رصد الرجم الجليدي في باتاغونيا باستخدام التصوير بالأشعة الساتلية

The Patagonian Ice Fields: A Critical Indicator of Climate Change

وتستضيف الباتاغونيا، التي تشارك فيها شيلي والأرجنتين، بعض أكثر الكتل الجليدية اتساعا ودينامية في نصف الكرة الجنوبي خارج أنتاركتيكا، حيث إن عالمي منطقة المحيط الباتاغوني الشمالي يُعدون في مجال الجليد وفي منطقة المحيط الجنوبي ذات النطاق العالمي، بالإضافة إلى كبسولة كورديلا داروين الجليدية، يشكلون منطقة تفقد الجليد بمعدل يتنافس بين القطاعات الكبيرة من غرينلاند ومنطقة أنتاركتيكا.

إنّ مُصابي الجليد في المنطقة حسّاسين بشكل خاص للتحولات المناخية، فالرياح القوية التي تُعبر الأنديز تُحدث تسلسلاً حاداً في التهطال، مما يجعل الجانب الغربي من الحقول الجليدية البحرية (التكديس العالي والبلاد المرتفعة) والجانب الشرقي أكثر جفافاً، وهذا الوضع المُعقد يعني أنّ الباحثين في منطقة باتاغون يستجيبون بسرعة للتغيرات في درجات الحرارة الجوية، وأنماطام.

منابر السواتل وأجهزة الاستشعار لرصد الجليد

وتشكل مجموعة قوية من البعثات الساتلية الأساس الذي يقوم عليه الرصد العصري للجليد، وتوفر هذه البرامج أنواعا مختلفة من البيانات - البصرية، والحرارية، والرادار، والزيت الليزري - التي تقدم، عند الجمع، صورة كاملة لصحة الجليد.

Landsat: The Longest Continuous Record

برنامج (ناسا) و(لوس أنجلوس) (لاندسات) كان يجمع صور الأرض منذ عام 1972، هذه المحفوظات هي أهم مورد لتتبع تغيرات منطقة الجليد على المدى الطويل، وفرقة (لاندسات) الحرارية (باند 6) مفيدة بشكل خاص للتفريق بين الثلج والجليد والسحاب، بينما تستخدم فرق الأشعة تحت الحمراء في طرق الضم إلى حد بعيد

Sentinel-2: High-Resolution Optical Monitoring

برنامج (كوبرنيكوس) التابع للمفوضية الأوروبية، وعلى وجه التحديد سواتل (سيتينيل-2) يقدم صوراً في مكان أعلى (عشرة أمتار) مع إعادة النظر لمدة خمسة أيام، وهذا القرار الأعلى يسمح للعلماء باكتشاف التغيرات في الجليدات الصغيرة ومروج الجليد التي يصعب حلها مع (لاندسات)

ICESat-2 and CryoSat-2: Measuring Elevation Change in Three Dimensions

بينما الصور البصرية يمكن أن ترسم المدى الأفقي للغلافين، تتبع تغيرات سميك الجليد تتطلب التألق، يستخدم جهاز التأشيرة رقم 2 التابع لوكالة ناسا جهازاً للليزر مصوراً لقياس ارتفاع سطح الأرض بدقة غير مسبوقة، وهذه البيانات تسمح للعلماء بحساب حجم الجليد المفقود عبر جميع حقول الجليد.

الرادار ذو الفتحة التركيبية: رؤية عبر الكلاود

(ب) الباتاغونيا مشهورة بالغطاء السحابي المستمر الذي يمكن أن يحجب السواتل البصرية لأسابيع أو أشهر، ويمكن لأجهزة الاستشعار التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، مثل أجهزة الاستشعار التي تعمل على جهاز الاستشعار من نوع (إيسا) أن تخترق السحاب وتعمل في ظلام كامل، وهذه القدرة حيوية لرصد الجليديات السريعة الحركة وكشف أحداث التقلب طوال العام.

الأساليب التحليلية الرئيسية لتحديد كمية الخسائر في الجليد

ويتطلب ترجمة البيانات الساتلية الخام إلى معلومات علمية مدروسة منهجيات تحليلية قوية، وهذه الأساليب موحدة ومصدق عليها لضمان الدقة عبر مختلف أجهزة الاستشعار والفترات الزمنية.

Mapping Glacier Termini and Area Changes

أما أكثر القياسات وضوحاً للتغير في الجليد، فهو تقلب فترة النسل (نهاية الجليد) - ويعكس المحللون رقماً يدوياً أو استخدام برامج آلية لرسم صورة مرارة على صور من سنوات مختلفة، ويُعتبر مؤشر الاختلاف المُعتاد على الاختلاف في الجليد (المؤشر القياسي للثغرات الجليدية) أداة رئيسية لتسيير هذه العملية.

الرصيد الجيوديسي

والطريقة الجيوديسية هي أدق طريقة لحساب الخسائر الجماعية الكلية لحقل الجليد، وهي تشمل تقلص نموذجين رقميين للارتقاء تم جمعهما في أوقات مختلفة، والفرق في ارتفاع مستوى سطح البحر، مضروبا في المنطقة، يُحدث تغيرا في الحجم، وإذا ما تم حساب كثافة الجليد، يتحول هذا التغير في الحجم إلى تغيير جماعي.

وقد استخدمت دراسة نشرت في Nature Geoscience] هذه الطريقة لإثبات أن الشركة فقدت الجليد وحدها بمعدل يزيد على 20 غيغاتون سنويا بين عامي 2000 و2019، وهذا المعدل حساس للغاية من الإجبار المناخي، ولا سيما موقف وقوة الرياح الجنوبية الغربية.

تعقب مواقع المركبات وألعاب الثلج

ومقارنة سرعة تحركات الجليد بالتنبؤ بسلوكها في المستقبل، حيث تقارن الخوارزميات التتبعية الصور الساتلية التي تلتقط في أوقات مختلفة (مثلا بضعة أيام أو أسابيع) وتحسب سرعة تشرد الملامح السطحية المعروفة (مثل الخرافات)، وهذا أمر مهم للغاية بالنسبة لأجهزة قياس السحاب التي تتدفق إلى المحيط، التي تتحكم في سرعة فقدان الجليد.

معدل الكمي: تاريخ تعجيل فقدان الجليد

ويوفر سجل السواتل جدولا زمنيا لا لبس فيه للتغيير في باتاغونيا، وأهم ما يتوصل إليه هو التعجيل بفقدان الجليد على مدى السنوات الخمسين الماضية.

محطة ستيرينوس للنشر الواسع

وقد تراجعت جميع المعالم الرئيسية في باتاغونيا تراجعا كبيرا منذ نهاية العصر الجليدي الصغير في منتصف القرن التاسع عشر، وقد ازداد معدل الانكماش ارتفاعا حادا منذ الثمانينات، وعلى سبيل المثال، فإن غلاسير أوباسالا، على الجانب الشرقي من برنامج سبي، قد قلصت بأكثر من 100 متر في بعض المناطق وتراجعت أيضا عن عدد من البحيرات الكبرى.

The Unique Case of Perito Moreno

إن جميع الأنهار الجليدية في باتاغونيا تتراجع، فبيريتو مورينو غلاسير هو استثناء ملحوظ، حيث توجد في حديقة لوس غلاسير الوطنية في الأرجنتين، ظل بيريتو مورينو في حالة توازن نسبي في القرن الماضي، ويتقدم بشكل دوري، ويرفع ذراعاً مدمراً لبحيرة أرجنتينو، ثم يبرز التمزقات في عرض مشرق لديناميات الجليد.

التعجيل بفقدان الكتلة والإسهام على مستوى البحر

إن فقدان الجليد من الناتج القومي الإجمالي، ومن برنامج العمل البيئي، ومن مساهمات " كورديليرا داروين " يمكن قياسها في ارتفاع مستوى سطح البحر على الصعيد العالمي، وتشير التقديرات الحالية إلى أن المنطقة بأكملها تساهم في ارتفاع مستوى سطح البحر يتراوح بين 0.04 و 0.05 ملم في السنة، ومع أن هذا قد يبدو صغيرا، فإنه يمثل كمية كبيرة من الكتلة الجليدية الصغيرة نسبيا، وقد تسارع معدل الخسارة بعامل يتراوح بين 2 و 3 مستويات حرارة منذ التسعينات، وهو ما يُزدُجها في المقام الأول.

For a detailed visual timeline of these changes, the NASA Earth Observatory] provides excellent case studies of specific glaciers like Upsala and Jorge Montt.

الآثار البيئية والمجتمعية

التحول السريع في الغلاف الجوي الباتاغونيا له آثار مُتخفية على إيكولوجيا المنطقة، الهيدرولوجيا، والسكان البشريين

خفض إمدادات المياه العذبة والطاقة الكهرمائية

فالأنهار الكثيرة في باتاغونيا، ولا سيما في الجانب الشرقي من الأنديز، تغذيها مياه الذراع الجليدية، حيث أن الأنهار الجليدية تنخفض وتتراجع، فإنها تنتج في البداية ارتفاعا في مياه الأمطار، ومع ذلك فإن الكتلة الجليدية ما زالت تتناقص، فإن هذا المفهوم " الماء الخفيف " له آثار قوية على المجتمعات المحلية والهياكل الأساسية في المناطق السفلية، وتعتمد شيلي والأرجنتين على الأنهار الجليدية في توليد الطاقة الكهرمائية والزراعة.

بحيرة غلايس تدفّق الفيضانات

وفي الوقت الذي يتراجع فيه الجليد، كثيرا ما يتركون وراءهم البحيرات الكبيرة غير المستقرة التي تُزرع بواسطة سد مورين، وهذه البحيرات المسماة تتوسع بسرعة، والسدود ضعيفة بطبيعتها ويمكن أن تفشل في إطلاق النار على مساحات من الأرض الخفية لبحيرة غلاميس (GLOF).

التغيرات في النظم الإيكولوجية المحلية وديناميات فورد

ويغير معتكف غلاسير الخواص المادية والكيميائية للزهور الساحلية، ويغير تدفق المياه العذبة الباردة والمربية والملوحة ودرجة الحرارة والاختراق الضوئي، مما يؤثر على النظم الإيكولوجية البحرية، من بلومات العوالق إلى السكان السمك، كما يعرض معتكف الجليد السطحي الجديد الذي تُستعمره الأنواع النباتية الرائدة، ويخلق مؤشرا على التعاقب الأولي موائل جديدة، ولكنه يمثل أيضا تحولا أساسيا في البيئة.

مساهمات على مستوى سطح البحر

وعلى الصعيد العالمي، يمثل الجليد المخزن في باتاغونيا خزانا كبيرا من الارتفاع المحتمل في مستوى سطح البحر، وإذا ما أريد لبست حقول الجليد الباتاغونية بأكملها، فإنها سترفع مستويات البحر العالمي بنحو 1.2 متر، بينما يكون المعدل الحالي للخسارة، متواضعا بالمقارنة مع غرينلاند أو أنتاركتيكا، كبيرا بشكل غير متناسب بالنسبة لمنطقة الجليد المعنية، مما يجعل باتاغونيا واحدة من أكثر المساهمين في ارتفاع الجليد في مستوى البحر.

For an in-depth review of the regional impacts, GlacierHub frequently covers research and community impacts related to Patagonian glacier retreat.

التحديات المستمرة ومستقبل الرصد

وعلى الرغم من ثروة البيانات المستمدة من السواتل، لا تزال هناك تحديات كبيرة في رصد غلاسير باتاغونية.

غلاف كلود وفرق البيانات

ولا يزال الغطاء السحابي المستمر لباتاغونيا أكبر عقبة أمام الاستشعار البصري عن بعد، وبينما يمكن أن يخترق فريق الخبراء الغيوم، فإنه أكثر تعقيداً للتحليل وله سجل تاريخي أقصر، وهذا يعني أن التحليل الطويل الأجل للتغييرات الجليدية يعتمد اعتماداً كبيراً على الصور القليلة الخالية من الغيوم التي تتاح كل سنة والتي يمكن أن تُحدث تحيزاً إذا لم تكن الصور المختارة تمثل ظروفاً نمطية.

القرار وإمكانية الوصول

وفي حين أن بيانات 10-30 متراً ممتازة بالنسبة للمنحدرات الكبيرة من الجليديات، فإن ذلك أقل فعالية بالنسبة لمئات من الأنهار الجليدية الصغيرة والغطاءات الخفيفة التي تُعلق في الأنديز، والتي كثيراً ما تكون هذه الأنهار الجليدية الصغيرة مغطى بالحطام، مما يجعلها صعبة للغاية على رسم خرائط دقيقة باستخدام مقياسات الألغاز الآلية.

الحاجة إلى التقييم الداخلي

والبيانات الساتلية قوية ولكنها تتطلب قياسات أرضية للتحقق، أما محطات الطقس، وقياسات التوازن الجماعي التي يجمعها العلماء الميدانيون، وعمليات مسح قياس الأعماق في البحيرات، فهي أساسية في قياس وتحسين النماذج المستمدة من السواتل، وتمويل هذه البرامج الميدانية وصيانتها في بيئة باتاغونية قاسية، فهي صعبة ومكلفة من الناحية السوقية، وأكثر الدراسات قوة هي تلك التي تدمج بنجاح البيانات الموجودة في الموقع مع التغطية المكانية الواسعة النطاق التي توفرها السواتل.

البعثات المقبلة

إن بعثات السواتل المقبلة تعد بزيادة ثورة فهمنا، وستوفر بعثة الجيل القادم من وكالة الفضاء الأوروبية (L- and S-band SAR) الرصد العالمي الشامل لصحائف الجليد وتغير الجليد، بما في ذلك تشويه سطح الأرض وسرعة حدوثه، وستستمر بعثات الجيل القادم من وكالة الفضاء الأوروبية في تسجيل الارتفاع الحرج، وستوفر هذه البعثات المتوقعة جدا البيانات اللازمة لتحسين الثقة والمشروع المستقبلي.

خاتمة

إن الصور الساتلية قد غيرت فهمنا للغلاف الباتاغوني أساساً، فالأدلة التي جمعناها خلال العقود الخمسة الماضية من الاستشعار عن بعد لا لبس فيها: إن أحجام المنطقة تتراجع وتخفف بمعدل متسارع، وهذه الخسارة الجليدية هي استجابة مباشرة لمناخ متغير، وتؤثر تأثيراً ملموساً على مستويات البحر العالمية، والموارد المائية المحلية، وديناميات النظم الإيكولوجية، وذلك بمواصلة تعزيز قدرة تكنولوجيا السواتل على إحداث تغيير في سجل الأرض.