وقد أصبحت البيانات الساتلية أداة لا غنى عنها لرصد التصحر وتدهور الأراضي على المستويات العالمية والإقليمية والمحلية، ومن خلال توفير ملاحظات متسقة ومتكيدة وقابلة للتكرار على سطح الأرض، تمكن أجهزة الاستشعار الساتلية العلماء وصانعي السياسات ومديري الأراضي من تتبع التغيرات في الغطاء الأرضي، وإنتاجية النباتات، ورطوبة التربة، وغيرها من المؤشرات الحيوية بمرور الوقت، وهذه المعلومات أساسية لتحديد المناطق المعرضة للخطر، وتقييم فعالية أنشطة التنمية المستدامة التي تضطلع بها الأمم المتحدة.

فهم التصحر وتدهور الأراضي

وتُعرّف اتفاقية الأمم المتحدة لمكافحة التصحر التصحر بأنه تدهور الأراضي في المناطق القاحلة وشبه القاحلة والجافة شبه الرطبة نتيجة لمختلف العوامل، بما في ذلك التباينات المناخية والأنشطة البشرية، وهي عملية تقلل من الإنتاجية البيولوجية والاقتصادية للأراضي الجافة، وتتحول الأراضي المنتجة ذات مرة إلى ظروف شبيهة بالصحراء، ويشير تدهور الأراضي، بشكل أعم، إلى انخفاض نوعية الموارد البرية - التربة.

وهذه العمليات لها عواقب عميقة: انخفاض الأمن الغذائي، وفقدان التنوع البيولوجي، وزيادة الفقر، والهجرة القسرية، وزيادة التعرض لتغير المناخ، ووفقا لاتفاقية الأمم المتحدة لمكافحة التصحر، فإن ما يصل إلى 40 في المائة من مساحة الأراضي في العالم قد تدهورت، مما يؤثر تأثيرا مباشرا على حياة أكثر من 3.2 بليون شخص، ولذلك فإن رصد مدى التصحر وتدهور الأراضي وحدته واتجاهاته يشكل أولوية عالمية ملحة، وتوفر البيانات الساتلية أكثر الوسائل تعقيدا وفعالية من حيث التكلفة للقيام بذلك.

التكنولوجيات الساتلية لرصد الأراضي

وتستخدم مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار الساتلية، كل منها لديه قدرات متميزة، لرصد الظروف السطحية للأرض، ويمكن تصنيف هذه التكنولوجيات على نطاق واسع في نظم سلبية )عملية، حرارية( وناشطة )در، ليدار( ويتوقف اختيار جهاز الاستشعار على المؤشر المحدد الذي يجري قياسه )مثلا، خضراء النباتات، ورطوبة التربة، والخصوبة السطحية( والحل المكاني والزمني المطلوب.

السواتل البصرية

)٣( يبدو أن المؤشرات ذات الصبغة المدارية ذات الغطاء النباتي )الرقم القياسي للغطاء النباتي( قد استخدمت على نطاق واسع منذ السبعينات لتقييم صحة النباتات والكثافة والنشاط الاصطناعي في سلسلة المواد النباتية ذات الغطاء النباتي المتوسط )٣٦(.

ومن بين أجهزة الاستشعار البصرية الأخرى القرار الحديث الذي يصور مقياس الأشعة فوق البنفسجية على ساتلي ناسا تيرا وأكوا، الذي يوفر تغطية عالمية يومية بواقع ٢٥٠-٠٠٠ ١ متر، مناسبة لتتبع الاتجاهات الواسعة النطاق، وسواتل تجارية عالية الاستبانة مثل الساتل WorldView-3 وسواتل دوف بلانيت التي يمكن أن تحل التغيرات في مقياسات مقياس مقياس مقياس من مقياس الى ثلاثة مقاييس محلية.

ساتل رادار

كما أن أجهزة الاستشعار ذات الترددات الاصطناعية (الرادار، والسار) تعمل على إحداث موجات مصغرة وقياس الإشارة الرجعية من سطح الأرض، وعلى عكس أجهزة الاستشعار البصرية، يمكن للرادار أن يخترق الغيوم، والدخان، والظلام، مما يجعلها قيمة في المناطق الغائمة باستمرار، ورصد التغيرات السريعة بعد أحداث التهطال، وتراعي بيانات الرادار حساسية التآكل السطحي، ورطوبة التربة، والظلام.

أجهزة الاستشعار الحرارية والقابلية للاحترار

وتقيس أجهزة الاستشعار الحراري درجة الحرارة السطحية، التي يمكن أن تشير إلى الإجهاد الناجم عن رطوبة التربة، ومعدلات التهرب، وآثار الجزر الحرارية الحرارية الحضرية المتصلة بتغير الغطاء الأرضي، وتوفر أداة الرصد الاقتصادي في محطة الفضاء الدولية بيانات حرارية عالية الاستبانة، وتجمع أجهزة الاستشعار الهيدروغرافية بين عشرات ومئات من النطاقات الرادارية الضيقة، مما يسمح بتحديد المعادن المحددة وأنواع التربة والتوقيعات على أجهزة الإجهاد النباتية، على الرغم من أن هذه الأجهزة لا تزال أقل شيوعية.

التطبيقات الرئيسية للبيانات الساتلية

ويدعم الرصد بواسطة السواتل طائفة واسعة من التطبيقات في مجال تقييم التصحر وتدهور الأراضي، وتساعد هذه التطبيقات على كشف علامات الإنذار المبكر، وتحديد معدلات التدهور كميا، وتسترشد بممارسات الإدارة المستدامة للأراضي.

رصد الغطاء النباتي والصحة

وتأتي التغييرات في الغطاء النباتي من بين أكثر المؤشرات مباشرة لتدهور الأراضي، حيث إن السلسلة الزمنية الطويلة الأجل من مادة النيتروز من AVHRR وMODIS، مقرونة ببيانات لانديسات و Sentinel-2، تتيح الكشف عن الاتجاهات المراعية للبيئة أو البني، والتحولات في علم النباتات، والتغيرات المفاجئة الناجمة عن الجفاف أو النشاط البشري، وكثيرا ما تشير اتجاهات الأشعة الخماسية إلى التحلل المتطوري في المواسم المتعددة إلى التدهور المستمر.

تقييم تآكل التربة ونقل الترسبات

ويمكن رصد تآكل التربة، وهو شكل رئيسي من أشكال تدهور الأراضي، من خلال التغيرات في تقلص سطح الأرض، وتشكيل الغالي، ونقل الرواسب في نظم الأنهار، ويمكن للصور البصرية والرادارية العالية الاستبانة أن تكشف عن سمات التحات النشطة مثل الأضلاع، والثدييات، وتآكل الورقات، كما أن الصور الساتلية المتكررة تساعد في تقدير معدلات التحات وتحديد مناطق الوصلات الساخنة.

Detecting Changes in Land Use and Land Cover

ويقود تغير استخدام الأراضي، مثل إزالة الغابات، والتوسع الزراعي، والتحضر، تدهور الأراضي، ويضع تصنيف الغطاء الأرضي بواسطة السواتل، باستخدام تصنيف التعلم الآلي للصور المتعددة الأطياف، خرائط للحراجة، والأراضي العشبية، والأراضي الزراعية، ومناطق البناء على مختلف المستويات، ويجمع بين هذه البيانات ومحركات الكشف (مثل مجموعة بيانات تغير الغابات على الصعيد العالمي، التي تستند إلى لاندسات) وبين البيانات الميدانية، وبين ما تحدثه من آثار.

تحديد المناطق المتضررة والمناطق المعرضة للخطر

وتتيح البيانات الساتلية وضع خرائط لمخاطر التصحر وتدهور الأراضي عن طريق إدماج مؤشرات الغطاء النباتي ورطوبة التربة والغطاء الأرضي والمتغيرات الطبوغرافية، ويستخدم النظام العالمي للمعلومات عن تدهور الأراضي الذي تنتجه منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة بيانات ساتلية لوضع مؤشرات لحالة واتجاهات تدهور الأراضي، وتتزايد استخدام البرامج على الصعيد الوطني للبيانات الساتلية لتحديد المجالات ذات الأولوية لإعادة الأراضي ورصد التقدم المحرز نحو تحقيق أهداف تتعلق بحياد الأراضي.

دراسات الحالات الإفرادية والمبادرات العالمية

وتوضح الأمثلة على العالم الحقيقي كيفية تطبيق البيانات الساتلية على مكافحة التصحر وتدهور الأراضي على أرض الواقع.

رصد منطقة الساحل

وقد شهدت منطقة الساحل في أفريقيا، التي تمتد من السنغال إلى إثيوبيا، عقودا من الجفاف والتصحر، وتظهر سلسلة زمنية ساتلية من الثمانينات فصاعدا صورة معقدة: بعض المناطق (مثل منطقة الساحل الوسطى) تخضر بسبب زيادة هطول الأمطار، بينما لا تزال مناطق أخرى تتدهور بسبب الزراع المفرط وغير المستدام، وتوفر دائرة الأراضي العالمية في كوبرنيكوس معلومات عن المنظر الطبيعي القريب من الأرض لدعم نظم الإنذار المبكر.

"بطاقة "الصين

وقد شهد برنامج لويس بلاتو في وسط الصين، الذي كان تاريخيا واحدا من أكثر المناظر تدهورا على الأرض، برنامجا هائلا لاستعادة البيئة بدءا من التسعينات، ووثقت الصور الساتلية (لاندسات) التحول من الغطاء النباتي الشفاف إلى الغطاء الحرجي والغشبي الواسع النطاق، حيث أظهرت الاتجاهات التي اتسمت بالاختلالات السمية، وتبين هذه الحالة أن البيانات الساتلية يمكن أن تتحقق من فعالية جهود الإصلاح.

Global Reporting for Land Degradation Neutrality

(أ) " نسبة الأراضي المتدهورة على مجموع مساحة الأراضي " . ويعتمد إطار المؤشرات العالمي على ثلاثة مؤشرات فرعية: تغير الغطاء الأرضي، وإنتاجية الأراضي (مستمدة من السلسلة الزمنية للسواتل (NDVI)، ومخزونات الكربون العضوي (مزودة ببيانات ساتلية) (مزودة ببيانات ساتلية) (القائمة على بيانات ساتلية) (المجموعة الفرعية) (المجموعة الفرعية (Stradegradation) لتقديم بياناتها إلى اتفاقية مكافحة التصحر.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من إمكاناته التحويلية، يواجه رصد التصحر وتدهور الأراضي بواسطة السواتل عدة تحديات تقنية وتشغيلية.

القرار المكاني والتمهيدي

وقد تفوت أجهزة الاستشعار التي تعمل على حل الكوكائين )مثلا، MODIS، ٢٥٠ مترا - ١ كيلومترا( عمليات التحلل الصغيرة النطاق التي تحدث على مستوى الميدان أو على مستوى القرى، وتوفر السواتل ذات الاستبانة العالية )متر فرعي إلى ١٠ أمتار( تفاصيلها ولكنها محدودة في فترات الاستطلاع وطولها، مما يجعل من الصعب التقاط التغيرات السريعة، وكثيرا ما يتطلب التداول بين الحل والتغطية الجمع بين أجهزة الاستشعار المتعددة أو استخدام الوقت الزمني.

غلاف السحاب والثديث

وتعرقل الصور البصرية الغيوم التي تسود في العديد من مناطق الأراضي الجافة خلال موسم الأمطار، مما قد يخلق ثغرات في البيانات تعطل تحليلات السلسلة الزمنية، ولا تتأثر أجهزة الاستشعار الرادارية بالسحابات، ولكن تفسيرها أكثر تعقيدا ولا تتوفر في نفس القرار المكاني كمجسات بصرية للعديد من السجلات التاريخية، ولا يزال تكامل البيانات مجالا نشطا من مجالات البحث.

الترجمة الشفوية والتحقيـق

فالإشارة الساتلية تستجيب للعوامل البيئية المتعددة؛ فعلى سبيل المثال، يمكن أن يعزى الانخفاض في مؤشر التنمية الاقتصادية إلى الجفاف أو المرض أو الحريق أو إزالة الأراضي مما يتطلب استجابات إدارية مختلفة، كما أن بيانات الأرض الأرضية (الدراسات الاستقصائية الميدانية، وعيناات التربة، وقياسات الكتلة الأحيائية) أساسية في قياس المؤشرات المستمدة من السواتل والتحقق منها، غير أن هذه البيانات شحيحة في كثير من المناطق الجافة النائية، ولكن القدرة على الانتقال من النماذج لا تزال تساعد،

الوصول إلى البيانات وبناء القدرات

وفي حين أن العديد من محفوظات البيانات الساتلية (مثلاً، لادسات، سينتينيل) حرة ومفتوحة، فإن تجهيز وتحليل كميات كبيرة من الصور يتطلب موارد حاسوبية وخبرة تقنية وأدوات برامجية، وكثيراً ما تفتقر البلدان النامية الأكثر عرضة للتصحر إلى الهياكل الأساسية والموظفين المدربين لاستغلال هذه الموارد استغلالاً كاملاً، وتستهدف برامج بناء القدرات، مثل مبادرة لرصد التصحر.

الاتجاهات المستقبلية والتكنولوجيات الناشئة

ويوعِد العقد القادم بإحراز تقدم كبير في الرصد الساتلي للتصحر وتدهور الأراضي، بقيادة بعثات جديدة، وتحسين الخوارزميات، ومنابر البيانات التعاونية.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

وتطبق تقنيات التعلم العميق بشكل متزايد على الصور الساتلية للتصنيف التلقائي للغطاء الأرضي، وكشف التغيير، واستخراج السمات (مثل رسم خرائط لمجموعات الأفراد أو الأشجار) ويمكن أيضاً أن تُنثر البيانات من أجهزة الاستشعار المتعددة بواسطة السواتل ومن خلال الرصد الموقعي من أجل وضع مؤشرات أكثر قوة للتدهور، غير أن التحقق الدقيق من البيانات المتعلقة بالتدريب والتخفيف من حدة التحيز أمر ضروري لتجنب الإفراط في الاستفادة منها.

الخلاصات العالية الاستصلاح والرصد في الوقت القريب

وتوفر سواتل صغيرة )مثلاً، دوافير بلانيت أو بعثة تغطية أراضي كوبرنيكوس الكبرى القادمة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية( صوراً يومية أو دون يومية في ٣-٥ ميغاتر، مما يتيح الكشف عن التغيرات في الغطاء الأرضي في وقت قريب، مثل إزالة الغابات الجديدة أو التوسع في الأراضي الزراعية، ويملأ الجمع بين بيانات الرصد العالي المتكررة والفجوات في الرصد السحابي - ١.

التكامل مع البيانات الداخلية والنموذجية

وتتيح التطورات في نماذج استخدام البيانات الساتلية في منظومات الأرض تقديرا أفضل لرطوبة التربة ومخزون الكربون وتدفقات سطح الأرض، وستضع NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar (NISAR) ، المقرر إطلاقها في عام 2024، خرائط للتغييرات السطحية في جميع أنحاء العالم كل 12 يوما مع وجود قدر أكبر من الحلول، وقياس أنماط التأثير والتنبؤات.

مجموعة البيانات المفتوحة والمنابر التعاونية

وتخفض المكعبات التي تستخدمها أجهزة رصد الأرض والعلوم التابعة للولايات المتحدة، ومبادرة " تجهيز البيانات المفتوحة " ، من الحواجز التي تعترض التحليل والتي تُنظم على نطاق متعدد الأبعاد للسلاسل الزمنية الساتلية، وتسمح للمستعملين بالاستفسار عن المحفوظات الكبيرة وتحليلها دون تحميل الملفات الضخمة، وتوفر منابر تعاونية مثل مختبر الإبلاغ عن المنتجات المتخلفة عن إحداث تدهور الأراضي في العالم.

خاتمة

ومن خلال الأيام الأولى من الدراسة الاستقصائية الوطنية عن الأراضي الجافة، ومن خلال وضع أطر متكاملة لرصد الغطاء النباتي، وتقييم مخاطر التربة، وكشفها، وكشفها عن آثارها في المستقبل، فإن البيانات التي تُعد بها البلدان النامية، والتعامل معها بصورة أكثر أهمية، والتصدِّي لها.