دور الصور الساتلية في بحوث تغير المناخ الرصد البيئي

Understanding Satellite Imagery and Its Role in Climate Science

وقد ظهرت صور السواتل كأحد أكثر التكنولوجيات تحولا في العلوم البيئية الحديثة، مما أدى إلى تغيير أساسي في كيفية فهمنا لتغير المناخ والتصدي له، وفي عام 2026، تحولت هذه الصور إلى أداة عالمية تستخدم لرصد تغير المناخ، وتتبع النزاعات، وتوجيه التنمية الحضرية، ودعم الاستجابة للكوارث، وتوفر نظم المراقبة الفضائية هذه للعلماء، وصانعي السياسات، والمديرين البيئيين إمكانية الوصول إلى بيانات شاملة ومتغيرة في الوقت الحقيقي.

وقد برز الاستشعار عن بعد كأداة تحول للرصد البيئي، حيث يوفر بيانات قابلة للتشغيل، وقابلة للتكدس، وقرب الوقت الحقيقي، ضرورية لإدارة النظم الدينامية للأرض، ومن خلال أجهزة الاستشعار الساتلية المحمولة جوا والبري، يتيح الاستشعار عن بعد الكشف عن المتغيرات الجيوفيزيائية الضخمة وتحليلها مثل سقوط الأمطار وإزالة الغابات وديناميات المياه العذبة ودرجة حرارة سطح البحر والتغيرات في التنوع البيولوجي.

وقد توسعت البنية التحتية لمراقبة السواتل بشكل كبير في السنوات الأخيرة، فقد استغرقت خمسة عقود من العالم لرؤية 000 1 ساتل نشط في المدار، وقد أدى هذا العدد في غضون العقد الماضي إلى صواريخ بلغ عدد السواتل العاملة أكثر من 500 4 ساتل في وقت سابق من هذا العام، بما في ذلك أكثر من 000 1 ساتل جديد أطلق في عام 2020 وحده، وقد أدى انتشار منابر رصد الأرض إلى نشوء قدرة غير مسبوقة على الرصد البيئي المستمر على نطاقات متعددة وقرارات.

How Satellite Technology Monitors Climate Change

تستخدم نظم الأقمار الصناعية أجهزة الاستشعار المتطورة المختلفة لالتقاط مختلف جوانب نظام المناخ الأرضي هذه الأدوات تقيس الإشعاع الكهرومغناطيسي عبر موجات متعددة من الضوء الظاهر إلى الأشعة تحت الحمراء الحرارية وترددات الموجات الدقيقة، وكلها تكشف عن خصائص بيئية مختلفة.

درجة الحرارة والرصد الحراري

تم إطلاق مطياف سطح البحر و الأرض كجزء من مشروع رصد الأرض الخاص بوكالة الفضاء الأوروبية (كوبرنيكوس) تم تركيب نظام SLSTR على ساتلين من سواتلها في سنتينيل في عام 2016 و 2018 مع إيفاد بعثتين أخريين في عام 2024 و 2025، مصممة لمواصلة أعمال المراقبة التي يقوم بها توأم الشبكة في التسعينات و أوائل العقد الأول من القرن العشرين، تركز نظم قياس الحرارة السطحية على سطح الأرض

ويكشف جهاز الاستشعار الحراري بالأشعة تحت الحمراء عن علامات الحرارة التي تكشف عن مؤشرات هامة للمناخ، إذ أن الاستشعار عن بعد في الأجل الطويل في بيانات رصد البيئة أمر حاسم لدراسة تغير المناخ العالمي، ومن خلال رصد درجة الحرارة السطحية، وأغطية الجليد القطبية، ودرجات حرارة المحيطات، ومؤشرات النباتات، يمكن للعلماء تحليل اتجاهات الاحترار العالمي والتنبؤ بأنماط المناخ في المستقبل، ويوفر هذا الرصد المستمر لدرجات الحرارة الأساس التجريبي للنماذج المناخية ويساعد على التحقق من التنبؤات المستقبلية.

Ice Sheet and Polar Monitoring

ومن أبرز المعالم التي ظهرت من خلال عمليات الرصد بواسطة السواتل، التعجيل بذوبان صفائح الجليد القطبية، وفي حين يعتقد العلماء أن صحائف الجليد القطبية مستقرة ومن غير المرجح أن تتأثر بتغير المناخ منذ عقود، فإن معلومات المنظمة أظهرت أنها تشهد تغيراً جذرياً، وهذا الاكتشاف قد غير فهمنا الأساسي للجداول الزمنية لتغير المناخ والطابع الملح لجهود التخفيف من آثار تغير المناخ.

وقد وفر عصر الساتل للبشر أداة حاسمة لرصد الأحوال المناخية بسبب تواتر وشدة الأدوات الفضائية التي يمكن أن تقيس التغيرات في الجليد البحري، مما يعطينا صورة شبه ثابتة للمياه القطبية منذ عام 1979، ويتيح هذا السجل المتعدد التخصصات للعلماء تتبع الاتجاهات الطويلة الأجل وتحديد سرعة فقدان الجليد التي قد يتعذر اكتشافها خلال فترات رصد أقصر.

الأقمار الصناعية تراقب التغطية الجليدية البحرية من خلال الإشعاع الحراري للموجات الدقيقة تشع من سطح الأرض بالكامل، لكن مواد مختلفة تبعث على موجات مختلفة، الأقمار الصناعية المجهزة بمواد لاسلكية وصورات مجهرية يمكنها أن تخلق صورة رقمية لسطح الأرض تشير إلى ما هو الأرض، وما هو الماء، وما هو الجليد لتتبع المساحة السطحية من صفائح الجليد التي توضح مناطق التوسع أو التراجع.

رصد المحيطات وارتفاع مستوى سطح البحر

إن محيطات العالم تؤدي دوراً محورياً في تنظيم مناخ الأرض، وتطوّر تكنولوجيا السواتل قدرتنا على رصد التغيرات المحيطية، التي أطلقت بنجاح هذا الأسبوع، سيتينيل-6B هو مهمة ساتلية محورها العديد من خبراء رصد المحيطات والمناخ، وبمجرد تشغيل الساتل، الذي هو آخر برنامج كوبرنيكوس بشأن رصد الأرض، سيُرصد بشكل رئيسي محيطات العالم.

وستكون البيانات حاسمة بالنسبة لرصد المناخ على المدى الطويل، ولكنها ستستخدم أيضا في نماذج التنبؤ بالمحيطات، مما سيؤثر بدوره على توقعاتنا الجوية بسبب التأثير الهام الذي يخلفه المحيط على الغلاف الجوي، ففهم التفاعلات بين المحيط والغلاف الجوي أمر أساسي للتنبؤ بأنماط الطقس القصيرة الأجل والاتجاهات المناخية الطويلة الأجل.

ويمتد رصد المحيطات إلى ما وراء القياسات السطحية، ومن خلال تكنولوجيا الاستشعار عن بعد، يمكن رصد نوعية المياه ودرجات الحرارة وخصائص الملوحة للمحيطات والبحيرات والأنهار وغيرها من هيئات المياه، ويؤدي الاستشعار عن بعد دورا هاما في إدارة الموارد المائية، والرصد الإيكولوجي البحري، والإنذار بالجزر الحمراء، والاستجابة لحالات الانسكابات النفطية في حالات الطوارئ، وهذه القدرة الشاملة للرصد تدعم جهود البحث المناخي والحماية البيئية الفورية.

Greenhouse Gas Monitoring

وتقوم أجهزة الاستشعار الساتلية المتقدمة الآن بقياس تركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، وتوفر التحقق المستقل من بيانات الانبعاثات، ويضمن ساتل رصد انبعاثات غازات الدفيئة التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (Senstinel-5P) الذي بدأ في عام 2017، ويضمن تقييمها الوشيك لثاني أكسيد الكربون (بعثة رصد ثاني أكسيد الكربون في عام 2025 و2026) تركيزات غازات الدفيئة كميا، ويوفر أساسا مستقلا وشفافا لتتبع الانبعاثات، ويكفل هذا المساءلة الفضائية إمكانية التحقق من الالتزامات المناخية عن طريق القياسات موضوعية بدلا من الاعتماد على الانبعاثات.

وقد كان آخر ابتكار للمساعدة في التنبؤ بتغير المناخ العالمي هو استخدام الخوارزميات ونظم الإدارة في مجال مكافحة تغير المناخ، حيث تستفيد منظمة آي لتغير المناخ من نماذج رؤية ملوثة بالجرعات وكمبيوتر، وباستخدام الصور التي تجمعها السواتل أو الطائرات أو المركبات الجوية غير المأهولة، يمكن أن يتوقّع السلوك ويقدم تقارير عن تغير المناخ في الوقت الحقيقي تقريباً بسبب زيادة الغلاف الجوي المطلق من ثاني أكسيد الكربون.

تطبيقات الرصد البيئي الشاملة

وإلى جانب تتبع تغير المناخ، تدعم الصور الساتلية طائفة واسعة من تطبيقات الرصد البيئي التي توفر معلومات دقيقة عن صحة النظم الإيكولوجية، وإدارة الموارد، والآثار البشرية على العالم الطبيعي.

إزالة الغابات ورصد الغابات

وتمثل الغابات مصارف كربونية حرجة وخزانات للتنوع البيولوجي، مما يجعل رصدها أساسيا لجهود التخفيف من حدة المناخ، وقد وجد الباحثون، باستخدام صور " آي " و " الساتل " ليدار " من ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، طريقة أسرع وأكثر دقة لرسم خرائط الكتلة الحيوية للغابات التي تتسم بأهمية حاسمة لتتبع الكربون، وهذا التقدم التكنولوجي يتيح إجراء محاسبة أكثر دقة للكربون ويساعد على التحقق من الالتزامات المتعلقة بحفظ الغابات.

وفي دراسة نشرت مؤخرا في مجلة " المعلومات البيئية " ، تبين شركة " زوركاني " كيف يمكن إدماج المعلومات المستمدة من السواتل المفتوحة الوصول في مهندس الأرض في غوغل بغل من الخوارزميات الذكية الاصطناعية من أجل رسم خرائط سريعة ودقيقة للغابات الكبيرة فوق الكتلة الأحيائية الأرضية، حتى في المناطق النائية التي تكون فيها إمكانية الوصول مسألة في كثير من الأحيان، وهذه القدرة قيمة بوجه خاص بالنسبة لرصد الغابات الاستوائية وغيرها من النظم الإيكولوجية النائية التي تواجه تحديات في إجراء الدراسات الاستقصائية الأرضية.

ويُستخدم الاستشعار عن بعد في البيئة على نطاق واسع لتقييم المناطق الحرجية وأنواع النباتات والتغيرات في الغطاء النباتي، وباستخدام بيانات الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل، يمكن تتبع عمليات إزالة الغابات وتدهور الغطاء النباتي والتصحر، والمساعدة في صياغة استراتيجيات حماية الغابات واستصلاحها إيكولوجياً، وتستفيد منظمات مثل Global Forest Watch من بيانات السواتل لتوفير تنبيهات بشأن الخسائر في جميع أنحاء العالم.

التوسع الحضري وتغير استخدام الأراضي

ويمثل التحضر السريع أحد أهم التحولات في استخدام الأراضي على الصعيد العالمي، مع ما يترتب على ذلك من آثار عميقة على المناخ والنظم الإيكولوجية ورفاه الإنسان، ويمكن أن تحلل بيانات الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل أنماط استخدام الأراضي، والتغيرات في أنواع النباتات، والتوسع الحضري، والتنمية الزراعية، وحماية الأراضي الرطبة، ومن الممكن، من خلال رصد السلسلة الطويلة الأجل لتغيرات استخدام الأراضي، تحليل أثر الأنشطة البشرية على النظم الإيكولوجية.

إن تحليل تغير استخدام الأراضي والغطاء الأرضي هو أحد أهم تطبيقات التكامل بين نظم السجلات والمعلومات الجغرافية، ويشير الغطاء الأرضي إلى الخصائص المادية لسطح الأرض، مثل الغابات والأراضي الرطبة، والهيئات المائية، والمناطق الحضرية، في حين يتصل استخدام الأراضي بالاستخدام البشري لهذه الأراضي، بما في ذلك الزراعة، والمستوطنات، والصناعة، ويساعد فهم هذه التغييرات المخططين على اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن التنمية المستدامة ووضع الهياكل الأساسية.

ويمكن استخدام تكنولوجيا الاستشعار عن بعد لرصد الجزر الحرارية الحضرية، ونوعية الهواء الحضري، وتلوث حركة المرور، كما يمكن للاستشعار عن بعد في البيئة أن يساعد مخططي المدن على فهم الأثر البيئي للتوسع الحضري، وتحقيق إدارة النظم الإيكولوجية الحضرية على الوجه الأمثل، وتدعم هذه المعلومات الجهود الرامية إلى إيجاد مدن أكثر استدامة وقابلية للزراعة تقلل من الآثار البيئية.

الرصد والأمن الغذائي

وتؤدي الصور الساتلية دورا متزايد الأهمية في الرصد الزراعي، والتنبؤ بإنتاج المحاصيل، والتخطيط للأمن الغذائي، كما أن التحولات الزراعية - رصد التغيرات في المحاصيل، ودورات المياه، وتوسيع نطاق الري تدعم التخطيط للأمن الغذائي، وتصبح هذه القدرة حاسمة بصفة خاصة نظرا لأن تغير المناخ يخلق تحديات جديدة للإنتاج الزراعي.

ومع ظهور بيانات عن سقوط الأمطار بواسطة شبكة الإنترنت، أصبح تطبيق نماذج توازن مياه المحاصيل لرصد المحاصيل والتنبؤ بالمحاصيل يحظى بقبول متزايد من جانب مختلف المنظمات الدولية والوطنية والمحلية في جميع أنحاء العالم، وهذه الأدوات تساعد المزارعين وصانعي السياسات على توقع تحديات الإنتاج والتصدي بصورة استباقية للتهديدات الناشئة.

إدارة الموارد المائية

وتتوقف الإدارة الفعالة لموارد المياه على توافر المياه ونوعيتها وتوزيعها، ويوفر الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل قدرات رصد شاملة في جميع مستجمعات المياه ونظم الأنهار، وتستفيد إدارة موارد المياه من رصد الأجسام المائية، ورسم خرائط مستجمعات المياه، وتقييم مخاطر الفيضانات، مما يتيح تخطيط وتخصيص هذا المورد الحاسم على نحو أكثر فعالية.

وتسمح تكنولوجيا الاستشعار عن بعد برصد مختلف بارامترات نوعية المياه التي يصعب قياسها أو مكلفة من خلال أساليب أخذ العينات التقليدية، وبجمع البيانات الساتلية المتعددة الأطياف والرادار، يمكن للعلماء رصد الموائل القاعية )المناطق الإيكولوجية التي يوجد فيها أدنى مستوى من الماء(، وتبيض المرجان، وإزالة الأحراج المانغروفية، بما يكفل عدم إعلان مناطق الحفظ فحسب بل الحفاظ عليها.

التنوع البيولوجي وحفظ الموئل

ويؤدي الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل دورا حاسما في معالجة الـ 15 دورة الحياة على الأرض عن طريق توفير بيانات حيوية لرصد وتقييم الموارد البيئية مثل الغابات والأراضي الرطبة والأراضي الجافة، وتتيح السواتل المجهزة بمستشعرات مختلفة جمع المعلومات عن الغطاء الأرضي واستخدام الأراضي وإزالة الغابات والتغيرات في التنوع البيولوجي على المناطق الجغرافية الكبيرة، ودعم تخطيط الحفظ وإدارة المناطق المحمية.

وعلاوة على ذلك، فإن التعلم الآلي (الخرافيزميات الحاسوبية التي تتعلم الأنماط من مجموعات البيانات الكبيرة) ينطبق على دعم الصور العالية الاستبانة الهدف 15-5، مما يساعد على اكتشاف تجزؤ الموئل ورصد ممرات الحياة البرية، وهذه القدرة التكنولوجية تمكّن الحفظ من تحديد الموائل الحرجة وممرات الربط الضرورية لبقاء الأنواع.

وقد أدى الجمع بين بيانات منظمة الطاقة الكهربائية والإلكترونية وتتبع الحياة البرية الموسومة بواسطة النظام العالمي لتحديد المواقع إلى تحسين المراقبة المضادة للصيد، كما يتبين من الصور الساتلية العالية الاستبانة التي تستخدمها شركة إيربوس للتحقيق في الصيد بالشباك الهوائية في جنوب أفريقيا، وتظهر هذه التطبيقات كيف يمكن لتكنولوجيا السواتل أن تدعم مباشرة جهود حماية الحياة البرية على الأرض.

تعقب التلوث ورصد نوعية الهواء

ويمكن للمستشعرات الساتلية أن تكتشف وتتتبع مختلف أشكال التلوث، بدءاً بانسكابات النفط إلى الملوثات الجوية، وكيف تستخدم البيانات الساتلية في رسم خرائط لتدفقات تلوث الهواء عبر غانا وغرب أفريقيا، وتوفر هذه القدرة معلومات قيمة عن إنفاذ البيئة وحماية الصحة العامة.

وقد أصبح رصد نوعية الهواء من الفضاء أكثر تطورا، حيث استطاعت أجهزة الاستشعار كشف ملوثات محددة وتتبع تحركاتها عبر المناطق، مما يساعد على تحديد مصادر التلوث وتقييم مخاطر التعرض وتقييم فعالية أنظمة نوعية الهواء.

إدارة الكوارث والاستجابة في حالات الطوارئ

وقد أصبحت الصور الساتلية لا غنى عنها في جهود التأهب للكوارث والتصدي لها والإنعاش، وتؤدي تكنولوجيا الاستشعار عن بعد دورا هاما في رصد الكوارث، مثل الزلازل والفيضانات والأعاصير والحرائق، ويمكن استخدام صور الاستشعار عن بعد لتقييم ما بعد الكوارث والاستجابة في حالات الطوارئ، وتوفر تقديرات سريعة للمناطق المتضررة، ومدى الضرر، وتوزيع السكان على نحو متأثر.

الكشف عن الحرائق البرية ورصدها

(ب) الرصد الفعلي لحرائق برية وفيضانات وجفاف باستخدام الكشف عن التغير الذي يمكن أن يكون ممكناً، ويمكن للمستشعرات الحرارية أن تكتشف الحرائق النشطة وتحدد المناطق المعرضة لخطر شديد استناداً إلى الجفاف وغيره من العوامل البيئية، وتبرز دراسة أخرى إدماج الصور الساتلية ذات الرأس الأخضر مع خوارزميات التعلم العميقة من أجل كشف الحرائق البرية، وتحقيق أكثر من 97 في المائة من الدقة، وزيادة الدقة في استخدام القدرات التقليدية للتشهير المبكر.

الإدمان والتقييم

وتمثل الفيضانات واحدة من أكثر الكوارث الطبيعية شيوعا وتدميرا على الصعيد العالمي، وفي أثناء الكوارث الطبيعية، تيسر النظم المتكاملة لنظام المعلومات الجغرافية تقييم الأضرار بسرعة عن طريق الجمع بين الصور في الوقت الحقيقي ومجموعات البيانات المكانية مثل توزيع السكان وخرائط الهياكل الأساسية ومناطق الخطر، وهذا يساعد المخططين في حالات الطوارئ على تحديد أولويات جهود الاستجابة وتخصيص الموارد بكفاءة.

وتجمع نُهج النماذج المتقدمة بين عمليات الرصد الساتلية والبيانات الهيدرولوجية لتحسين التنبؤ بالفيضانات، واستخدمت دراسة مثيرة للاهتمام نماذج للتعلم العميق، ولا سيما GRU و LSTM، التي تدمج تدفق الأنهار، ومستوى مياه الأنهار، وبيانات مستوى المد والجزر لتعزيز دقة التنبؤ بالفيضانات، ودعم الإدارة الفعالة للكوارث في المناطق المعرضة للفيضانات مثل حوض نهر باتاني، مما يدل على قدرة الجمع بين مصادر البيانات المتعددة لأغراض التأهب للكوارث.

تقييم الأضرار الناجمة عن الزلزال والهياكل الأساسية

فالصور الساتلية العالية الاستبانة تتيح إجراء تقييم سريع للضرر الناجم عن الزلزال، ومساعدة المستجيبين لحالات الطوارئ على إعطاء الأولوية لجهودهم، وقد وضعت دراسة (Ilmak et al. 2024) نظاماً فعالاً يستند إلى التعلم العميق، وتحليل صور الساتل ماكسار ذات الاستبانة العالية المكانية لفصل مباني ما بعد الزلزال إلى فصول من المنهارين وغير المستقرين، مما يسلح عمليات الطوارئ بأداة أكثر فعالية لتقييم الأضرار.

التقدم التكنولوجي في تعزيز الرصد الساتلي

ولا تزال قدرات الرصد البيئي بواسطة السواتل تتوسع من خلال الابتكارات التكنولوجية في أجهزة الاستشعار وتجهيز البيانات والأساليب التحليلية.

الاستخبارات الفنية والتكامل في مجال التعلم

وقد أدى إدماج الاستخبارات الاصطناعية في الاستشعار عن بعد وتجهيز الصور الساتلية إلى إحداث تحول كبير في الميدان، حيث أتاح أدوات متقدمة لتحليل البيانات واستخراج السمات والرصد البيئي، ومع تزايد توافر الصور الساتلية العالية الاستبانة، طبقت تطبيقات آي، مثل التعلم الآلاتي والتعلم العميق، على التشغيل الآلي لعملية تفسير البيانات المكانية المعقدة.

وتتيح أدوات الاستشعار عن بعد جمع البيانات على نطاق واسع، وزيادة حلها كسلف تكنولوجية، ويمكن لتقنيات الاستخبارات الفنية والتعلم الآلي أن تجهز المجلدات الكبيرة من البيانات التي تنتجها هذه الأدوات لاستخراج معلومات عن تحسين الدقة والموثوقية، وهذا الجمع بين التكنولوجيات يتيح إجراء تحليلات على نطاقات وسرعة يكون من المستحيل من خلال الترجمة الشفوية اليدوية.

وباختصار، حولت منظمة العفو الدولية رصد تغير المناخ من خلال تحليل آلي واسع النطاق للتغييرات البيئية، ويمكن أن تحدد خوارزميات التعلم الآلات الأنماط، وأن تكشف عن أوجه الشذوذ، وأن تُحدث التنبؤات استنادا إلى مجموعات بيانات واسعة النطاق تمتد عقودا من عمليات الرصد الساتلية.

تكنولوجيا الاستشعار المتقدمة

وتحتوي السواتل الحديثة على مجموعات أجهزة استشعار متطورة بشكل متزايد تلتقط البيانات البيئية عبر نطاقات متعددة من الطيفات وأنواع القياس، أما الساتل Metop-SGA1 فهو أول ستة سواتل ذات مدار القطبي أطلقت كجزء من سلسلة جيل Metop Second Generation، ويحمل هذا الساتل الذي أطلق في آب/أغسطس 2025 ستة أدوات متقدمة تسمح بإجراء القياسات من خلال عمق الغلاف الجوي إلى السطح.

وسيمكن إجراء عمليات الحساب الأكثر تعقيدا كجزء من نماذج التنبؤ بالطقس، كما ينبغي أن يعزز في نهاية المطاف دقة التنبؤات، وتترجم هذه التحسينات في تكنولوجيا الاستشعار مباشرة إلى توقعات أفضل وتقييمات بيئية أكثر دقة.

(الطريقة الجديدة لـ(زوركاني تستخدم البيانات من موقع (الإنسا) العالمي للنظم الإيكولوجية، و (ليدار) و (ليدار) و (ليدار) و (ليدار) يُعرف أيضاً بـ (جي دي ليدار) و (ليزر) مُركبة في محطة الفضاء الدولية، و (ليدار) يمكنه قياس طول حرجية ثلاثية الأبعاد، و (الهيكل الرأسي و (الإنقسام السطحي)

تركيبة البيانات المتعددة أجهزة الاستشعار

وتوفر البيانات المجمعة من أجهزة الاستشعار المتعددة بواسطة السواتل تقييمات بيئية أكثر شمولا من أي جهاز استشعار واحد يمكن تحقيقه، وهناك تطبيقات كثيرة (مثلا، ثيرنكابايل وآخرون، 2006) في مجال الرصد البيئي تتطلب تغطية متكررة للمنطقة ذاتها، ويمكن الاستفادة إلى أقصى حد من ذلك باستخدام البيانات المستمدة من أجهزة الاستشعار المتعددة (الجدول 1) ولكن نظرا إلى أن البيانات المستمدة من هذه أجهزة الاستشعار قد اكتسبت في قرار متعدد (اللازمة، والملابس، والأشعة)

حواسيب مكلاّة وتحليلات البيانات الضخمة

وتتطلب الكميات الضخمة من البيانات الساتلية التي تولد يوميا هياكل أساسية حاسوبية متطورة للتخزين والتجهيز والتحليل، وقد أضفت برامج مجهزة على الكلاب مثل مهندس الأرض في غوغل الديمقراطية إمكانية الوصول إلى الصور الساتلية والأدوات التحليلية، مما مكّن الباحثين في جميع أنحاء العالم من إجراء دراسات بيئية واسعة النطاق دون أن يتطلب ذلك موارد حاسوبية محلية واسعة النطاق.

ويمكن أن يكون من المفيد وضع نهج جديد في مجال التحليلات (Umar 2022) يجمع البيانات من مصادر وشبكات متعددة وييسر الوصول إلى التحليل من جانب صانعي القرارات، وذلك من أجل استخلاص أفكار معززة، كما يمكن لبوابة بحوث عامة أن تمكن القطاع غير الحكومي والجمهور على نحو مماثل.

أهم جوانب الرصد البيئي بواسطة السواتل

وتتيح الصور الساتلية عدة مزايا متميزة على النهج التقليدية للرصد القائم على الأرض، مما يجعلها أداة أساسية للبحث والإدارة البيئيين.

التغطية وإمكانية الوصول على الصعيد العالمي

ويمكن للاستشعار عن بعد أن يغطي مناطق شاسعة، لا سيما المناطق التي يصعب الوصول إليها، مثل المناطق القطبية، والصحراء، والمحيطات العميقة، مما يتيح رصد المناطق النائية وغير المستضافة التي تكون فيها عمليات المراقبة الأرضية خطرة أو باهظة التكلفة أو مستحيلة.

ويمكن أن يشمل أجهزة الاستشعار المثبتة بالطائرات أو حتى الأجسام البرية، ولكن السواتل قوية بصفة خاصة - فهي توفر تغطية عالمية ذات وجهة نظر شاملة لا تتيح مصادر الانبعاثات مكاناً للإخفاء، وهذا المنظور الشامل أساسي لتتبع القضايا البيئية العابرة للحدود مثل تلوث الهواء، وتيار المحيطات، والأنواع المهاجرة.

الاتساق المؤقت والسجلات الطويلة الأجل

ويمكن لتكنولوجيا الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل أن تقوم بالرصد الدوري، والحصول على بيانات السلسلة الطويلة الأجل، وتيسير دراسة التغيرات البيئية الطويلة الأجل، وهذه السجلات المتعددة الحلقات لا تقدر بثمن لتمييز التقلب الطبيعي عن التغيرات التي يتسبب فيها الإنسان، والتحقق من نماذج المناخ.

ويوفر الاستشعار عن بعد الآن عقودا من الملاحظات العالمية على مجموعة متنوعة من الجداول الزمنية وعلامة من منتجات البيانات لتوجيه التدابير الشاملة للعمل المناخي، وحفظ الأحياء المائية والأرضية، وهذا المنظور التاريخي يتيح تحليل الاتجاهات ويساعد على التنبؤ بالظروف البيئية في المستقبل.

الاعتراض والشفافية

وقد أدى الاستشعار عن بعد إلى ثورة كيفية مراقبة النظم الإيكولوجية، وإدارة الموارد، والاستجابة للضغوط البيئية، ومن خلال تقديم بيانات متكررة وموضوعية وواسعة النطاق، فإنه يتيح الكشف المبكر عن التغيرات التي قد لا تُلاحظ، وهذا الموضوع ذو قيمة خاصة للتحقق من الامتثال للأنظمة البيئية والاتفاقات الدولية.

وهذا الشكل من أشكال المساءلة الفضائية يكفل مطابقة الوعود السياساتية مع التقدم الملحوظ - وهو سلعة نادرة في مجال السياسة المناخية - وتوفر عمليات الرصد الساتلية المستقلة فحصا على البيانات التي يتم الإبلاغ عنها ذاتيا وتساعد على بناء الثقة في الالتزامات البيئية.

التكلفة - الأثر في سكال

وفي حين أن فرادى السواتل مكلفة لبناء وإطلاقها، فإن تكلفة كل ملاحظة تصبح منخفضة بشكل ملحوظ عندما تنتشر في المناطق الواسعة والفترات الطويلة التي ترصدها، فالمنابر المفتوحة المصدر والسواتل التجارية الميسورة التكلفة تعني أن الوصول إلى الصور العالية الجودة لم يعد مقصورا على الحكومات، فالباحثين والصحفيين والمنظمات الصغيرة يمكنهم الآن تسخير البيانات الساتلية من أجل الحصول على معلومات ذات مغزى وقصات.

ولدى مكتب دعم العمليات الفضائية تطبيقات للاستدامة عبر تكنولوجيات الفضاء، ولكن معهد السياسات العلمية والتكنولوجية قد وضع بالفعل خططا لإعادة تشغيل السواتل الموجودة التي تحمل حمولات صورية تتيح لها الاضطلاع بمهام رصد المناخ، وستوفر هذه التحسينات التي ستُرفع من نظام رصد المناخ ما يقدر بـ 20 مليون دولار على مدى فترة حمولة مدتها خمس سنوات، مما يزيد من حوافز الدولة لتوسيع نطاق برامج رصد الجليد البحري.

رصد الوقت الحقيقي والتوقيت القريب من الأرض

ويمكن أن توفر النظم الساتلية الحديثة بيانات في غضون ساعات من الاقتناء، مما يتيح الاستجابة السريعة للتهديدات البيئية الناشئة، والبيانات الساتلية هي أكبر مساهم في دقة التنبؤ بالطقس العددي، وفي حين أن الصور المستمدة من السواتل يمكن أن تكون حيوية لأخصائيي الأرصاد الجوية، فإن البيانات المستمدة من السواتل تُبلغ أيضاً الحسابات المعقدة الجارية بشأن الحالة المستقبلية للطقس؛ وتوفر لمحة عامة عن نظم الطقس السائدة التي لن تكون ممكنة لولا ذلك بدون تكنولوجيا السواتل.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من قدراتها الهائلة، تواجه نظم الرصد الساتلية عدة تحديات يتعين على الباحثين وصناع السياسات التصدي لها من أجل تحقيق أقصى قدر من الفعالية.

التحديات التقنية والمنهجية

كما يتم التركيز على التقدم التكنولوجي، وتقنيات تجهيز البيانات، والتحديات المستمرة مثل أخطاء المعايرة، وتعقيد الخوارزميات، والقيود على تصميم أجهزة الاستشعار، وهذه المسائل التقنية يمكن أن تؤثر على جودة البيانات وتتطلب التحسين المستمر لأساليب التجهيز.

غير أن العقود التي تلت ذلك أثبتت أن التصوير بالسواتل ليس حلاً للرياضات اللازمة للبحوث المناخية، إذ أن القضايا الرئيسية - بما في ذلك الشواغل العملية بشأن الخردة الفضائية وعدم اليقين السياسي بشأن تقاسم البيانات - ما زالت دون حل، وتتطلب مواجهة هذه التحديات التعاون الدولي ومواصلة الابتكار التكنولوجي.

الحطام الفضائي والاكتستاد المداري

أولاً، تسهم سواتل رصد المناخ في انتشار الأجسام في مدار الأرض المباشر، وتشغل عشرات الدول سواتل للبحث والاتصالات والاستخبارات، وسيزيد إضافة سواتل مناخية جديدة من خطر الاصطدامات التي تخلق غيوم من النفايات الفضائية، وهذه المشكلة المتزايدة تهدد استدامة العمليات الساتلية في الأجل الطويل.

ويمكن أن يتصدى تزايد الاهتمام بخدمات التجمّع والتصنيع في المدار لمسألة انتشار السواتل عن طريق السماح بإضافة تحديثات للأجهزة والبرامجيات إلى السواتل الموجودة في المدار بدلا من إطلاق سواتل بديلة، ويمكن لهذه الابتكارات أن تساعد على إدارة الازدحام المداري مع توسيع نطاق فترات عمر السواتل.

الوصول إلى البيانات وتقاسمها

وهناك اتجاه عالمي متزايد نحو تشغيل السواتل يجعل بياناتها المناخية متاحة للجمهور، فالبيانات الساتلية لا تقدر بثمن بالنسبة للباحثين العاملين في المسائل المتصلة بالمناخ، مما يوفر صورة عالمية لاتجاهات الاحترار، ولكن تكلفة إطلاق ساتل تصويري - يمكن أن تتراوح بين عشرات الملايين ومئات الملايين من الدولارات - تعني أن هذه الأدوات بعيدة المنال بالنسبة للكثير من الأوساط العلمية، مما يترك هؤلاء الباحثين يعتمدون على سياسات الحكومة المفتوحة للوصول إلى الغلاف أو رفع التصنيف.

وتعتمد وزارة الدفاع، على سبيل المثال، على البيانات التي يتم جمعها بواسطة السواتل لإعلام تحليل المخاطر الجغرافية السياسية وتخطيط الاستراتيجيات، مع الاحتفاظ حتى بنقاط البيانات غير المتطورة مثل التغطية الجليدية البحرية خلف الحواجز القائمة على التصنيف، خاصة وأن الابتكارات الجديدة تزيد من عدد ونوعية عمليات رصد الجليد البحري، ومع اقتضاء علم المناخ على الحاجة الملحة الجديدة، فإن الوكالات التابعة للولايات المتحدة التي تحجب البيانات قد تجد نفسها تواجه مقاومة متزايدة من جانب المنظمات العلمية وأجهزة مراقبة المناخ.

الإسناد وتحديد المصادر

وأخيراً، بينما توجد بعض أجهزة الاستشعار الساتلية التي تقيس غازات الدفيئة مباشرة، مثل جهاز رصد الغلاف الجوي التابع لجهاز رصد سينتينيل - 5P (TROPOMI) وأجهزة رصد الكربون - 2 و - 3 (OCO-2 و3) وGSAT-1 و2 (Greenhouse gases Observing SATellite) ولا يمكن لهذه أجهزة الاستشعار أن تنسب تركيزات غازات الدفيئة إلى مصادر محددة، مثل محطة ساتلية ذات صلة بالطاقة.

الاتجاهات المستقبلية والتكنولوجيات الناشئة

ويعود مستقبل الرصد البيئي بواسطة السواتل بقدرات أكبر من خلال التقدم التكنولوجي والتطبيقات الابتكارية.

البعثات التالية لسواتل الملاحة

مهمة وكالة الفضاء الأوروبية هي آخر مهمة بين وريث شركة (إس إيهوس) (اليونيكتون) (إيروسول) و (كلود) و (إكوسستم) و (إكسيد المحيط) التي أطلقت في منتصف شباط/فبراير، سيوفر القمر الصناعي بيانات عن الكائنات المجهرية في الماء والجسيمات في الهواء والتي هي أساسية للعديد من العمليات التي تؤثر على كوكبنا، وخاصة تغير المناخ.

وسيحمل ساتل ثان، هو ميوتوب سي - بي 1، أربعة أدوات تكميلية أخرى، ومن المقرر إطلاقه في وقت لاحق من عام 2026، ويكفل استمرار نشر النظم الساتلية المتقدمة استمرار تحسين قدرات الرصد البيئي.

تعزيز القرار والتواتر

وسيتيح تركيب أجهزة ساتلية متقدمة وقادمة من طراز Albedo للسواتل تصويرا ساتليا ذا طابع كهربائي متوسط طوله 10 سنتيمتر إلى زبائن داخل الحكومات المحلية للمساعدة في رصد وإدارة مشاريع التعويض عن الكربون والميثان، وفي تموز/يوليه 2020، مُنح شركة ألبيدو الفضائية رخصة لجمع صور ساتلية تجارية تبلغ 10 سنتيمتر من الساتل NA و40 سنتيمتر متعدد الأطياف و4 أمتار من مجموعة من الصور الحرارية().

ومع تحسن أجهزة الاستشعار وبدء تشغيل السواتل في المدار، فإن دقة هذه البيانات وتواترها وقيمتها لن تستمر في النمو إلا، وستتيح عمليات الرصد الأكثر تواترا الكشف على نحو أفضل عن التغيرات البيئية السريعة وتحسين نظم الإنذار المبكر.

التكامل مع مصادر البيانات الأخرى

وبالإضافة إلى السواتل والمجسات التي تنشرها الحكومات، يمكن الاستفادة من أصول المنظمات غير الحكومية الدولية والتجارية (ترد بعض الأمثلة في هذه الورقة) لتطوير هذه النظم، ويمكن إدراج البيانات التي تجمعها جهود المتطوعين، مثل مجموعات حماية مستجمعات المياه المحلية والجودة البيئية، إذا أمكن وضع معايير مناسبة لجودة البيانات وقبولها، وفي نهاية المطاف، يمكن جمع البيانات من المواطنين والبيانات المستمدة من التكنولوجيات القابلة للارتداء (Salamone et al. 20).

وتتيح هذه النظم، المعززة باستخدام تطبيقات الاستخبارات الصناعية والتعلم الآلاتي، إمكانية تحويل كميات كبيرة من البيانات التي تنتجها هذه البرامج إلى معلومات عن الحجم اللازم لشرح التفاعلات البيئية المعقدة ودفع الحلول على الصعيدين المحلي والعالمي، وإنشاء نظم استخبارات بيئية شاملة.

تحسين إمكانية الوصول وإمكانية الاستخدام

وتؤدي منابر مثل أونغيو دورا رئيسيا في جعل هذه المعلومات متاحة، ومن خلال تبسيط مجموعات البيانات المعقدة وعرضها بطريقة عملية سهلة الاستعمال، فإنها تتيح للمحللين والأعمال التجارية والصحفيين والمستعملين اليومي الاستفادة من رصد الأرض دون الحاجة إلى خبرة تقنية عميقة، وتضفي الطابع الديمقراطي على إمكانية الحصول على البيانات الساتلية، وتسمح لأصحاب المصلحة المتنوعين بالمشاركة في الرصد البيئي واتخاذ القرارات.

الآثار المترتبة على السياسات ودعم القرارات

ويجب ترجمة ثروة البيانات البيئية من السواتل ترجمة فعالة إلى إجراءات سياساتية للتصدي لتغير المناخ وتدهور البيئة.

Policy-Based Environmental Policy

وهذه التطورات، التي أخذت معا، تتيح فرصة لبناء نظم أكثر تطورا لصنع القرار على أساس الأدلة، يمكن أن تدعم تصميم سياسات بيئية محسنة، ورصد الامتثال لتلك السياسات، والاضطلاع بأنشطة إنفاذ أكثر فعالية، وتوفر البيانات الساتلية الأساس الموضوعي اللازم للإدارة البيئية الفعالة.

إن نظم الرصد البيئي المصممة تصميما سليما لا يمكن أن تحسن رسم السياسات فحسب، بل أيضا الشفافية والتفاهم العام والتمكين والعدالة البيئية والمساءلة الحكومية، وهذه الفوائد تتجاوز الفهم العلمي لدعم المشاركة الديمقراطية في صنع القرارات البيئية.

Supporting International Climate Agreements

وبالإضافة إلى الإنذار المبكر، تدعم منظمة البيئة تنفيذ الاستراتيجيات الوطنية المتعلقة بالمناخ (الهدف 13-2) عن طريق تتبع مدى تنفيذ التزامات التخفيف والتكيف على أرض الواقع، وهذه القدرة على التحقق أساسية لبناء الثقة في الاتفاقات الدولية المتعلقة بالمناخ وضمان المساءلة.

دعم البحوث المناخية وحساب الكربون للحكومات والمنظمات غير الحكومية - يساعد المحاسبة الدقيقة للكربون استنادا إلى عمليات الرصد بواسطة السواتل البلدان على تتبع التقدم المحرز نحو تحقيق أهداف خفض الانبعاثات وتحديد الفرص المتاحة للتحسين.

سد الفجوة بين الرصد والعمل

ولكن القفزة من الرصد إلى الإدارة لا تزال غير كاملة، وما لم تُدرج أفكار منظمة الطاقة الإلكترونية في الأطر الوطنية لتخطيط وتمويل استخدام الأراضي، فإن الرؤية من الفضاء ستظل دراسة بعدية بدلا من كونها دافعا للحفظ، فالاستخدام الفعال للبيانات الساتلية يتطلب أطرا مؤسسية يمكن أن تترجم الملاحظات إلى إجراءات ملموسة.

ومن خلال توفير بيانات شاملة في الوقت المناسب وكثيرا ما تكون متاحة للجميع، يتيح الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل لصانعي القرار وأصحاب المصلحة تنفيذ استراتيجيات مستنيرة للإدارة المستدامة للأراضي من خلال المناطق المحمية، مما يسهم في تحقيق الأهداف الإنمائية للألفية 15 والأهداف الأوسع نطاقا لحفظ البيئة وحماية التنوع البيولوجي.

القيمة الاقتصادية والعودة إلى الاستثمار

وتتجاوز الفوائد الاقتصادية لملاحظة الأرض بكثير القيمة العلمية للبيانات التي جمعت، ومن المتوقع أن يسهم ميدان رصد الأرض، بحلول عام 2030، بأكثر من 700 بليون دولار في الاقتصاد العالمي، وأن يقلل من غازات الدفيئة السنوية بمقدار 2 زايت، وفقا لتقرير جديد للمنتدى الاقتصادي العالمي، وهذا الأثر الاقتصادي الكبير يدل على أن الاستثمارات في رصد السواتل تولد عائدات هامة من خلال تحسين صنع القرار ومنع الكوارث وإدارة الموارد.

وتشمل تطبيقات البيانات الساتلية قطاعات اقتصادية عديدة، من الزراعة والحراجة إلى التأمين والتخطيط الحضري وإدارة الطاقة، وتستخدم الشركات الصور الساتلية لتحقيق الحد الأمثل من سلاسل الإمداد، وتقييم المخاطر المناخية، ورصد الهياكل الأساسية، والتحقق من مطالبات الاستدامة، وتساعد هذه القيمة التجارية على تبرير استمرار الاستثمار في البنية التحتية لرصد الأرض، مع إتاحة البيانات البيئية على نطاق أوسع.

الأطر والشراكات التعاونية

ولا يمكن أن ينجح أي من هذه التطورات في عزلة، إذ يزدهر النظام الإيكولوجي للمنظمة الاقتصادية لأوروبا على الشراكات بين الوكالات والحكومات والأوساط الأكاديمية والشركات الخاصة، وتؤكد المجموعة على هذه الحاجة، مبرزة أن التقدم العالمي يعتمد على البيانات المشتركة، والمنابر المفتوحة، وتنمية القدرات على نحو منصف.

وتبذل الجهود حالياً في العديد من البرامج والمنظمات - الحكومة، والمنظمات غير الحكومية، والجامعات، والشركات الخاصة - لبناء عناصر من هذا النظام، وتستفيد هذه الجهود التعاونية من تنوع الخبرات والموارد اللازمة لخلق قدرات رصد بيئية أكثر شمولاً وفعالية.

والتعاون الدولي مهم بصفة خاصة للتصدي للتحديات البيئية العالمية التي تتجاوز الحدود الوطنية، وتظهر منظمات مثل المنظمة الأوروبية لاستغلال سواتل الأرصاد الجوية (EUMETSAT) ) وبرامج مثل ] Copernicus كيف يمكن للشراكات المتعددة الجنسيات أن تجمع الموارد والخبرات لإنشاء نظم عالمية لمراقبة الأرض تستفيد منها مجتمع الأرض بأكمله.

الطريق إلى الأمام: من الملاحظة إلى العمل

وقد أصبحت الصور الساتلية واحدة من أهم الأدوات لفهم كوكبنا في عام 2026، ومن الرصد البيئي إلى التخطيط الحضري، والاستجابة للكوارث، والتحليل الأمني، والبحوث المناخية، فإنها توفر نافذة واضحة تحركها البيانات إلى أماكن يصعب الوصول إليها أو يتعذر الوصول إليها على أرض الواقع.

إن الثورة في تكنولوجيات الاستشعار عن بعد وعلوم البيانات تتيح إمكانية تغيير وضع السياسات البيئية والتصدي للتحديات القائمة التي ينطوي عليها تغير المناخ وفقدان التنوع البيولوجي والتلوث، ويتعين على العالم أن يضع سياسات تعالج الطبيعة المعقدة للتدهور البيئي وتسهم في التغيير التحويلي اللازم لتحقيق الاستدامة.

ويتمثل التحدي الآن في ضمان أن تترجم القدرات الملحوظة للرصد بواسطة السواتل إلى تحسينات بيئية ذات مغزى، وهذا لا يتطلب استمرار التقدم التكنولوجي فحسب، بل يتطلب أيضا الإصلاحات المؤسسية، والابتكارات في مجال السياسات، والالتزام السياسي المستمر بحماية البيئة، مع بقاء سنوات قليلة لتحقيق الأهداف الحيوية للأمم المتحدة للتنمية المستدامة، يجب على الدول الأعضاء أن تعجل بتحقيق التقدم التكنولوجي في مجال الرصد البيئي لكي تنجح.

وباختصار، تحول الصور الساتلية المراقبة إلى فهم وفهم إلى عمل، فهي في عام 2025 حجر الزاوية في العلم والحوكمة والتجارة والعمل الإنساني، حيث نواجه تحديات بيئية غير مسبوقة، توفر تكنولوجيا السواتل العيون التي نحتاج إليها لنرى المشاكل بوضوح والبيانات التي نحتاج إليها لحلها بفعالية.

وباختصار، فإن الاستشعار عن بعد في البيئة أداة تكنولوجية قوية تساعدنا على فهم وإدارة التغيرات المعقدة في بيئة الأرض بشكل أفضل، ومن خلال الرصد الدوري لديناميات نظم الأرض، تؤدي تكنولوجيا الاستشعار عن بعد دورا لا غنى عنه في تغير المناخ، وإدارة الموارد، والحماية الإيكولوجية، والاستجابة للكوارث، وهذه التكنولوجيا، إلى جانب نظم المعلومات الجغرافية والتحليل الكبير للبيانات، تمكن العلماء وصانعي القرار من تقييم وحماية بيئتنا الطبيعية على نحو أكثر فعالية.

ولن ينمو دور الصور الساتلية في البحوث المتعلقة بتغير المناخ والرصد البيئي إلا بقدر أكبر من الأهمية في السنوات القادمة، ومع تزايد تأثيرات المناخ وارتفاع الضغوط البيئية، تصبح المعلومات الشاملة والموضوعية والمناسبة التي توفرها سواتل رصد الأرض أمرا لا غنى عنه بصورة متزايدة لفهم كوكبنا المتغير ووضع مسار مستدام للأمام، فالتكنولوجيا قائمة، والتحدي الآن هو استخدامه بحكمة والعمل الحاسم على ما يكشف عنه.