Table of Contents

البراكين وكوكب الأرض التي تُشاهد من الفضاء: كيف يُستشعر الاستشعار عن بعد فهمنا للقوى الدينامية الأرضية

وقد نظرت البشرية منذ قرون إلى السماء للحصول على أجوبة عن الأرض الواقعة تحت أقدامنا، وهذه العلاقة هي اليوم حرفيا: فالرصد الفضائي يوفر معلومات قيمة عن أكثر السمات المادية إثارة في الأرض، ولا سيما البركان والزلازل، وما كان يحدث عندما يكون مجال الظواهر الأرضية للزلازل والجيولوجيين الذين لديهم لوحات مقطوعة بواسطة أسطول من السواتل، ومحطات الزلازل، ومواقع الاستشعار عن بعد.

المنظور المداري: لماذا مسائل الفضاء بالنسبة لرصد الأرض

فالرصد الأرضي ضروري، ولكن له حدود أساسية، إذ يمكن لشبكة قياس الزلازل أن تسجل تهتز في منطقة واحدة، ولكن لا يمكن أن يرى التزييف العام لصورة بركانية كاملة أو امتداد خطوط الخطأ على مئات الكيلومترات، حيث أن السواتل، من ناحية أخرى، توفر صورة متحركة - يمكن أن تمر عبرها جميع أطلال الزلازل، وسلاسل الجزر، وحدودها.

البركان من الفضاء: رؤية النار

والبراكين هي من أبرز الملامح الجيولوجية من المدار، حيث إن مساحات الفولطون التي ترتفع فيها آلاف الأمتار فوق الأرض المحيطة بها، وتبرزها، والأهم من ذلك، أن علامات النشاط البركاني، مثل أعمدة الرماد، وتدفقات الحمم، والظواهر الشاذة الحرارية، قد أصبحت أداة غير معروفة لرصد الكائنات الحية.

ما هي السواتل التي ترى: الخريجون، لافا، وهوماليا الحرارية

(أ) عندما يثور البركان، فإن أكثر الإشارات إثارة هو عمود الرماد، ويمكن أن تصل هذه الأعمدة إلى ارتفاعات تتراوح بين 10 و20 كيلومتراً، وأن تسافر آلاف الكيلومترات، وتطرح مخاطر على الطيران والصحة البشرية والزراعة. [(FLT:0])

أما فيما وراء الضوء المرئي، فإن السواتل تحمل أجهزة استشعار بالأشعة تحت الحمراء الحرارية تقيس درجة حرارة سطح الأرض، ويمكن أن يكون تدفق الحمم النشط أكثر من درجة حرارة من الصخرة المحيطة، مما يولد خللا حراريا واضحا.

الشكل الأرضي: الإشارة المسبقة عن علم

ومن بين أقوى تقنيات رصد البركان من الفضاء قياس التشوهات الأرضية، حيث إن حركة الماما تحت بركان يمكن أن تسبب في تضاؤل السطح (الارتفاع) أو التحلل (الجانب) وتظهر هذه التغييرات في كثير من الأحيان دون المستوى الذي يُشعر به أو يُنظر إليه من الأرض، ولكنها تكتشف بواسطة Interferometric S.

وعلى سبيل المثال، فإن بعثة Sentinel-1 من وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) تقدم بيانات منتظمة عن منطقة المحيط الهندي على نطاق العالم.

دراسات الحالات: رصد البركانات النشطة بواسطة الفضاء

[(FLT:0)]Mount Etna, Italy - One of the most active volcanoes on Earth, Mount Etna is constantly observed from space. Its frequent paroxysms produce spectacular lava fountains and ash dumpes that are captured by a suite of satellites. The Copernic flowtru

(أ) [(FLT:0]Kīlauea, Hawaii] - Kīea’s 2018 lower East Rift Zone eruption was a landmark for space-based monitoring. The eruption destroyed hundreds of homes and created new land on the coast. During the event, the

(أ) رصد هذا الطبق الضيق الناشط جداً بالقرب من مكسيكو سيتي من الفضاء بسبب إمكانية تأثيره على الملايين، وتستخدم الشذوذ الحراري الذي رصدته وزارة الدفاع والأمن الدولي ونظام رصد الأشعة السينية لتقييم حالة قبة الغلاف الجوي، وتصدر خلال فترات النشاط المكثف، إشارات إلى ملامح الطيران باستخدام الساتل " T " .

Earthquakes and Their Effects: What Satellites Reveal about Shaking Earth

وعلى عكس البركانيات، فإن الزلازل نفسها ليست مرئية مباشرة من الفضاء، ولكن آثارها على المشهد الأرضي - وتزييف القشرة الأرضية - يمكن الكشف عنها على نحو كبير باستخدام أدوات فضائية، وفي أعقاب زلزال كبير، يمكن للصور الساتلية أن تكشف عن تمزقات سطحية، وانهيارات أرضية، وتغيرات في الدورات النهرية، ومباني مضروبة، والأهم من ذلك أن علماء تكنولوجيا الاستشعار عن بعد يسمحون بقياس قياس التشريد الدقيق للأرض والمساعدة على تحسين عمليات تقييمها مستقبلا.

التحلل السطحي: منطقة البحث العلمي والعلامة السيزمية المشتركة

وأقوى أداة لرصد آثار الزلازل من الفضاء هي " إنسار " ، وهي تنتج، عندما يحدث زلزال كبير، مقابلة مفاجئة لسطح الأرض على طول الطائرة المعطلة، ويمكن أن يرسم الفريق الوطني خريطة لهذا التجاوز على منطقة واسعة، وأن يُنتج صورة مفصلة عن التمزق، ويبدو أن التداخل الناتج عن ذلك يشكل مجموعة من الحلقات المزروعة بقاع الأمطار، حيث يقوم كل فرن يمثل نزوحاً من نماذج الرادار.

For example, the 2019 Ridgecrestزل sequence] in California was extensively studied using Sentinel-1 InSAR data. The interferograms clearly showed the fault rupture, which crossed highways and created a complex pattern of deformation across the Mojave Desert. Scientists from the [Fsion:2]

وبالمثل، استولى على 2023 زلازل تركيا - سوريا ] (الخط العرض 7.8 و7.5) بواسطة الساتلين سينتيل-1 وALOS-2. InSAR analysis revealed that the East Anatolian Fault ruptured over a length of more than 300 kilometers, with up to 8 meters of slip in places. These data were used to identify aftershock Emergency

تقييم الأضرار اللاحقة للزلزال

ويمكن أن تقيّم الصور البصرية والرادارية الفضائية أضرار المباني وتعطل الهياكل الأساسية، ويستخدم خبراء الاستشعار عن بعد الصور قبل وبعده لرسم خرائط المباني المنهارة، والطرق المكشوفة، والتغيرات في قنوات الأنهار. [Synthetic Aperture Radar (SAR) مفيدة بوجه خاص لأنه يمكن أن يصور عبر البحيرات والليل.

وتوفر السواتل البصرية العالية الاستبانة مثل WorldView-3] (Maxar) و]Pléiades) (Airbus) صورة مع قرار دون مقاس، مما يتيح للمحللين تحديد مبان محددة متضررة، وكثيرا ما تتقاسم هذه البيانات مع المنظمات الإنسانية مثل مركز الأمم المتحدة للسواتل.

رصد التخلف الطويل الأجل

ولا تقتصر المراقبة الفضائية على الاستجابة الفورية فحسب، بل يستخدم العلماء السواتل لرصد الحركة البطيئة والمطردة لللوحات التكتونية وخطوط الخطأ على مدى سنوات، كما أن هذه التقنية، المعروفة باسم )(ج) أو ، تستخدم السواتل الفضائية لتحديد المواقع (GPS، كما تستخدم مقياساً للسواتل الأرضية (GPS)

In addition, InSAR can be used to measure interseismic deformation] - the slow buildup of stress between ters. For example, the ]San Andreas Fault in California shows measurable juzar in some sections and locked zones in others. by combining InSAR-plism data, se

Monitoring Techniques: The Toolbox of Space Geodesy

وتعتمد القدرة على مراقبة البركان والزلازل من الفضاء على مجموعة متنوعة من التكنولوجيات، كل منها لها قوة وحدود، وفيما يلي تفاصيل عن التقنيات الأولية التي يستخدمها الباحثون اليوم.

تحليل الصور الساتلية (المؤقتة)

(أ) تقدم السواتل البصرية المتعددة الأطياف والفولطية آراء عالية الاستبانة لسطح الأرض، وهي ممتازة لرسم الخرائط للودائع البركانية، وتدفقات الحمم، والتمزقات السطحية بعد وقوع زلزال، غير أنها محدودة بالغطاء السحابي والنهاري.

التصوير الحراري للنشاط البركاني

Infrared sensors detect heat emitted from the Earth’s surface. This is critical for volcano monitoring because it can reveal magma near the surface-even under snow or vegetation. The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) on NASA’s Terra satellite provides thermal data at 902]

قياسات التشهير الأرضية (النظام العالمي لسواتل الملاحة في منطقة البحيرات الكبرى)

Inbandometric Synthetic Radar) is the primary technique for measuring ground displacement from space. It works by comparing the phase of radio waves from two or more SAR images) The technique is sensitive to centimeter-scale changes in the line of-sight direction. Permanent scatterer InSAR (PS-InSAR) uses stable reflectors like and rocks to measure

أجهزة الاستشعار تحت الحمراء لكشف الحرارة

وبالإضافة إلى الصور الحرارية المكرّسة، توجد لدى بعض النظم الساتلية قنوات تحت الحمراء تقيس الطيف الحراري المفرّد بالأشعة بين 8 و14 ميكروميتر، وتستخدم هذه الأجهزة لرصد البركان، وكذلك لكشف البقع الساخنة من حرائق برية ونشاط صناعي، وتُعرض سلسلة GES-R معدلات التكاثر المتقدمة في خط الأساس (15).

رصد الغلاف الجوي: انبعاثات الغاز

يمكن أن تطلق مركبات مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وثاني أكسيد الكربون ((CO)()([و(هدروجين)([()()

الفوائد: من العلم إلى المجتمع

وقد أدى إدماج البيانات الفضائية في علم البركان والزلازل إلى تحقيق فوائد ملموسة للمجتمع، حيث أن نظم الإنذار المبكر للثورات البركانية تتضمن الآن بيانات عن الحرارة الساتلية وقياسات التشوهات، وفي بعض الحالات، أنقذت هذه البيانات آلاف الأرواح من خلال التمكين من الإجلاء في الوقت المناسب، وعلى سبيل المثال، فإن ثورة مونت بيناتوبو في الفلبين كانت مسبوقة بآس من التشهير الأرضية وانبعاثات الغاز التي تم اكتشافها في كثير من قبل

وفيما يتعلق بالزلازل، تسرع الصور الساتلية في تقييم ما بعد الكوارث، وفي الساعات التي تلت حدوث كوخ كبير، يمكن للمستجيبين الأولين أن يستخدموا خرائط الأضرار الساتلية لتخصيص الموارد للمناطق الأشد تضررا، وقد تجلى ذلك في الزلازل التي وقعت في تركيا - سوريا في عام 2023، حيث ساعدت الصور الساتلية على تحديد المباني المنهارة والطرق المكبوتة.

وعلى نطاق أوسع، فإن الجيوديسيا الفضائية تحسن فهمنا لرسومات التكتونية، حيث يجري استخدام ثروة بيانات فريق الخبراء الحكومي الدولي الآن لوضع خرائط متداخلة ذات استبانة عالية للحدود الكاملة لللوحات التكتونية، وتُبلغ هذه المعلومات نماذج المخاطر السيزمية المستخدمة في تصميم رموز البناء ومشاريع البنية التحتية وتقييمات مخاطر التأمين، وتعتمد الحكومات والشركات الخاصة على هذه النماذج على الحد من الخسائر الاقتصادية الناجمة عن الزلازل والثورة البركانية.

الاتجاهات المستقبلية: ما هي الخطوة التالية بالنسبة للجيولوجيا الفضائية؟

ومستقبل البراكين والزلازل من الفضاء مشرق، وعد العديد من البعثات المقبلة بتعزيز قدراتنا، وستؤدي بعثة [FLT:] لمنطقة البحث والتطوير الفضائي [FLT:] SFT) [FLT: FLT: SBI-S) [الردار الاصطناعي لمحطة رصد الأرض - 1]، المقرر إطلاقها في عام 2025، إلى حمل رادار ذي نطاق التردد S-band، يوفر بيانات عالمية متكررة عن استمرارية

وعلى جبهة الزلزال، فإن بعثة GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On) قد تستخدم لكشف التغيرات الجاذبية المرتبطة بالزلازل الكبيرة، مما يوفر وسيلة جديدة لقياس إعادة التوزيع الجماعي في قشرة الأرض، وفي الوقت نفسه، فإن تطوير قنوات ساتلية صغيرة (مثلاً، توافرها في الفضاء).

كما يجري إدماج التعلم من الآلات والاستخبارات الاصطناعية في خط التحليل، ويمكن للنظم المُدرَّبة على ملايين الأشعة المقطعية في منطقة ماكاو أن تكتشف تلقائياً أنماطاً تشوهية غير عادية، أو أن تُعلِّم سلائف الانفجار المحتملة أو أحداث ما بعد الشظايا، مما يعجل في تجهيز البيانات ويقلل من عبء العمل البشري، مما يتيح للعلماء التركيز على التفسير والاستجابة.

خاتمة

ومن أعمدة الرماد التي ترتفع من جبل إيتنا إلى المزلاج الفرعي لقصر سان أندرياس، فإن المراقبة الفضائية قد تغيرت الطريقة التي ندرس بها البركان والزلازل، إذ أن السواتل توفر حالياً منطلقاً عالمياً مكملاً للصكوك الأرضية، مما يتيح صورة أكبر وتفاصيل دقيقة، وقد تكون تقنيات تحليل الصور الساتلية، والتصوير الحراري، والإنكليزية والروسية والساحلية، قد بلغت درجة النضج في عمليات قياسية.