السيناريوهات مستمدة من التقارير التقنية لمستوى سطح البحر في منطقة شمال شرق آسيا، وتأخذ في الاعتبار ارتفاع مستوى سطح البحر على الصعيد العالمي، والتغيرات الإقليمية في تداول المحيطات، والتغيرات في ميدان الجاذبية في الأرض بسبب إعادة توزيع الأراضي الجليدية، والحركة الأرضية العمودية المحلية، وتساعد هذه النماذج الشاملة المجتمعات على فهم مخاطر الفيضانات الخاصة بها والتخطيط لها وفقا لذلك.

إن مستوى سطح البحر في منطقة شمال شرق آسيا وما شابهه من أدوات تسمح للمستعملين بتصوير الفيضانات المحتملة في إطار سيناريوهات مختلفة لمستوى سطح البحر، تمثل قيم الاستقراء الإقليمية تقديرات ارتفاع مستوى سطح البحر النسبي المتوقع حتى عام 2050، وتستند إلى بيانات قياس المد والجزر من عام 1970 إلى عام 2020، وخلق هذه المسارات، يحسب معدل ارتفاع مستوى سطح البحر من مجموعات إقليمية من ملاحظات قياس المد والجزر، ثم يُستنفذ إلى عام 2050.

إدارة النظم الإيكولوجية

وتتطلب جهود الحفظ معلومات مفصلة عن الأماكن التي توجد بها موائل ساحلية حرجة وكيفية تغيرها بمرور الوقت، وتساعد رسم الخرائط الساحلية على تحديد المناطق التي تهاجر فيها الأراضي الرطبة إلى الداخل، حيث تنهار الشواطئ، وحيث يمكن لتدابير الحماية أن تساعد على الحفاظ على النظم الإيكولوجية القيّمة.

وتمثل الفرضيات التوزيع المحتمل لكل نوع من أنواع الأراضي الرطبة على أساس ارتفاعها، ومدى تكرارها في إطار كل سيناريو، ومع ارتفاع مستويات سطح البحر، قد يهاجر بعض الشواذ إلى مناطق مجاورة منخفضة، في حين أن أجزاء أخرى من المارش ستتغير من نوعها أو تضيع في المياه المفتوحة، ويساعد فهم هذه الديناميات مديري الموارد على اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن مكان تركيز جهود الحفظ.

والمناطق الساحلية المنخفضة هي مجموعة بيانات مكشفة مستمدة من الصور الساتلية لتقييم المخاطر الساحلية في المنطقة الساحلية الدينامية، ويكتسي الخطر أهمية خاصة بالنسبة للمناطق التي توجد بها مناطق ساحلية واسعة النطاق، مثل بنغلاديش وألاسكا، حيث أن المنطقة الساحلية الغربية في بنغلاديش شديدة التعرض للفيضانات بسبب تدني أرضها الساحلية وقلة دفاعها عن موجات الطفرة.

التخطيط الحضري والهيكل الأساسي

وتحتاج المجتمعات الساحلية إلى توقعات موثوقة للمواقع الساحلية في المستقبل لاتخاذ قرارات مستنيرة بشأن المكان الذي يسمح فيه بالتنمية، وأين يكون الاستثمار في الهياكل الأساسية الحمائية، وحيثما يكون التراجع المنظم ضروريا، ويعد تحديد كمية التغير الساحلي أمرا أساسيا لحساب الاتجاهات في التحات، وتقييم العمليات التي تشكل المناظر الساحلية، والتنبؤ بكيفية استجابة الساحل للعواصف المقبلة وارتفاع مستوى سطح البحر، وهي أمور بالغة الأهمية بالنسبة للمجتمعات الساحلية في الولايات المتحدة.

ويتزايد إدراج أنظمة الحد من الألغام، ومدونات البناء، واستثمارات الهياكل الأساسية في توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر استنادا إلى بيانات رسم الخرائط الساحلية، وتستخدم المجتمعات المحلية هذه المعلومات لوضع متطلبات انتكاسات للتشييد الجديد، وتحديد المناطق التي تتطلب رفع مستوى السفن أو منعها من الفيضانات، والتخطيط للتطور الطويل الأجل لخطوطها الساحلية.

التأهب للكوارث والاستجابة في حالات الطوارئ

ويعتمد مديرو الطوارئ على بيانات خرائط المناطق الساحلية لوضع خطط الإجلاء، وتحديد مواقع موارد الطوارئ، وإبلاغ الجمهور بالمخاطر، وفهم كيفية تغير خطوط السواحل وكيفية تطورها، يساعد المجتمعات المحلية على الاستعداد للآثار المزمنة مثل التآكل التدريجي والأحداث الحادة مثل موجات عواصف الأعاصير.

وتتوقف عمليات التقييم بعد وقوع الكوارث أيضا على وضع خرائط ساحلية دقيقة، كما أن مقارنة المواقف السابقة على العاصفة وما بعدها تساعد على تحديد آثار الأحداث البالغة الشدة كمياً وتسترشد بها قرارات التعافي وإعادة البناء، وهذه المعلومات حاسمة في تحسين معايير البناء وسياسات استخدام الأراضي من أجل تعزيز القدرة على مواجهة الأحداث المقبلة.

Climate Change Monitoring and Research

تغير السواحل هو مؤشر واضح لتأثيرات تغير المناخ، فالسجلات الطويلة الأجل للمواقع الساحلية تقدم دليلاً تجريبياً على كيفية تأثير البحار المتزايدة على السواحل وتساعد على التحقق من توقعات نماذج المناخ، وتساعد هذه الملاحظات على التحقق من التنبؤات الناجمة عن محاكاة تغير المناخ والتحقق منها.

وتستفيد البحوث في العمليات الساحلية، ونقل الرواسب، وديناميات النظم الإيكولوجية من بيانات مفصلة عن رسم الخرائط الساحلية، ويساعد فهم الآليات التي تقود التغيير الساحلي على تحسين التوقعات المتعلقة بالتغييرات المقبلة، ويسترشد في ذلك بوضع استراتيجيات أكثر فعالية للتكيف.

تحديد الحدود القانونية والممتلكات

وفي العديد من الولايات القضائية، تُعرَّف حدود الملكية على نحو يُعرف على السمات الساحلية مثل خط المياه المرتفع، ومع انتقال خطوط السواحل، فإن هذه الحدود تتحرك أيضا، مما يخلق مسائل قانونية معقدة بشأن حقوق الملكية والوصول العام، كما أن رسم الخرائط الساحلية الدقيقة يوفر الأساس التقني لحل هذه المنازعات وتحديث سجلات الممتلكات.

كما أن الحدود البحرية بين الدول والولاية القضائية قد تتأثر بالتغيرات الساحلية، وكثيرا ما يحدد القانون الدولي المياه الإقليمية والمناطق الاقتصادية الخالصة على أساس السمات الساحلية، مما يجعل رسم خرائط الساحل الدقيقة مسألة سيادة وطنية وحقوق للموارد.

التحديات في رسم الخرائط الساحلية

وعلى الرغم من أوجه التقدم التكنولوجي الملحوظة، تواجه رسم الخرائط الساحلية تحديات عديدة تؤثر على الدقة والتغطية والفائدة.

التغيرات في المد والمستوى المائي

إن الطابع الدينامي للوصل بين المياه البرية يخلق تحديات أساسية لتحديد ورسم خرائط السواحل، وقد يشكل تباين مستوى المياه المرتبط باقتناء كل صورة ساتلية مصدرا هاما للأخطاء في ما ينتج عن ذلك من خطوط المياه التي تستخدمها السواتل، مما يقلل من تمثيليتها عند وصف التغيرات في السواحل، وهذا التحدي حاد بوجه خاص في المناطق التي توجد فيها نطاقات مدوية كبيرة.

إن عمل الموجات، وتدفق العواصف، والتغيرات في مستوى المياه الموسمية، ودورات المناخ الطويلة الأجل كلها تسهم في التقلبات في الوضع الساحلي الملاحظ، ويتطلب التخلص من هذه التباينات القصيرة الأجل من الاتجاهات الطويلة الأجل تحليلا دقيقا، وكثيرا ما يتطلب رصدا متعددا على مدى فترات زمنية ممتدة.

الغطاء السحابي والغموض

ولا يمكن للصور الساتلية البصرية، التي تشكل العمود الفقري لمعظم جهود رسم الخرائط الساحلية، أن تُرى من خلال الغيوم، وفي المناطق ذات الغطاء الغيومي المستمر، يمكن أن يكون الحصول على صور واضحة للسواحل أمرا صعبا، وهذا التقييد يمكن أن يخلق ثغرات في السجلات الزمنية، وفي عمليات رصد التحيز نحو مواسم معينة أو ظروف الطقس.

وفي حين أن سواتل منطقة البحث العلمي يمكن أن تلتقط صوراً من خلال السحب، فإنها تعرض تحدياتها الخاصة في مجال الترجمة الشفوية، ولا تستخدم على نطاق واسع بعد في رسم الخرائط الساحلية الروتينية كمجسات بصرية، كما أن تطوير أساليب لدمج البيانات من أنواع الاستشعار المتعددة يمثل حدوداً هامة في البحوث المتعلقة برسم الخرائط الساحلية.

التعقيد الساحلي والهيترجين

وتظهر السواحل تنوعا هائلا في خصائصها المادية، من الشواطئ الرملية إلى المنحدرات الصخرية، ومن غابات المانغروف إلى الشعاب المرجانية، ولا توجد أي نهج رسم خرائطي واحد يعمل على النحو الأمثل بالنسبة لجميع أنواع السواحل.

فالخطوط الساحلية المزروعة تشكل تحديات خاصة، حيث أن الحدود بين الأرض والمياه قد تحجبها غابات المانغروف أو الأعشاب الماشية أو النباتات الأخرى، فالخطوط الساحلية ذات الجدران البحرية والطائرات وغيرها من الهياكل تخلق حدودا حادة يمكن أن تكون أسهل في اكتشافها ولكنها تمثل نظما مختلفة اختلافا جوهريا عن السواحل الطبيعية.

تجهيز البيانات والطلبات الحاسوبية

وكثيرا ما يصعب استخدام المنهجيات التقليدية عند التعامل مع جمع وتخزين وتجهيز البيانات الضخمة في رسم خرائط السواحل العالمية، وقد ازداد حجم الصور الساتلية المتاحة لرسم الخرائط الساحلية زيادة هائلة، مما يخلق فرصا وتحديات على السواء، وتتطلب معالجة عقود من الصور لآلاف كيلومترات الساحل موارد حاسوبية كبيرة ونظما متطورة لإدارة البيانات.

وقد ساعدت برامج الحاسوب المزدوج مثل محرك غوغل الأرضي على إضفاء الطابع الديمقراطي على إمكانية الحصول على هذه الموارد الحاسوبية، ولكن تطوير وتنفيذ خوارزميات فعالة لا يزال تحديا تقنيا كبيرا، ويتطلب تحقيق التوازن بين المفاضلات بين سرعة التجهيز والدقة والتغطية المكانية دراسة دقيقة.

Accuracy and Validation

ولا توجد دراسات مرجعية تقارن أداء الخوارزميات الشواطئية المشعّة بواسطة السواتل مقابل مجموعات موحدة من المدخلات وبيانات المصادقة، ويقيّم إطار قياسي جديد دقة ملاحظات تغير السواحل المستمدة من الصور الساتلية المتاحة للجمهور، مع دقة ودقة خمس خوارزميات ثابتة لرسم خرائط الساحل، تم تقييمها في أربعة شوارع رملية ذات ظروف جغرافية وأوقية مختلفة.

ويتطلب تحديد دقة الشواطئ التي تستخدمها السواتل مقارنة مع بيانات عالية الجودة عن الحقيقة الأرضية، وهي مكلفة ومستغرقة من الوقت لجمعها، وتتفاوت دقة رسم الخرائط الساحلية مع النوع الساحلي، ونطاق المد، وحل الصور، والمقاييس المحددة المستخدمة، ويعتبر فهم هذه الشكوك وإبلاغها أمرا أساسيا للاستخدام الملائم لمنتجات رسم الخرائط الساحلية.

قضايا خط الأساس والمراجع

وقد كشفت البحوث الأخيرة عن مسائل هامة في مستويات خط الأساس في البحر المستخدمة في العديد من الدراسات الساحلية، ومعظم البحوث العلمية تستخدم ارتفاعات في المحيطات تقل عن 10 بوصات في الواقع اليوم، مما يعني أن الأثر الكامل لارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل أقل من التقدير لأن الأرض تواجه تحصيناً عما أظهرته الدراسات السابقة، وأن التقديرات الناقصة هي أكبر في جنوب شرق آسيا ومنطقة المحيط الهادئ حيث تبلغ مستويات سطح البحر اليوم أكثر من 3 أقدام.

هذه البقعة المميتة المسببة للعمى تأتي من نماذج الكمبيوتر التي يستخدمها العلماء، فيما يتعلق بتقدير مستويات البحر الحالية، يستخدمون نموذجاً لمسح الأرض، معروفاً أيضاً بنموذج جيودي، الذي يُحاكي كيف تُقابل المحيطات الأرض، مع مراعاة الجاذبية وتناوب الأرض، ولكن لا يعتبر عوامل أخرى تؤثر على ارتفاع المحيط، مثل المد والجزر والمحيطات ورياح التجارة.

التوقعات المستقبلية وال سيناريوهات

ويتطلب فهم الكيفية التي يمكن بها لتغير السواحل في المستقبل الجمع بين الملاحظات على الاتجاهات الحالية مع توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل في إطار سيناريوهات مناخية مختلفة.

التوقعات القريبة من الأرض (2030-2050)

ويتوقع العلماء أن يرتفع البحر خلال السنوات العشرين القادمة بستة بوصات أخرى، وهذا الإسقاط القريب من الأجل مؤكد نسبيا لأن معظم ارتفاع مستوى سطح البحر خلال العقود القليلة القادمة قد قفل بالفعل بسبب انبعاثات غازات الدفيئة السابقة وخط الظواهر الحرارية في نظام المحيطات.

وإذا تمكنا من تخفيض انبعاثات غازات الدفيئة بشكل كبير، فمن المتوقع أن يكون مستوى سطح البحر في الولايات المتحدة في عام 2100 على بعد 0.6 متراً (قدامان) أعلى في المتوسط مما كان عليه في عام 2000، وحتى في ظل سيناريوهات متفائلة للانبعاثات، لا يمكن تجنب ارتفاع كبير في مستوى سطح البحر، مما يتطلب جهوداً كبيرة للتكيف في المجتمعات الساحلية.

التوقعات الطويلة الأجل (2050-2100 وما بعدها)

وتتراوح التوقعات الحالية لارتفاع مستوى سطح البحر في نهاية القرن الحادي والعشرين بين 40 سم و 2.5 متر، وتنشأ هذه المجموعة الواسعة من الإسقاطات عن حالات عدم التيقن فيما يتعلق بانبعاثات غازات الدفيئة في المستقبل، والتوسع الحراري، وذوبان صحائف الجليد، والمعالم الجليدية، والتسويات الافتراضية، ويعكس هذا النطاق الواسع عدم اليقين بشأن الخيارات البشرية المقبلة فيما يتعلق بانبعاثات غازات الدفيئة وعدم اليقين العلمي بشأن كيفية استجابة صفائح الجليد للدفء.

وبحلول نهاية القرن، من المرجح أن يرتفع مستوى سطح البحر العالمي إلى مستوى أعلى من مستويات عام ٢٠٠٠ على الأقل، حتى لو اتبعت انبعاثات غازات الدفيئة مسارا منخفضا نسبيا في العقود القادمة، وفي ظل سيناريوهات أعلى للانبعاثات، يمكن أن يكون ارتفاع مستوى سطح البحر أكثر دراما بكثير، مع ما قد يترتب على ذلك من عواقب وخيمة بالنسبة للمناطق الساحلية المنخفضة.

ويتسارع معدل معدلات الانبعاثات غير المصحوبة بمسافات طويلة، وسيستمر في الارتفاع في جميع سيناريوهات الانبعاثات بعد نهاية القرن الحادي والعشرين، وهذا الالتزام الطويل الأجل بمواصلة ارتفاع مستوى سطح البحر يعني أن التكيف الساحلي سيكون تحدياً مستمراً للقرون القادمة، بغض النظر عن القرارات المتعلقة بسياسات المناخ في الأجل القريب.

تخطيط السيناريوهات وعدم اليقين

ونظراً للمجموعة الواسعة من المستقبل الممكنة، فإن المخططين الساحليين يستخدمون على نحو متزايد نُهجاً قائمة على سيناريوهات تنظر في مسارات متعددة محتملة من ارتفاع مستوى سطح البحر، بدلاً من التخطيط لمستقبل واحد من أكثر الاحتمالات، يعترف هذا النهج بعدم اليقين ويضع استراتيجيات لا تزال فعالة في طائفة من النتائج الممكنة.

وتتيح أطر الإدارة التكيفية للمجتمعات المحلية تعديل استراتيجياتها مع توافر معلومات جديدة، ومع تنقيح التوقعات المتعلقة بارتفاع مستوى سطح البحر، وتدعم عمليات التحديث المنتظمة للخرائط والتوقعات الساحلية هذا النهج التكيّفي، بما يكفل أن تستند القرارات إلى أفضل العلوم المتاحة.

استراتيجيات إدارة السواحل

وتُبلغ رسم الخرائط الساحلية الدقيقة ثلاث فئات عريضة من استراتيجيات التكيف: الحماية، والسكن، والتراجع المنظم.

استراتيجيات الحماية

وتهدف النُهج الهندسية الصعبة مثل الجدران البحرية، والحواجز التي تتدفق من العواصف إلى وقف خطها ضد ارتفاع البحار وحماية التنمية القائمة، ويمكن أن تكون هذه الهياكل فعالة ولكنها مكلفة لبناء وصيانة، وقد تكون لها آثار بيئية سلبية، وفي نهاية المطاف لديها حدود لحجم ارتفاع مستوى سطح البحر الذي يمكن أن تصمد فيه.

ويمكن أن توفر الحلول القائمة على الطبيعة، مثل تغذية الشواطئ، واستعادة الكثبان، وخلق الأراضي الرطبة الحماية في الوقت الذي تحقق فيه أيضا فوائد النظم الإيكولوجية، وكثيرا ما تعمل هذه النُهج " البنية التحتية الخضراء " على أفضل وجه مع الحلول الهندسية التقليدية، وخلق نظم هجينة أكثر مرونة واستدامة.

استراتيجيات أماكن الإقامة

وتقبل نُهج الضم قدراً من الفيضانات وتغير السواحل مع تكييف الأنشطة البشرية مع هذه الظروف الجديدة، وتُدرج في هذه الفئة المباني، وخلق هياكل أساسية مقاومة للفيضانات، وتعديل استخدامات الأراضي لكي تكون متوافقة مع العصيان الدوري.

وتمثل هياكل التقلبات، والهيكل المتناهي الصغر، والتصميمات الابتكارية الأخرى استراتيجيات إقامة ناشئة تسمح باستمرار استخدام المناطق الساحلية على الرغم من ارتفاع البحار، وقد تكون هذه النُهج ذات أهمية خاصة في المناطق التي لا تكون فيها الحماية ممكنة أو فعالة من حيث التكلفة.

المستوطنات التي يديرها

وفي بعض المواقع، قد تكون الاستراتيجية الطويلة الأجل الأكثر عملية هي نقل التنمية بعيدا عن المناطق الساحلية الأكثر ضعفا، وكثيرا ما يكون التراجع المنظم تحديا سياسيا واجتماعيا، ولكنه قد يكون ضروريا في المناطق التي تواجه تآكلا شديدا أو الفيضانات المتكررة.

وتمثل عمليات التخفيف المتجددة، والقيود الإنمائية في المناطق الشديدة الخطورة، وبرامج الشراء الخاصة بالممتلكات المعرضة للفيضانات، نُهجا مختلفة لتيسير التراجع المنظم، وتساعد رسم الخرائط الساحلية على تحديد المناطق التي تواجه أكبر المخاطر وقد تكون مرشحة لهذه الاستراتيجيات.

التعاون الدولي وتبادل البيانات

ويشكل تغير السواحل تحديا عالميا يتطلب التعاون الدولي في مجال الرصد والبحث والتخطيط للتكيف.

شبكات الرصد العالمية

إن البعثات الساتلية الدولية، وشبكات قياس المد والطرق، والتعاون في مجال البحوث، توفر الأساس للرصد الساحلي العالمي، وقد بدأت سلسلة السواتل التي ترصد المحيطات باستمرار مع شركة توبكس/بوسيدون، التي أطلقت في عام 1992، وسينتينيل-6 مايكل فريليتش، التي أطلقت في عام 2020، واستولت في عام 2022 على سلفها جيسون-3، وفي الأشهر القادمة، ستمر شركة سينتينيل-6 مايكل فيل بيتش، التي أطلقت في توأمها، في عام 6).

وتكفل هذه البعثات الدولية استمرارية سجل مستوى سطح البحر وتوفر تغطية عالمية متسقة، وتتاح البيانات التي تنتجها مجانا للباحثين والمديرين الساحليين في جميع أنحاء العالم، وتدعم اتخاذ القرارات القائمة على الأدلة في البلدان على جميع مستويات التنمية.

مبادرات التقييم الإقليمي

ويشكل موقع المعرفة على مستوى سطح البحر جهدا مشتركا من جانب مبادرة " جوب " للمناخ و " جي بي آي " ، يركز على التغيرات على الصعيد الإقليمي إلى المستوى البحري المحلي في أوروبا، ويدعم وضع وتنفيذ السياسات ذات الصلة على الصعد المحلية والوطنية والأوروبية، وذلك بتوفير منبر تعاوني لتبادل المعارف وتوليفها وتكاملها على مستوى سطح البحر على الصعيدين الإقليمي والعالمي والتاريخي والمستقبلي، ومن خلال عمله، يجمع فريق " هوب " أخصائيين في مجال البحوث والسياسات من مختلف التخصصات.

وقد نشر تقرير التقييم الأول عن ارتفاع مستوى سطح البحر في أوروبا في عام 2024 بالتعاون مع مبادرة دولة الكوكب، إلى جانب كتيب يركز على السياسات، وبدأت مرحلة تحديد النطاق الثانية في أوائل عام 2026، تحدد الأولويات وتجمع المدخلات لدورة التقييم المقبلة، وتكمل هذه التقييمات الإقليمية التقارير العالمية بتقديم معلومات مفصلة ومحددة السياق تحتاج إليها الجهات المحلية لاتخاذ القرارات.

بناء القدرات ونقل التكنولوجيا

إن العديد من البلدان الأكثر عرضة لارتفاع مستوى سطح البحر لديها قدرة محدودة على رصد المناطق الساحلية المتطورة ورسم الخرائط، ويساعد التعاون الدولي في مجال التدريب ونقل التكنولوجيا وتبادل البيانات على ضمان أن تتمكن جميع البلدان من الحصول على المعلومات التي تحتاجها لحماية سواحلها وسكانها.

وتضفي الأدوات المفتوحة المصدر، والبيانات الساتلية المتاحة بحرية، وشبكات البحوث التعاونية الطابع الديمقراطي على إمكانية الوصول إلى قدرات رسم الخرائط الساحلية، مما يمكّن الباحثين والمديرين الساحليين في البلدان النامية من إجراء تحليلاتهم الخاصة ووضع استراتيجيات تكيف مناسبة محليا.

التكنولوجيات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

ولا يزال مجال رسم الخرائط الساحلية يتطور بسرعة، حيث تبشر التكنولوجيات والنهج الجديدة بتحسين الدقة والتغطية والفائدة.

البعثات التالية لسواتل الجيل

وتعود البعثات الساتلية المقبلة بتحسين عمليات التسوّق المكاني، والتغطية الزمنية، وقدرات القياس، وستوفر السواتل الرادارية المتقدمة، والصور الفائقة الأطياف، ونظم الليدار الفضائية منظورات جديدة بشأن التغير الساحلي، وستتيح رصدا أكثر تفصيلا للبيئات الساحلية المعقدة.

وسيوفر تكامل البيانات المستمدة من مجموعات ساتلية متعددة، بما في ذلك البعثات الحكومية والتجارية، حلا زمنيا غير مسبوق، وستصبح عمليات المراقبة اليومية أو حتى دون اليومية للخطوط الساحلية روتينية في مواقع كثيرة، مما سيمكن من رصد التغيرات الساحلية في الوقت القريب من الواقع.

الاستخبارات الفنية وتحليل البيانات الضخمة

وقد أخذت مقاييس تعلم الآلات تتزايد تطورها في استخراج السواحل من الصور الساتلية، ومناولة البيئات الساحلية المعقدة، وإدماج البيانات المتعددة المصادر، ويمكن لنهج التعلم العميق أن تحقق أداء على المستوى الإنساني أو أفضل في الكشف عن السواحل، مع معالجة كميات كبيرة من الصور بسرعة أكبر بكثير من الأساليب اليدوية.

وتسمح تحليلات البيانات الضخمة بتجهيز الصور الساتلية المحتوية على أنواع الحيوانات المنوية من أجل إيجاد منتجات عالمية النطاق لتغيرات السواحل، وتكشف هذه البيانات الشاملة عن أنماط واتجاهات من المستحيل اكتشافها من خلال الدراسات المحلية، وتعزيز الفهم العلمي للعمليات الساحلية وآثار تغير المناخ.

بيانات المواطنة العلمية والثروة

وتشرك أجهزة الهاتف الذكي ومبادرات علوم المواطنين الجمهور في رصد المناطق الساحلية، وجمع الملاحظات على المستوى الأرضي التي تكمل البيانات الساتلية، ويمكن للصور المكتظة المصدر، وقياسات النظام العالمي لتحديد المواقع، والمعرفة المحلية أن تساعد على التحقق من المنتجات المستمدة من السواتل، وأن تقدم معلومات عن الظروف الساحلية التي لا يمكن للسواتل أن تكتشفها.

كما أن هذه النهج التشاركية تُعزز الوعي العام وتُشارك في القضايا الساحلية، مما قد يعزز الدعم المقدم لتدابير التكيف والإدارة الساحلية المستدامة.

Integration with Climate and Coastal Process Models

ويعود التكامل الأدق بين رسم الخرائط الساحلية المراقبة والنماذج العددية للعمليات الساحلية بتحسينها، ويمكن أن تحقق الملاحظات نماذج ومعايرة، في حين يمكن أن تساعد النماذج على تفسير الملاحظات والمشروعات التي ستتغير في المستقبل، وهذا التآزر بين المراقبة والنماذج سيعزز قدرتنا على التنبؤ بالتطور الساحلي ودعم التخطيط للتكيف.

ومن شأن النماذج المزدوجة التي تدمج ارتفاع مستوى سطح البحر، وديناميات الموجات، ونقل الرواسب، وعمليات النظم الإيكولوجية أن توفر اسقاطات أكثر شمولا وواقعية للتغيير الساحلي، وستساعد نظم النماذج المتكاملة هذه المديرين الساحليين على فهم التفاعلات المعقدة التي تدفع عجلة التطور الساحلي.

التطبيقات الرئيسية لأصحاب المصلحة الساحليين

وتستخدم مختلف مجموعات أصحاب المصلحة معلومات عن رسم الخرائط الساحلية بطرق مختلفة لدعم احتياجاتها ومسؤولياتها المحددة.

• Flood risk assessment:] Insurance companies, emergency managers, and property owners use coastal maps to understand current and future flood exposure, set insurance rates, develop eviction plans, and make informed decisions about property investments.
• Habitat preservation:] Conservation organizations and environmental agencies rely on coastal mapping to identify critical habitats, track ecosystem changes, prioritize conservation investments, and assess the effectiveness of restoration projects.
• Urban planning:] Municipal planners and developers use shoreline projections to guide zoning decisions, establish building setbacks, plan infrastructure investments, and ensure that new development is resilient to future coastal changes.
• Disaster preparedness:] Emergency management agencies depend on accurate coastal maps to develop eviction routes, position emergency resources, communicate risks to the public, and coordinate response efforts during coastal disasters.
• Resource management:] Agencies responsible for managing coastal resources use mapping data to monitorshore erosion, track sediment movement, assess the impacts of coastal structures, and make decisions aboutshore nourishment and other management interventions.
• Climate adaptation planning:] Regional and national governments use coastal change projections to develop long-term adaptation strategies, allocate resources for coastal protection, and coordinate multi-jurisdictional responses to sea level rise.
• Scientific research:] Researchers across multiple disciplines use coastal mapping data to study coastal processes, validate climate models, understand ecosystem dynamics, and advance fundamental knowledge about how coastlines respond to changing conditions.
• Public communication:] Visualization tools based on coastal mapping data help communicate the risks and impacts of sea level rise to the public, policymakers, and other stakeholders, building support for adaptation measures and climate action.

الطريق إلى الأمام

ويمثل رسم خرائط خطوط السواحل المتغيرة بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر تحديا تقنيا وحتميا مجتمعيا، وتستلزم سرعة وتيرة التغيير الساحلي قدرات رصد متزايدة التطور، في حين أن الآثار المتزايدة على المجتمعات والنظم الإيكولوجية تتطلب ترجمة المعلومات المتعلقة برسم الخرائط إلى إجراءات فعالة.

وقد أدت التطورات الأخيرة في تكنولوجيا السواتل، والطاقة الحاسوبية، والأساليب التحليلية إلى تحسين كبير في قدرتنا على تتبع التغيرات الساحلية على نطاقات تتراوح بين شاطئين فرديين وقارات بأكملها، وقد تحولت تقليديا إلى مسعى كثيف العمالة والزمن نتيجة لنوعية وكمية البيانات المقدمة من تقنيات الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل، كما أن الدراسات العالمية عن سواحل العالم قد اكتملت من أجل جزء من تكلفة العديد من الدراسات الميدانية الكثيفة العمالة.

غير أن التكنولوجيا وحدها ليست كافية، إذ أن ترجمة بيانات رسم الخرائط الساحلية إلى تكيف فعال يتطلب استثماراً مستمراً في نظم الرصد، ومواصلة البحث لتحسين أساليب رسم الخرائط، والحد من أوجه عدم اليقين، وإقامة صلات قوية بين الأوساط العلمية وصانعي القرار، ويقول الباحثون في مجال المناخ إن وجود فكرة دقيقة عن الأثر العالمي الشامل أمر هام، لا سيما بالنسبة للبلدان الضعيفة التي تحث العالم على القيام بالمزيد في المفاوضات الدولية بشأن المناخ.

وسيستمر التحدي المتمثل في التكيف مع تغير خطوط السواحل على مدى عقود وقرون، إذ لا يتطلب بناء المجتمعات الساحلية الميسرة فهماً فقط في المناطق الساحلية اليوم، بل يُتوقع فيها أين ستكون في المستقبل، ويخططون لذلك، كما أن المعلومات الدقيقة والميسورة والممكنة التطبيق بشأن رسم الخرائط الساحلية توفر الأساس لهذا العمل الأساسي.

وفي المستقبل، سيكون من الضروري مواصلة الابتكار في مجال تكنولوجيات وطرق رسم الخرائط الساحلية، ومن المهم بنفس القدر كفالة وصول المعلومات التي تنتجها هذه النظم إلى الناس والمؤسسات التي تحتاج إليها، بأشكال يمكن أن تفهمها واستخدامها، ومن خلال الجمع بين العلم المتطور وإشراك أصحاب المصلحة بفعالية، يمكن لرسم الخرائط الساحلية أن يحقق إمكاناته لدعم صنع القرار المستنير ومساعدة المجتمعات المحلية على تخطي تحديات تغير المناخ.

لمزيد من المعلومات عن ارتفاع مستوى البحر ورصد السواحل، زيارة [NAA] المناخ.gov ] وبحث ] ميناء مستوى البحر لوكالة الأمن الوطني بالنسبة لآخر البيانات والتصورات.