"ديناميكات السواحل المتدفقة على طول الساحل الأطلسي"

إن الفيضانات الساحلية تمثل واحدا من أكثر الأخطار الطبيعية استمرارا وتدميرا التي تواجه المجتمعات على طول الساحل الأطلسي للولايات المتحدة، ومن الشواطئ الرملية للبنوك الخارجية إلى الساحل الحضري لمدينة نيويورك، فإن ملايين السكان والمليارات من الدولارات في الهياكل الأساسية يتواجدون في المناطق المعرضة للغموض، بينما يستمع الجمهور في كثير من الأحيان إلى ظواهر المد والجزر في التنبؤات الجوية،

ما هو الفيضان الساحلي؟

وتحدث الفيضانات الساحلية عندما تكون مياه البحر مغمورة عادة بالأراضي الجافة المنخفضة، وخلافا للفيضانات النهرية، التي تنتج عن سقوط الأمطار المفرطة على مستجمعات المياه، فإن الفيضانات الساحلية تقودها قوى المحيطات، وعلى امتداد الساحل الأطلسي، تشمل هذه القوات الأعاصير المدارية (الراكين)، والأعاصير المدارية (غير المشرقة)، والجزر الفلكية، وارتفاع مستوى سطح البحر.

إن ساحل المحيط الأطلسي معرض بشكل خاص لأن جرفه القاري الضحل الواسع، وعندما تدفع العاصفة المياه نحو الساحل، فإن الجرف الضحلي يعمل كبش، مما يتيح المياه أن ترتفع بأكثر كفاءة مما كان عليه على امتداد ساحل أكثر حساسية، وهذه السمة التي تقاسم الأعماق تضاعف أثر موجات العواصف بل وتجعل العواصف المعتدلة قادرة على إحداث فيضان كبير.

Storm Surges: The Dominant Driver of Coastal Flooding

ارتفاع عاصفة ارتفاع في مستوى مياه البحر نتيجة لرياح العواصف التي تدفع المياه نحو الساحل، وهو مختلف عن المد العاصف، الذي هو مزيج من موجة العاصفة والمد الفلكي، والزيادة في حد ذاتها ناتجة أساسا عن الإجهاد الريحي على سطح الماء، على الرغم من أن انخفاض الضغط الجوي يؤدي دورا طفيفا،

كيف يُدعى (ويند جينرات)

وتُحدث هذه الحركة على سطح الأرض، مما يُفضي إلى انتقال المياه باتجاه الرياح، وفي المحيط المفتوح، تُتوازن هذه الحركة بفعل تأثير كوريوليس، مما يؤدي إلى انتقال صافي للمياه إلى حق الرياح في نصف الكرة الشمالي، حيث تهب الرياح نحو الساحل، وتتراكم المياه على طول الساحل.

المصانع الرئيسية التي تحكم مرتفعات الرقيب

ارتفاع العواصف ليس مُتَزَزَّباً على طول ساحلي، وهو يعتمد على عدة متغيرات مترابطة:

  • Storm intensity:] Higher wind speeds produce greater rise. A category 5عاصير يمكن أن يولد ارتفاعاً طيفاً يتجاوز 20 قدماً في بعض المواقع.
  • Storm size:] A large storm with a broad wind field pushes water over a wider area and for a longer duration, producing higher flup than a compact storm of the same intensity.
  • Forward speed:] slow-moving storms allow more time for water to accumulate, increasing flupsion highs.
  • ] Angle of approach: ] A storm that makes landfall perpendicular to the coastline tends to produce the highest fl directly at and to the right of the storm's center.
  • Coastal shape:] Concave coastlines and estuaries can funnel water inland, amplifying flup. Bays, inlets, and river mouths are particularly vulnerable to fltrusion.

وقد نتج عن إعصار كاترينا (2005) ارتفاع في عواصف طولها 28 قدما على امتداد أجزاء من ساحل ميسيسيبي، مدفوعا بكثافة العاصفة، وبطء السرعة الأمامية، وأثر نسيج دلتا نهر ميسيسيبي.

موجات المد والجزر: فهم المصطلحات

ومصطلح "الموجة المميتة" كثيرا ما يساء استخدامه في وسائل الإعلام الشعبية لوصف موجات العواصف أو التسونامي، من الناحية العلمية، فإن موجة المد هي موجة سطحية بسبب التفاعلات الجاذبية بين الأرض والقمر والشمس، وهذه الأمواج مسؤولة عن الارتفاع العادي وسقوط سطح البحر الذي نشهده على طول الساحل الأطلسي، وتتراوح موجات المد والجزر بين خمسين فقط.

ولا ينبغي الخلط بين موجات المد والجزر وأمواج التسونامي التي تسببها الزلازل تحت سطح البحر، والثورات البركانية، والانهيالات الأرضية، ولا تقودها قوى الجاذبية، ولديها الكثير من الأنهار الموجية والسرعات المرتفعة، وعلى امتداد ساحل المحيط الأطلسي، فإن أمواج التسونامي أقل شيوعا من المحيط الهادئ، ولكن ليس لها وجود، ولا سيما أن زل البحر الكاريبي الذي وقع في شرق البحر الكاريبي قد تسبب في تسونامي.

كيف تيدز أفلود الساحلي

إن توقيت ارتفاع المد مقارنة بتدفقات العاصفة أمر حاسم في تحديد مستويات المياه القصوى، وإذا تزامنت موجة العواصف مع المد الفلكي العالي، فإن المد العاصف الناتج يمكن أن يكون أعلى من الارتفاع وحده بمسافات عدة أقدام، وعلى العكس من ذلك، إذا وصلت الطفرة إلى المد المنخفض، يمكن التقليل إلى أدنى حد من الفيضانات، ولهذا السبب فإن التنبؤات تولي اهتماماً وثيقاً لدورة القمر والتنبؤات المدوية عند إصدار إنذارات بالفيضانات.

إن المد الربيعي الذي يحدث خلال قمر جديد وكامل ينتج مدا أعلى و المد المنخفض، وإذا كان الإعصار يهبط خلال المد الربيعي، فإن احتمالات الفيضانات تزداد بشكل كبير، فعلى سبيل المثال، هبط إعصار ساندي خلال المد الربيعي المحيطي، عندما كان القمر في أقرب نقطة إلى الأرض، مما أسهم في ارتفاع مستويات المياه المحطمة للسجلات التي لوحظت في نيويورك ونيو جيرسي.

ويزيد ارتفاع مستوى سطح البحر تدريجيا خط الأساس الذي تعمل منه المد والجزر العاصفة، ويعني ارتفاع مستوى سطح البحر أن ارتفاعا في عواصف معينة سيصل إلى مزيد من الأراضي ويتسبب في المزيد من الضرر. وفقا لمستوى سطح البحر العالمي ، ارتفع مستوى البحر المتوسط العالمي بحوالي 8 إلى 9 بوصة منذ عام 1880، ويتسارع معدل التداول في قاع المحيط.

تهديد (وينتر فلود)

وفي حين أن الأعاصير تهيمن على الاهتمام العام، ولا على المشرقين مسؤولية حصة كبيرة من الفيضانات الساحلية على طول الساحل الأطلسي، وهذه الأعاصير الخارجة عن المدار تُشكل على طول الساحل الشرقي، عادة ما بين تشرين الأول/أكتوبر ونيسان/أبريل، وتتميز برياح قوية شمال شرقا، بخلاف الأعاصير التي تستمد الطاقة من مياه المحيط الحارة، ولا يستمد الشرقيون طاقتهم من تناقضات الحرارة بين الجو القاري البارد ومياه المدفأ.

ولا يمكن أن ينتج النور عواصفاً مقارنة بأعاصير الضعفاء إلى الأعاصير المتوسطة، إلا أنها تؤثر على منطقة أوسع ويمكن أن تستمر لعدة دورات مدوية، ويمكن أن يتسبب بطء الحركة أو الولي في الفيضانات على المدات العالية المتعددة، مما يؤدي إلى أضرار تراكمية، وقد تسبب عاصفة عشبة الأربعاء عام 1962، وهي تقليدية أو مشرقة، في الفيضانات المأساوية على طول الساحل الأوسط، في تدمير الآلاف من المنازل.

الفرق الرئيسي بين موجات العواصف العاصفه و لا عواصف الخضره يكمن في حقل الريح

العوامل التي تؤثر على شدة الفيضانات الساحلية

إن شدة حدوث الفيضانات الساحلية على طول الساحل الأطلسي تعتمد على تفاعل عوامل متعددة، فهم هذه العوامل ضروري لتقييم المخاطر والتخطيط لحالات الطوارئ.

كثافة العواصف وتعقبها

إن كثافة العاصفة، التي تقاس بضغطها المركزي وبأقصى رياحها المستدامة، هي المحرك الرئيسي للارتفاع المفاجئ، غير أن مسار العاصفة يتسم بنفس القدر من الأهمية، ويمكن للعاصفة التي تتعقب الساحل أن تنتج طفرة على منطقة أكبر، بينما تركز العاصفة التي تهبط على زاوية مناظرة على ارتفاع مستوى المياه، على الارتفاع الدقيق في نقطة سقوطها، حيث تحدد المسارات الدقيقة ما هي المجتمعات التي تعاني من أعلى مستويات المياه.

التضاريس الساحلية والكيمياء

إن شكل السواحل وعمق المياه البحرية يؤثران بقوة على مدى انتشار الطفرة، إذ أن الرفوف القارية المتطاولة، التي تنمو برفق، تتيح زيادة فعالية البناء، وعلى العكس من ذلك، فإن خطوط السواحل الشديدة المياه القريبة من الشاطئ تقل ارتفاعاً، ويمكن أن تؤدي السمات الساحلية مثل الجزر الحاجزة، والجزر المطلبة، والمصابيح، إما إلى تفكك أو تضخم الطفرة حسب ما توفره من حمايات.

مستوى سطح البحر

وفي ارتفاع مستوى سطح البحر، يُعد اتجاها طويل الأجل يؤدي إلى زيادة خط الأساس للفيضانات الساحلية بشكل مطرد. بيانات السواتل التابعة للناسا ] تبين أن مستوى البحر العالمي قد ارتفع بنحو 4 بوصات منذ عام 1993، وأن المعدل آخذ في الازدياد، وإلى جانب سطح المحيط الأطلسي، فإن معدل الارتفاع يرتفع كثيرا بسبب التوسع الحراري، وذوبان الجليد، وحدث فيضبة الأرض.

Wind Direction and Speed

فالرياح على الشاطئ )تهب من المحيط إلى الأرض( هي أخطر الفيضان الساحلي، إذ تحدد سرعة الرياح حجم القوة التي تُمارس على سطح الماء، ويمكن أن تولد الرياح المُستدامة التي تتراوح بين ٤٠ و ٥٠ ميلا في الساعة ارتفاعا كبيرا، بينما يمكن أن تؤدي الرياح التي تُحلق على الأعاصير التي تتجاوز ٧٤ ميلا في الساعة إلى حدوث فيضان كارث.

توقيت الجانب الرفيع

وكما ذكر آنفا، فإن صدفة ارتفاع المد الفلكي المرتفع يمكن أن تنتج مستويات مائية متطرفة، ويمكن أن يكون الفرق بين المد المرتفع والمد المنخفض على طول الساحل الأطلسي عدة أقدام، بحيث يكون توقيت سقوط الأراضي بالنسبة لدورة المد والجزر متغيرا حاسما، ويستخدم المفترسون التنبؤات بالجزر لتقدير مستويات المد العواصف القصوى، وكثيرا ما تستخدم المجتمعات هذه المعلومات لتحديد ما إذا كان يتعين إصدار أوامر الإجلاء.

الضغط الجوي

ويساهم الضغط الجوي المنخفض في الارتفاع من خلال تأثير البارومتر العكسي، ففي حالة كل قطرة من المليارين في الضغط، يرتفع مستوى سطح البحر بنحو 0.4 بوصة، وفي إعصار من الفئة 5، مع ضغط مركزي يبلغ 900 ميليبار، يمكن أن يسهم تأثير الضغط وحده في ثلاث إلى أربعة أقدام من الطفرة، وفي حين أن هذا عامل ثانوي مقارنة بالرياح، فإنه يمكن أن يكون كبيرا في العواصف الشديدة.

التأبين والنمذجة الساحلية

وقد تحسنت درجة التقدم في نماذج الحواسيب إلى حد كبير من قدرتنا على التنبؤ بتدفقات العواصف والفيضانات الساحلية، وتقوم الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي بتشغيل نموذج البحر والبحيرة والتدفقات البرية من الهراكين، الذي يستخدم للتنبؤ بمرتفعات عواصف المناطق المعرضة للأعاصير على طول ساحلي المحيط الأطلسي والخليج، ويراعي نموذج SLOSH كثافة العواصف وحجمها وسرعةها إلى الأمام.

وتُعرَّف أحواض SLOSH لأحواض ساحلية محددة، ويُدار النموذج آلاف المرات لتوليد خرائط للفيضانات المركبة التي تبين المناطق المعرضة لمختلف فئات الأعاصير، وتستخدم هذه الخرائط من قبل مديري الطوارئ لتخطيط طرق الإجلاء وتحديد المناطق التي ينبغي إجلاؤها أولا.

وفي السنوات الأخيرة، تم وضع نماذج أكثر تطوراً لنموذجين في الغلاف الجوي والمحيطي والموجات لتوفير صورة أكثر شمولاً للفيضانات الساحلية، مثلاً، نموذج الهيدرودينامية الذي يعد عنصراً محدوداً يحفز مستويات المياه والتيارات على المناطق الجغرافية الكبيرة، وقد استخدم لدراسة ديناميات موجات العواصف العاتية للأعاصير مثل كاترينا وساندي وفلورنس.

حدود النماذج الحالية

ورغم هذه التطورات، لا تزال التنبؤ بتدفقات العواصف أمراً صعباً، فالدقة النموذجية تتوقف على نوعية مدخلات الريح الميدانية، التي تتوقف بدورها على التنبؤات بكثافة العواصف وهيكلها، وقد تؤدي الأخطاء الصغيرة في مسار العواصف إلى أخطاء كبيرة في ارتفاع الطفرة في مواقع معينة، بالإضافة إلى أن النماذج تكافح من أجل استخلاص آثار موجات التكديس، وتدفقات الأمواج في المناطق الساحلية المعقدة، وتهدف البحوث الجارية إلى تحسين هذه القدرات.

Climate Change and Future Flood Risk

ويغير تغير المناخ من حيث المخاطر بالنسبة للفيضانات الساحلية على طول الساحل الأطلسي بعدة طرق، أولا وقبل كل شيء، يجعل ارتفاع مستوى سطح البحر كل موجة عواصف أكثر خطورة، وما كان يحدث مرة واحدة حدث فيضانات لمدة 50 عاما قد يحدث الآن كل 20 عاما، ومن المتوقع أن يزداد التردد زيادة أخرى. مشاريع الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ يمكن أن ترتفع قيم سطح البحر العالمية بمقدار 21 قدما

ثانيا، قد يغير تغير المناخ سلوك الأعاصير المدارية، وفي حين لا يوجد دليل واضح على أن العدد الإجمالي للأعاصير آخذ في الازدياد، هناك دليل على أن نسبة الأعاصير الشديدة (الفئة 4 و 5) آخذة في الازدياد، وتوفر مياه المحيطات المدفأة مزيدا من الطاقة للعواصف لتكثيفها، ويمكن أن يكون الجو أكثر رطوبة، مما يؤدي إلى ارتفاع هطول الأمطار، كما أن الجمع بين العواصف الأقوى ومستويات البحر الأعلى تشكل خطرا.

ثالثا، قد تؤثر التغيرات في أنماط التداول الجوي على تواتر وتتبعات أو الوميضات، وتشير بعض الدراسات إلى أن لا الحضر قد يصبحون أقل تواتراً، بل أكثر كثافة مع دفء المناخ، ولا تزال احتمالات حدوث عواصف الشتاء في الفيضانات الساحلية مرتفعة، ولا سيما في الشمال الشرقي.

استراتيجيات التخفيف والتكيف

واستجابة للتهديد المتزايد للفيضانات الساحلية، تنفذ المجتمعات المحلية على امتداد الساحل الأطلسي مجموعة من استراتيجيات التخفيف والتكيف، وتشمل هذه الاستراتيجيات تدابير هيكلية، مثل الجدران البحرية واللوحات، وتدابير غير هيكلية، مثل تخطيط استخدام الأراضي ومدونات البناء.

التدابير الهيكلية

وتوفر الجدران البحرية والفيضانات واللوحات حاجزا ماديا ضد موجات العواصف، والمثال الأكثر شهرة هو دلتا تاوت الهولندية، التي تحمي البلد المنخفض من بحر الشمال، وفي الولايات المتحدة، نظام Hurricane و Storm Damage Risk Reduction System (HSDRRS) في نيو أورلينز، تشمل أميال من الليفيات، والفيضانات، والحواجز المفاجئة، في مدن أخرى، بما فيها نيويورك.

بيد أن التدابير الهيكلية لها حدود، فهي مكلفة لبناء وصيانة، ويمكن أن تخلق إحساسا زائفا بالأمن، وقد تُغلَب على جدران البحر المصممة لمواجهة عاصفة من الفئة 3 عاصفة من الفئة 4، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون للهياكل الصلبة آثار بيئية سلبية، مثل تآكل الشواطئ وفقدان الموائل.

التدابير غير الهيكلية

وتركز التدابير غير الهيكلية على الحد من الضعف من خلال التطوير والتأهب الأذكى، وتشمل هذه التدابير رفع مستوى المباني في المناطق المعرضة للفيضانات، واستخدام المواد المقاومة للفيضانات، وتنفيذ مدونات صارمة للبناء، ويمكن أن تقيد أنظمة التزود بالتنمية في المناطق الشديدة الخطورة، ويمكن لبرامج الشراء أن تزيل الهياكل القائمة من قوارير الفيضانات.

ويمكن أيضاً أن توفر الهياكل الأساسية الطبيعية، مثل الأراضي الرطبة والثدييات والجزر الحاجزية، حماية فعالة للفيضانات، وتستوعب الأراضي الرطبة الساحلية طاقة الأمواج وتخزن مياه الفيضانات، بينما تعمل الكثبان كحواجز طبيعية. The U.S. Fish and Wildlife Service] تدعم استعادة هذه النظم الطبيعية وحفظها كجزء من نهج شامل إزاء القدرة على التكيف مع المناطق الساحلية.

نظم الإنذار المبكر

والاستثمارات في نظم الإنذار المبكر، بما في ذلك التنبؤ بالموجات العاتية ورسم خرائط الفيضانات، هي أمر حاسم لإنقاذ الأرواح، ويصدر مركز الإعصار الوطني التابع لوكالة مكافحة المخدرات ساعات وتحذيرات من ارتفاع العواصف، وتقدم الدائرة الوطنية للطيور توقعات محلية للفيضانات، وتستخدم المجتمعات المحلية هذه المعلومات لإصدار أوامر الإجلاء وتفعيل خطط الاستجابة لحالات الطوارئ.

كما أن التعليم العام والتوعية العامة لهما نفس القدر من الأهمية، إذ أن العديد من سكان المناطق الساحلية لا يدركون تماماً خطر حدوث موجة من العواصف، حتى وإن كانوا يعيشون في منطقة إجلاء، إذ يلزم بذل جهود متواصلة للتوعية لضمان اتخاذ الناس الإجراءات المناسبة عند إصدار الإنذارات.

خاتمة

إن العلم الذي خلف الفيضانات الساحلية على طول الساحل الأطلسي هو تفاعل معقد للفيزياء الجوية، وعلم المحيطات، والجيولوجيا الساحلية، فعمليات العواصف التي تحركها الرياح والضغط، هي السبب الرئيسي للفيضانات الشديدة، ولكنها محولة بالجزر، وارتفاع مستوى سطح البحر، والجغرافيا المحلية، وفهم هذه الآليات أمر أساسي للتحضير للعواصف الحتمية التي ستضرب الساحل.

ومع استمرار ارتفاع مستويات سطح البحر واستمرار تغير المناخ، تواجه المجتمعات الساحلية مستقبلاً صعباً، فالتكيف ليس اختيارياً، ومن خلال مزيج من تحسين التنبؤات، والحماية الهيكلية، والهياكل الأساسية الطبيعية، والسياسات الذكية لاستخدام الأراضي، يمكن الحد من المخاطر وبناء مجتمعات أكثر مرونة على طول خط الساحل الدينامي والضعيف هذا.