(تيكس) المناخ والسواحل: المصانع المترابطة لمستوى سطح البحر

فهم ميكانيكيات البحار المشرقة

إن ارتفاع مستوى سطح البحر هو أحد التحولات البيئية المحددة في القرن الحادي والعشرين، ولا يحدث في عزلة، وتعمل شبكة من القوى المادية والمناخية معا على رفع المياه الساحلية في جميع أنحاء الكوكب، وتقللها، وتعيد تشكيلها، وتنتقل التيارات المحيطية إلى الكتلة الحرارية والمياه بين المناطق، وتغير المناخ درجة الحرارة وتكوين الغلاف الجوي والمحيطات، وتشهد الخطوط الساحلية عواقب هذه التغيرات، بينما تتدفق أيضا إلى درجة تذب المياه على طول المناطق الساحلية.

حزام الملاح العالمي للمحيطات

إن تيارات المحيطات تعمل كنظام دائري كوكبي، وهي تنقل المياه الدافئ من خط الاستواء إلى الأعمدة وتعيد المياه المبردة إلى المناطق المدارية، وهذا التداول الذي كثيرا ما يوصف بأنه تداول حراري أو حزام النقل العالمي للمحيطات، يعيد توزيع كميات هائلة من الحرارة والملح عبر أحواض المحيطات، وتؤثر التغيرات في هذا النظام تأثيرا ملموسا على مستوى البحر.

وعندما تتحول التيارات مساراتها أو تبطئ، ترتفع أكوام المياه في بعض المناطق وتستنزف بعيدا عن مناطق أخرى، وقد لاحظ علماء المناخ الرائدون أن دورة المياه المتجددة في المحيط الأطلسي، وهي عنصر رئيسي من عناصر حزام النقل العالمي، قد تضعف على مدى العقود العديدة الماضية، وقد يؤدي بطء حركة النقل البحري إلى ارتفاع مستويات البحر على طول الساحل الشمالي الشرقي لأمريكا الشمالية نظرا لأن المياه تقل عن المستوى المؤقت ترتفع في الجنوب.

إن Gulf Stream] تقدم مثالا واضحا على هذه الدينامية، وتنتقل مياه الحرب شمالا على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة قبل أن تتجه نحو أوروبا، وإذا تباطأت أو أصبحت أكثر تغيرا، فإن المدن الساحلية من ميامي إلى بوسطن يمكن أن ترى ارتفاعا سريعا في مستوى البحر مستقلا عن المتوسط العالمي، ولا تنقل التيارات ببساطة المياه؛ وهي تشكل المكان الذي تتراكم فيه المياه.

أنماط التراكم الإقليمية

وتظهر بيانات التأشيرات الساتلية من العقود الثلاثة الماضية أن ارتفاع مستوى سطح البحر ليس موحدا، وقد شهدت بعض المناطق، مثل غرب المحيط الهادئ وشمال المحيط الأطلسي، معدلات ارتفاع تتراوح بين ضعفين وثلاثة أضعاف المتوسط العالمي، وشهدت مناطق أخرى، بما فيها أجزاء من المحيط الجنوبي، زيادات أبطأ أو حتى هبوطا مؤقتا، وتعزى هذه الاختلافات الإقليمية إلى حد كبير إلى إعادة توزيع الكتلة المائية عن طريق النظم الحالية المتغيرة.

كما تؤدي El Niño-Southern Oscillation (ENSO) ] دورا في تقلب مستوى البحر القصير الأجل، وخلال أحداث قوية في النينيو، تتحول المياه الدافئ شرقا عبر المحيط الهادئ، مما يؤدي مؤقتا إلى رفع مستويات البحر على طول الساحل الغربي للأمريكتين، وتنتج أحداث لانيا أثرا معاكسا.

Climate Change as a Primary Driver

وقد أدى تغير المناخ الذي يسببه الإنسان إلى ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية بنحو 1.2 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة، وهذا الاحترار يعجل مباشرة بارتفاع مستوى سطح البحر من خلال آليتين أساسيتين: التوسع الحراري و صهر الجليد البري .

إن التوسع الحراري يحدث لأن المياه تتوسع كما تدفئ، وقد استوعبت محيطات العالم أكثر من 90 في المائة من الحرارة الزائدة التي حُصرت من غازات الدفيئة، ومع ارتفاع طبقات المحيط، فإنها تحتل قدرا أكبر من الحجم، وقد ساهم التوسع الحراري وحده في ارتفاع منسوب البحر العالمي إلى ما يقرب من ثلث إلى نصفه خلال العقود القليلة الماضية، وتزداد مستويات المحيطات العميقة دفئا، مما يعني أن التوسع الحراري سيستمر في الارتفاع.

أما العامل الرئيسي الثاني فيتمثل في إنصهار صحائف الجليد والغلاسي، حيث تحتوي صحائف الجليد في غرينلاند وأنتاركتيكا على ما يكفي من المياه المجمدة لرفع مستويات البحر العالمية بنحو 65 مترا إذا ما أريد لها أن تذوب بالكامل، وفي حين أن الانصهار الكامل سيستغرق آلاف السنين، فإن كلا الشرائح الجليدية تفقد الكتلة عند معدلات متسارعة، كما أن فقدان الجليد من غرينلاند ومن أنتاركتيكا قد زاد عن الضعف منذ أوائل العقد.

وقد أسهمت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء إسهاما كبيرا في رصد هذه التغييرات من خلال بعثات ساتلية مثل GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) وهذه البعثات تقيس التغيرات في الكتلة الجليدية وكتلة المحيطات بدقة ملحوظة، وللمزيد من التفصيل، يتشاور الباحثون بانتظام مع البيانات من ] " توقعات تغير مستوى البحر ، التي توفر إمكانية الوصول المفتوح إلى السواتل.

Ice Sheet Dynamics and Feedback Loops

إن سلوك صحيفة الجليد القطبية الجنوبية يمثل أحد أكبر حالات عدم اليقين في توقعات مستوى سطح البحر، وترتكز ورقة الجليد على صخرة قاعية تقع تحت سطح البحر في مناطق كثيرة، ويمكن لتيار المحيط المائي أن يذوب في أسفل أرفف الجليد العائمة، التي تعمل كمؤخرات تُمسك بالجليد الداخلي، وعندما تُرفرفرفف الجليد الجليد أو تنهار، تتدفق الجليد الداخلي بسرعة أكبر إلى المحيط، وترفع مستويات سطح البحر.

ويشير العلماء إلى هذه العملية على أنها ] زعزعة استقرار الغطاء الجليدي المُلحّ ] وقد لوحظ بالفعل في منطقة بحر أموندسن في غرب أنتاركتيكا، حيث يتراجع الجليد بسرعة، وعندما تبدأ هذه العملية، يمكن أن يصبح مكتفياً ذاتياً لأن تعاظم المياه يمتد إلى واجهة الجليد، حيث تتسارع حلقة الجليد في الغلا.

وتعطي غرينلاند مجموعة مختلفة من الديناميات، وقد زاد الانصهار السطحي هناك زيادة كبيرة خلال أشهر الصيف، حيث تتدفق المياه المملة عبر الحرق والثوران إلى قاعدة الغطاء الجليدي، وتزيين السرير، وتسريع حركة الجليد نحو الساحل، ويؤدي ظلم سطح الجليد بسبب الغبار والطحالب إلى الحد من الألبدو، مما يؤدي إلى زيادة تغذية التغذية الشمسية في آليات التداول في الغلاف الشمالي.

القابلية للتأثر وعلم المورفولوجيا

ولا تستجيب جميع السواحل لارتفاع مستوى سطح البحر بنفس الطريقة، فالطابع المادي للساحل يحدد كيفية تفاعله مع ارتفاع المياه، إذ أن بعض السواحل تشهد تآكلا وتراجعا، بينما تقوم دول أخرى ببناء الرواسب ومواكبة ارتفاع مستوى سطح البحر، وفهم هذه الاختلافات أمر أساسي للإدارة الساحلية الفعالة.

(د) تؤدي خطوط السواحل الصلبة، مثل تلك التي وجدت على طول الجزء الأكبر من شمال غرب المحيط الهادئ، مقاومة التآكل ولكنها لا توفر عوازل طبيعية ضد الفيضانات، وتتجه السواحل الرسوبية الطفيفة، المشتركة في خليج المكسيك والسهول الساحلية الأطلسية، إلى الانحدار بسهولة أكبر، عندما ترتفع مستويات سطح البحر، تميل هذه السواحل إلى الانحدار في شكل موجات وروايات.

(الإمدادات من السواحل) تحدد أيضاً كيف يستجيب خط السواحل، وتسلم الأنهار الرواسب للساحل، وتجديد الشواطئ، وتضليل الأنهار، وقلّصت من تسليم الرواسب إلى مناطق ساحلية كثيرة، وتركتها أكثر ضعفاً، وفقدت دلتا نهر ميسيسيبي، على سبيل المثال، آلاف الكيلومترات الأرضية المربعة.

المناطق المنخفضة العمر المعرضة لخطر كبير

وتشمل أضعف خطوط السواحل دلتا النهر، والجزر الحاجزية، والجزر المرجانية، وكثيرا ما تكون هذه البيئات المنخفضة أقل من متر فوق خط المد العليا، بل إن زيادة طفيفة في مستوى البحر تترجم مباشرة إلى فيضان أكثر تواترا وإلى تسلل دائم.

إن بنغلاديش، ودلتا ميكونغ، ودلتا النيل من بين المناطق التي تواجه أكبر المخاطر، وهذه المناطق تدعم الكثافة السكانية، والزراعة المنتجة، والهياكل الأساسية الحيوية، وفي بنغلاديش وحدها، يعيش عشرات الملايين من الناس داخل المنطقة الساحلية، ويزيد ارتفاع مستويات سطح البحر من مدى موجات العواصف، ويدفع المياه المالحة إلى المياه الجوفية والتربة، ويقلل من توافر المياه العذبة للشرب والري.

وتواجه الدول الجزرية الصغيرة تحديا قائما، حيث أن بلدانا مثل كيريباس وتوفالو وملديف لديها أجزاء كبيرة من مساحة أراضيها تقل عن مترين فوق سطح البحر، وبالنسبة لهذه الدول، فإن ارتفاع مستوى سطح البحر لا يهدد البنية الأساسية فحسب بل السيادة الوطنية، وقد بدأ بعضها في التخطيط للتراجع المنظم أو السعي إلى إبرام اتفاقات دولية لتأمين حقوق إعادة التوطين لسكانها.

عوامل تجميع في المناطق الساحلية

ارتفاع مستوى سطح البحر لا يعمل وحده، وهناك عوامل إضافية عديدة تزيد من آثاره على طول السواحل.

الحيز الفرعي وحركة الأراضي

ويؤدي التخريب الطبيعي والإنساني دورا رئيسيا في ارتفاع مستوى سطح البحر النسبي، ويشير مستوى البحر النسبي إلى التغير في مستوى المياه المقيسة على سطح الأرض، وإذا ما ارتفعت مياه الأرض، فإن الأثر هو نفس الأثر الذي يحدثه ارتفاع البحر، ففي كثير من المدن الساحلية، واستخراج المياه الجوفية، وسحب النفط والغاز، ويتسبب تقلص الرواسب الدلتية في غرق الأرض بسرعة أكبر من ارتفاع مستويات سطح البحر على الصعيد العالمي.

وتقدم جاكرتا، إندونيسيا، مثالا صارخا، وقد شهدت المدينة معدلات تدني في بعض المناطق تصل إلى 10 إلى 15 سنتيمترا سنويا، ويعزى ذلك إلى حد كبير إلى الضخ المفرط للمياه الجوفية، مما أدى إلى تحول ارتفاع مستوى البحر المتوسط إلى أزمة تواتر الفيضانات وفقدان الأراضي، وقد أعلنت الحكومة الإندونيسية عن خطط لنقل العاصمة إلى بورنيو، وذلك جزئيا بسبب التهديد المشترك المتمثل في ارتفاع البحار وهبوط الأرض.

وبالمثل، فإن أجزاء من ساحل الخليج الأمريكي، بما فيها نيو أورليانز وهووستن، تغرق بسبب استخراج الهيدروكربونات وارتباط الرواسب، وعندما تضاف إلى مستوى الانحدار المحلي إلى ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي، فإن معدل ارتفاع مستوى سطح البحر النسبي يمكن أن يتجاوز 10 ملليمترات سنويا، بعدة أضعاف المتوسط العالمي.

Storm Surge Amplification

وتوفر مستويات أعلى من سطح البحر خطاً أعلى لتدفقات العواصف، فالهيراكين والأعاصير المدارية تضغط المياه نحو الساحل بينما تهبط، وتدفق عواصف تبلغ خمسة أمتار تصل إلى أعلى مستوى بحري أعلى من القرن الماضي بثلاثين سنتيمتراً، ستتعرض لفيضانات في المناطق التي كانت ستجف في ظروف سابقة.

وقد برهنت العاصفة الخارقة ساندي في عام 2012 وهيركان هارفي في عام 2017 على مدى ارتفاع مستويات خط الأساس في مستوى سطح البحر على حدوث أضرار، وفي كلتا الحالتين، سجلت موجات عواصف لم تغرق من قبل، وقد وضع باحثون في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي نماذج للعزل تتضمن توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر لتحسين التنبؤ بالعواصف والتخطيط للطوارئ.

تدخل مياه الصرف

وفي ارتفاع مستويات سطح البحر، ترتفع المياه المالحة إلى أعلى النهر والمستشفيات وتعمق إلى طبقات المياه الساحلية، ويهدد هذا التطفل على المياه المالحة إمدادات المياه العذبة لأغراض الزراعة، ومياه الشرب، والاستخدام الصناعي، وفي حوض نهر دلواير، انتقلت المياه المالحة إلى أعلى النهر خلال العقود العديدة الماضية، مما يتطلب تعديلات على مياه فيلادلفيا في عمليات الاستيلاء على الملح في المناطق الساحلية مثل شبكات الساكون في كاليفورنيا.

وهذه العملية تدريجية وإن كانت تراكمية، فعندما تلوث المياه المالحة طبقة مياه جوفية ساحلية، يصبح عكس مسار الضرر صعبا ومكلفة، ويمكن أن تساعد إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية وتحسين إدارة المياه العذبة في التخفيف من حدة المشكلة، ولكن ارتفاع البحار سيستمر في دفع الوصل بين المياه العذبة والملحة.

الإسقاطات وعدم اليقين

ويوفر الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ الإطار الأساسي لفهم ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل، ويُعد تقرير التقييم السادس الذي نشر في عام 2021 والذي استكمل في عام 2023، مشاريع ترمي إلى ارتفاع مستوى سطح البحر على الصعيد العالمي بمقدار 0.3 إلى 1.0 متر بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات مختلفة للانبعاثات، وهذه الإسقاطات تمثل التوسع الحراري، والبلوغ، ومساهمات الصفائح الجليدية، ولكنها تنطوي على قدر كبير من عدم اليقين فيما يتعلق بسلوك صحيفة القطب الجنوبي الجليدية.

وتشير بعض الدراسات إلى أن الانهيار السريع لأجزاء من صحيفة غرب أنتاركتيكا الجليدية يمكن أن يدفع ارتفاع مستوى سطح البحر إلى ما يزيد على مترين بحلول نهاية هذا القرن، وفي حين أن هذا يمثل سيناريو منخفض الاحتمال، وشديد الأثر، فإنه لا يمكن فصله نظراً إلى الأدلة الملاحظة التي تدل على تسارع فقدان الجليد، فالفرق بين 0.5 متر و2 متر من ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي هو فرق هائل بالنسبة للتخطيط الساحلي، ويمكن إدارة أولهما عن طريق التكيف في أماكن كثيرة في أنحاء العالم.

وبعد عام 2100، أصبحت التوقعات أكثر اعتماداً على الانبعاثات، وفي ظل سيناريوهات ارتفاع الانبعاثات، يتوقع أن ترتفع مستويات سطح البحر بعدة أمتار بحلول عام 2300، وفي ظل سيناريوهات منخفضة الانبعاثات تتفق مع أهداف اتفاق باريس، يمكن أن يتباطأ معدل الارتفاع بشكل كبير، رغم أن قرون من الارتفاع المستمر لا تزال مغلقة بسبب عدم وجود نظام المناخ.

Adaptation Along the Coast

فسكان المناطق الساحلية وحكوماتها ليسوا فاعلين سلبيين في مواجهة ارتفاع البحار، وتتراوح استراتيجيات التكيف بين الحلول الهندسية والنهج القائمة على النظم الإيكولوجية والتراجع المنظم.

الهياكل الأساسية

وقد تم نشر الجدران البحرية والثعابين والحواجز التي تدور حول العواصف والحواجز التي تدور في أنحاء كثيرة من العالم لحماية المجتمعات الساحلية، وقد قامت هولندا ببناء أحد أكثر النظم اتساعاً في مجال الدفاعات الساحلية في العالم، بما في ذلك دلتا تاوت، وسلسلة من السدود، واللوتس، والأقفال، والحواجز التي تستهدف حماية منطقة دلتا المنخفضة، وقد أصبح النظام نموذجاً لبلدان أخرى تواجه تهديدات مماثلة.

وفي الولايات المتحدة، وضعت فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين خطة متعددة مليارات الدولارات لبناء نظام حاجز عواصف عواصف حول مدينة نيويورك وشمال نيو جيرسي، وتبحث نيويورك - نيوجيرسي هاربور وتريبوتيرز خيارات لحماية المنطقة من الآثار المشتركة لارتفاع مستوى سطح البحر وتدفقات الاستثمار الهائلة.

بيد أن الهياكل الأساسية الصلبة لها قيود، ويمكن أن تعجل الجدران البحرية بالتآكل على الشواطئ المجاورة عن طريق التعبير عن الطاقة الموجية، وقد تصبح الحواجز الثابتة عتيقة إذا ارتفعت مستويات سطح البحر إلى ما وراء بارامترات التصميم، ويتطلب الحفاظ على هذه النظم على مدى عقود إرادة سياسية وموارد مالية مستمرة.

الحلول القائمة على الطبيعة

وهناك مجموعة متزايدة من الأدلة تدعم استخدام النظم الإيكولوجية الطبيعية كعناصر عازلة ضد ارتفاع مستوى سطح البحر، ويمكن للأراضي الرطبة وغابات المانغروف وسرير المحار أن تستوعب الطاقة الموجية، والرواسب المصيدة، وأن تواكب ارتفاع مستوى سطح البحر تدريجيا إذا ما أتيح لها مساحة كافية للهجرة الداخلية، وهذه النظم الإيكولوجية توفر فوائد إضافية، بما في ذلك الموئل الخاص بمصائد الأسماك، وعزل الكربون، وتحسين نوعية المياه.

وبدأ مديرو السواحل تنفيذ مشاريع تجمع بين النُهج الهندسية والطبيعية، حيث تستخدم السواحل الحية النباتات والهياكل المحلية مثل قطع الأشجار المتحركة وأكياس المحار لتثبيت الساحل مع الحفاظ على الوظيفة الإيكولوجية، وتجديد الرمال التي ستفقدها الخانات من أجل التآكل، والحفاظ على حاجز طبيعي ضد موجات العمل وتدفق العواصف.

ويتوقف نجاح الحلول القائمة على الطبيعة على الحيز المتاح، ففي المناطق الساحلية المتطورة بشكل كبير، تُحجب الهجرة من الأراضي الرطبة وغابات المانغروف عن طريق المباني والطرق، وفي هذه الحالات، قد يكون من الضروري إزالة الحواجز الساحلية أو إنشاء مناطق انتقالية للسماح للنظم الإيكولوجية بالتحول إلى داخل البلد.() ويوفر برنامج التكيف الساحلي للحفظ في المناطق الساحلية() أدوات ودراسات لحالات التكيف.

المستوطنات التي يديرها

وفي بعض المواقع، تتمثل الاستجابة الأكثر واقعية لارتفاع مستوى سطح البحر في النقل الاستراتيجي، ويشمل التراجع المنظم نقل الناس والمباني والهياكل الأساسية بعيدا عن المناطق الساحلية الأكثر ضعفا قبل أن تصبح غير صالحة للسكن، ويتجنب هذا النهج ارتفاع تكاليف إعادة البناء بصورة متكررة بعد الفيضانات والعواصف.

وتبرز أمثلة على المعتكف المنظم في جميع أنحاء العالم، وفي الولايات المتحدة، قامت الوكالة الاتحادية لإدارة الطوارئ بتمويل عمليات شراء ممتلكات معرضة للفيضانات في أماكن مثل جزيرة ستان، نيويورك، ومقاطعة هاريس، تكساس، وفي المملكة المتحدة، تم تنفيذ مفهوم " الكواشف؛ وإعادة تنظيم السواحل الغربية؛ في مناطق لم تعد فيها حماية المناطق البحرية الجديدة قابلة للبقاء اقتصاديا.

ويثير التراجع المنظم تساؤلات صعبة بشأن الإنصاف وحقوق الملكية والهوية المجتمعية، وكثيرا ما تواجه المجتمعات المحلية ذات الدخل المنخفض والمجتمعات المحلية ذات اللون أكبر مخاطر الفيضانات ولديها أقل الموارد اللازمة للانتقال، وتتطلب استراتيجيات المعتكف العادلة والفعالة عمليات تخطيط شفافة، ودعم مالي للسكان المتضررين، وتنسيق طويل الأجل على مستويات الحكومة.

The Connected Future of Coastlines

ولا يمكن فهم ارتفاع مستوى سطح البحر بالنظر إلى أي عامل وحيد في عزلة، إذ تحدد تيارات المحيطات مكان تراكم المياه، ويقود تغير المناخ إلى الاحترار والثلج الذي يزيد حجم المحيطات، ويشكّل المورفولوجيا الساحلية كيف تتفاعل المياه مع الأرض، وتعمل هذه العناصر معا على خلق أنماط الخطر والضعف التي تواجهها المجتمعات الساحلية اليوم وستواجهها في العقود المقبلة.

وتوفر الأدلة التي جمعتها وكالات مثل ناسا، ووكالة الفضاء الأوروبية، ووكالة الفضاء الأوروبية، ووكالة الفضاء الدولية، أساسا للعمل المستنير، وترتبط القياسات الساتلية، وسجلات قياس المد، والنماذج المناخية ب مسار واضح: ستظل مستويات سطح البحر ترتفع طالما ظلت درجات الحرارة العالمية مرتفعة، ويتوقف معدل هذه الزيادة وحجمها النهائي على القرارات المتخذة الآن بشأن الانبعاثات، واستخدام الأراضي، والاستثمار في الهياكل الأساسية التكييفية.

ويجب على الدول الساحلية أن تستعد لمجموعة من المستقبلات الممكنة، ولا تزال الاستثمارات في الرصد والبحث أساسية للحد من عدم اليقين والتخطيط التوجيهي، ومن المهم بنفس القدر الاعتراف بأن العمليات المادية التي تربط بين التيارات والمناخ والسواحل ليست مفاهيم نظرية، فهي قابلة للقياس وملاحظة وذات صلة مباشرة بسلامة المناطق الساحلية واستدامتها في جميع أنحاء العالم، ويتمثل التحدي في ترجمة الفهم العلمي إلى عمل تكيفي قبل أن تضيق فرص الاستجابة الفعالة.