قياس أعلى وأضعف النقاط في مستوى سطح البحر

مقياس الحد الأقصى للمستوى البحري

إن ارتفاع مستوى سطح البحر هو من بين أهم المؤشرات التي تكتنف كوكب الاحترار وتطور نظام المناخ، وفي حين أن متوسط الزيادة العالمية - في الوقت الراهن حوالي ٣,٦ ميليميتر في السنة - يقدم لمحة عامة واسعة عن الاتجاه، فإن الآثار الحقيقية على المستوطنات البشرية والنظم الإيكولوجية والهياكل الأساسية تحكمها المتطرفات: أعلى وأدنى مستويات المياه التي تعاني منها المناطق الساحلية، وهذه المتطرفات ليست مجرد مخارج إحصائية؛ وهي تمثل العتبات التي تحدث فيها الفيضانات، والتحات الإيكولوجية.

ومن الضروري فهم هذه المتطرفات وقياسها بدقة في التخطيط الساحلي المدروس، وإدارة مخاطر الفيضانات، وحفظ النظام الإيكولوجي، ومن موجات العواصف المدمرة التي ترتفع خلال الأعاصير إلى قياس المد المنخفض الذي يعرض الموائل الهشة ويعطل الملاحة البحرية، ويمكِّن من استباق النطاق الكامل لقابلية التقلب في سطح البحر المجتمعات المحلية من توقع التحديات وتنفيذ تدابير المرونة، وتمتد هذه المادة إلى التقنيات العلمية ومصادر البيانات، والآثار الحقيقية لتتبع أعلى وأدنى نقاط التكيف.

قياسات مستوى سطح البحر

ويدمج علم مستوى سطح البحر اليوم مختلف منابر المراقبة لالتقاط مستوى سطح البحر العالمي والأحداث المتطرفة المحلية، ويجمع هذا النهج المتعدد الأبعاد بين الأدوات الأرضية التقليدية وتكنولوجيا السواتل المتطورة والقياسات الجيوديسية من أجل إيجاد صورة شاملة ومدروسة لديناميات مستوى سطح البحر.

Tide Gauges: The Historical Backbone

وتعد مقاييس الايد من بين أقدم وأوثق الأدوات لقياس مستوى سطح البحر، حيث تعود السجلات إلى 150 سنة، وهذه الأدوات التي تم تركيبها على طول خطوط الساحل في جميع أنحاء العالم، وترصد باستمرار ارتفاع سطح الماء مقارنة بمقياس أرضي ثابت، وتستخدم مقاييس المد والجزر الحديثة أجهزة استشعار متقدمة مثل أجهزة الصوت والرادار ومنتجات الضغط القادرة على كشف التغيرات بدق الألف متر.

وقد تقوم دائرة التحكم في مستوى بحر الميدان ] بفتح قاعدة بيانات عالمية واسعة النطاق لسجلات قياس المد والجزر، وهي مسألة حاسمة لتحديد الاتجاهات والدورات الموسمية والأحداث المتطرفة مثل موجات العواصف، وعلى عكس الملاحظات الساتلية التي توفر نظرة مكانية أوسع، فإن قياسات المدات توفر بيانات محلية لا تقدر بثمن وتستوعب عوامل محددة في الموقع مثل رفع مستوى الأرض.

ساتل التأشيرة: الرؤية العالمية

ومنذ إطلاق بعثة توبكس/بوسيدون في عام ١٩٩٢، حولت الطوابق الساتلية علم مستوى سطح البحر بتوفير تغطية عالمية قريبة من المرتفعات السطحية البحرية، وتسمح السواتل التي تبعث على الرادار بتجهيز سطح المحيط وقياس وقت العودة، وحساب المسافة بين سطح الساتل وسطح البحر بدقة على مستوى المقاس المركزي، وتقترن هذه التغييرات في تحديد المدارات والساحلات بالنسبة للعوامل التداولية في الغلاف الجوي والمحيطات.

وتقدم بوابة NASA Sea Level Change gate] بيانات ساتلية مستكملة توضح كيف ارتفع مستوى سطح البحر خلال العقود الثلاثة الماضية، غير أن أجهزة التأجير الساتلية تواجه تحديات في البيئات القريبة من الشاطئ بسبب تلوث الأرض في البصمة الرادارية ومورفيولوجيا ساحلية معقدة، ولذلك تظل مقاييس المد ضرورية للتحقق من عمليات الرصد الساتلية واستكمالها قرب السواحل.

GPS and Geodetic Techniques: Accounting for Land Movement

ويُذكر أن مستوى سطح البحر عادة قياس نسبي - ارتفاع سطح المحيط مقارنة بالأرض، غير أن الأرض نفسها ليست ثابتة؛ ويمكن أن تغرق أو ترتفع بسبب العمليات الطبيعية أو الأنشطة البشرية؛ ويمكن أن يغير الطلب الرأسي للأراضي تغيراً كبيراً الاتجاهات المحلية في مستوى سطح البحر، مما يجعل من الضروري التمييز بين التغيرات في سطح المحيط والتغيرات في سطح الأرض.

وتوفر محطات النظام العالمي لتحديد المواقع ذات الدقة العالية التي يوجد مقرها مع قياسات المد والجزر قياسات مستمرة لحركة الأراضي العمودية، وعلى سبيل المثال، في مناطق مثل دلتا ميسيسيبي وأجزاء من جنوب شرق آسيا، فإن الانفاق على الأراضي الناجم عن استخراج المياه الجوفية، أو الاشعاع الرسوبي، أو عمليات التكتون يمكن أن يعجل في قياس مستوى البحر النسبي بعدة مليمترات في السنة.

تحديد أعلى وأدنى النقاط في مستوى البحر

إن أعلى وأدنى نقاط مستوى سطح البحر ليست أرقاما ثابتة، بل دولا دينامية تتأثر بتفاعل معقد بين العوامل الفلكية والأرصاد الجوية والعوامل الأوقيانوغرافية، وهذه المتطرفات تمثل أعلى مستويات المياه وأدنى المناطق الساحلية التي يمكن أن تشهدها، وترسمل مخاطر الفيضانات، والملاحة، وصحة النظام الإيكولوجي.

النقاط العليا: العاصفة القابضة، الملك تيدس، ووايف ستيب

وتنشأ أعلى مستويات سطح البحر عادة أثناء الظواهر الجوية الشديدة المقترنة بعوامل فلكية. تنجم الطفرة في العاصفة عندما ترتفع الرياح الشديدة والضغوط المنخفضة في الغلاف الجوي المرتبطة بالأعاصير المدارية، والعواصف الخارجية، والأعاصير التي تدفع المياه البحرية إلى الارتفاع بدرجة عالية فوق المدونات المتوقعة.

وفيما وراء أحداث العاصفة، تمثل المد والجزر المتحركة أعلى المدات الفلكية في السنة، عندما تتواءم الشمس والقمر بشكل وثيق مع الأرض أثناء فترة الهطول والنزوح، ويمكن أن تسبب المد والجزر الكنغية " الفيضان الملموس " المزمن حتى في جو هادئ، وشواطئ، ومناطق متدنية الحدة، [تزيد موجات المياه].

ويفاقم تغير المناخ هذه المتطرفات بزيادة مستوى خط الأساس في البحر، لذا فإن كل موجة عواصف أو موجة من الملك تبدأ من نقطة أعلى، مما يزيد من خطر الفيضانات والأضرار.() وتشجع NAA King Tides page المجتمعات المحلية على توثيق هذه الأحداث، والإسهام ببيانات مراقبة قيّمة، وزيادة الوعي العام.

النقاط الأقل: التأثيرات المنخفضة والظواهر المناخية

وتخضع أدنى مستويات سطح البحر في المقام الأول للدورات العادية للجزر الفلكية، ولكن يمكن تغييرها بالظواهر المناخية. المدات السائلة - أعلى المد والجزر المنخفضة والأدنى المد والجزر المنخفضة الناجمة عن مواءمة الشمس والأقمار المنخفضة بوجه خاص في بعض الأيام.

كما أن تقلبات المناخ بين السنوات، ولا سيما ظاهرة النينيو - الجنوب، تؤثر أيضا على ارتفاع مستوى سطح البحر، كما أن هذه التغيرات في المناطق التي تشهدها ظاهرة النينيو، تتحول المياه الحارة غربا في المحيط الهادئ، مما يتسبب في انخفاض مستوى سطح البحر بنسبة 10 إلى 20 سنتيمترا أو أكثر على امتداد أجزاء من الساحل الشرقي لمنطقة المحيط الهادئ، وعلى العكس من ذلك، فإن ظروف لانيا يمكن أن ترفع مستويات البحر في غرب المحيط الهادئ، مع ذلك، تتسم هذه النقاط المنخفضة بالأهمية بالنسبة لديناميات المياه الساحلية.

آثار التغير في مستوى البحر على البيئات الساحلية والمجتمعات

ويعد قياس وفهم النطاق الكامل للمتطرفات من مستوى البحر أمرا أساسيا لأن أعلى وأدنى النقاط لها آثار عميقة على النظم الطبيعية والهياكل الأساسية والمجتمعات البشرية.

خسائر السواحل والأراضي

وتتسارع الأحداث المائية المرتفعة، ولا سيما موجات العواصف، بفعل تمكين موجات الوصول إلى الشواطئ التي تجف عادة وتهدرها، مما يمكن أن يزيل الكثبان الواقية والشواطئ، ويحول أحيانا عقودا من تراكم الرواسب في عاصفة واحدة، فعلى سبيل المثال، شهدت الجزر الحاجزة على طول الساحل الشرقي والساحل الخليجي تآكلا كبيرا وفقدانا للأراضي بسبب موجات عواصف المتكررة وارتفاع منسوب البحر.

ومن المثير للاهتمام أن المد والجزر المنخفضة للغاية تساهم أيضا في التآكل بكشف الرواسب والأرض الساحلية عن زيادة إجراءات الموجات والهبوط، ويمكن لهذا التعرض أن يضعف الرواسب والنباتات، مما يجعل الشاطئ أكثر ضعفا عند عودة المد والجزر.() وتتأثر النظم الساحلية الدينامية مثل المصارف الخارجية لكارولينا الشمالية تأثراً خاصاً بهذه العمليات.()

مخاطر الفيضانات والهياكل الأساسية

وتتسبب أعلى مستويات البحر في حدوث الفيضانات الساحلية الوبائية من موجات العواصف والفيضانات المزمنة التي تتدفق أثناء المد الملكي، وفي المراكز الحضرية المنخفضة مثل ميامي، فلوريدا، أصبحت " الفيضانات اليومية القصيرة " مشكلة متكررة خلال المد العليا، حيث أن ارتفاع مستويات البحر يدفع مياه البحر إلى شبكات مياه العواصف ويتسبب في تدفقها من خلال الصرف، مما يعطل النقل، ويلحق الضرر بالممتلكات، ويشد الخدمات البلدية.

وتوضع الهياكل الأساسية مثل الطرق، ونظم المجاري، ومصانع معالجة مياه الصرف الصحي، والشبكات الكهربائية في الاعتبار، مع ارتفاع أعلى نقاط المياه، تتجاوز هذه العتبات في كثير من الأحيان، مما يزيد من تواتر وشدة الإخفاقات، وعلى العكس من ذلك، يمكن للجزر المنخفضة للغاية أن تحد من الملاحة عن طريق التخلص من الشعاب وتقليص عمق القنوات، وتهديد الأرضية للسفن ذات السحب العميقة، وتعقّد عمليات الموانئ.

Disruption and Biodiversity threats

وقد تكيفت النظم الإيكولوجية الساحلية على مدى آلاف السنين مع تقلبات مستوى سطح البحر الطبيعي، ولكن التغيرات السريعة في المتطرفين تزعج هذه الأرصدة، ويمكن أن تؤدي الزيادة السريعة في المياه العالية إلى إغراق الغواصة ، حيث تفشل محطات المارشات المالحة في البقاء على قيد الحياة، مما يؤدي إلى تحويل الأراضي الرطبة المهبة إلى المياه المفتوحة.

وتكشف المتطرفات المنخفضة للمياه الكائنات الحية المترابطة مثل الطحالب والثكنات والقنابل البحرية إلى الهواء والشمس لفترات طويلة، مما يزيد من الإجهاد والوفاة في التحلل، وتوقيت المداخن المنخفضة أمر حاسم بالنسبة للدورات الإنجابية للأنواع مثل غضبة كاليفورنيا، التي تعتمد على ظروف ميدالية محددة لتستنشق على الشواطئ، وقد تؤدي الكوارث في المد والجزر إلى تعطيل دورات الحياة هذه،

المستوطنات البشرية وسبل العيش والآثار الاجتماعية والاقتصادية

فالطوائف الساحلية تقف على خط المواجهة من حيث شدة مستوى سطح البحر، إذ يمكن أن تنخفض قيم الملكية مع ارتفاع مخاطر الفيضانات وارتفاع أقساط التأمين، وفي بعض الحالات، تصبح التغطية التأمينية غير مستدامة، وكثيرا ما يؤدي هذا الضغط الاقتصادي إلى التشريد وعدم المساواة الاجتماعية.

فالأرزاق التي تعتمد على الموارد الساحلية والمزارعة، مثل صيد الأسماك وتربية الأحياء المائية، معرضة للتغيرات في الملوحة والعرض الموائل المرتبطة بالموجات المنخفضة، مثلا، يمكن أن تحاصر الأسماك في المد المنخفضة جدا في مجمعات المد والجزر، مما يؤدي إلى حدوث حالات وفاة محلية تقلل من إمكانات الصيد، وتتأثر عمليات الموانئ كذلك عندما تُحاصر القوارب خلال المد المنخفضة بشكل غير عادي، مما يعطل سلاسل الإمداد والتجارة.

إن ارتفاع مستوى المياه يهدد السلامة البشرية بصورة مباشرة، كما يتبين من أحداث مثل فيضان إعصار ساندي في مدينة نيويورك والفيضانات الأوروبية لعام 2021، التي تتقاسم، وإن كانت متدفقة في المقام الأول، الموازاة في الإمكانات المدمرة للمياه التي تتجاوز قدرة الهياكل الأساسية، ومن الضروري التخطيط لكلا طرفي سطح البحر لحماية الأرواح والمحافظة على الاقتصادات.

استراتيجيات التكيف والتخفيف من حدة آثار الكوارث على مستوى سطح البحر

ويؤدي قياس مستوى سطح البحر وفهمه إلى تمكين المجتمعات المحلية من تنفيذ استراتيجيات فعالة للتكيف والتخفيف تتناسب مع التحديات الساحلية الفريدة التي تواجهها.

الحلول الهندسية الصلبة والصغيرة

فالنهج الهندسية التقليدية الصعبة، مثل الجدران البحرية، والحواجز التي تنجم عن العواصف، تخلق حواجز مادية أمام الحماية من مستويات المياه المرتفعة، غير أن هذه الهياكل يجب أن تصمم مع بدلات ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل، والأحداث المتطرفة التي تظل فعالة طوال حياتها، ويمكن أن يكون الترميم المفرط باه التكلفة، بينما يُعرض الفشل الضارع للخطر.

وتشمل البدائل [(FLT:0)] إقامة السواحل التي تستخدم عناصر طبيعية مثل نباتات المارش المالحة، والشعاب المرجانية، والنباتات المائية المغمورة لاستيعاب طاقة الموجات وتثبيت الرواسب، وهذه الحلول القائمة على الطبيعة تتكيف ديناميا مع الظروف المتغيرة وتوفر منافع مشتركة متعددة، بما في ذلك خلق الموئل وعزل الكربون.

وتخصيص استراتيجيات مبتكرة لإدارة الفيضانات، مثل برنامج " غرفة النهر " الهولندي، مناطق معينة للفيضانات الخاضعة للرقابة، مما يقلل الضغط على المراكز الحضرية أثناء الأحداث المتطرفة، كما أن رفع الهياكل الأساسية الحيوية مثل تربية المنازل على السدود أو بناء طرق متطورة، يحافظ على القدرة الوظيفية أثناء فترات التطرف العالية والمنخفضة على السواء.

نظم التنبؤ والإنذار المبكر

الرصد المستمر من قياسات المد والجزر والسفن البحرية والقمرات الصناعية يسهل التنبؤ في الوقت الحقيقي بتدفقات العواصف وتطرف المد والجزر، ينتج وحدة العواصف التابعة للمركز الوطني للطوارئ العاصفة خرائط تسامحية مُحتملة تعزز الاستجابة للطوارئ والتخطيط للإجلاء.

وتسمح الملاحون ومديرو المناطق الساحلية بالتخطيط مسبقاً لأنشطة التجفيف والملاحة، وتدمج متطرفات مستوى البحر في أطر أوسع للتكيف مع المناخ، بأن تتضمن سياسات تصميم الهياكل الأساسية واستخدام الأراضي سيناريوهات أسوأ الحالات، وقد اعتمدت مدن مثل بوسطن " ارتفاعات في الفيضانات " استناداً إلى التوقعات المستقبلية وليس إلى خطوط الأساس الحضرية الجديدة.

الحلول القائمة على الطبيعة والمتعادل المنظم

وفي بعض المناطق، تدار الاستجابة الأكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة، وهي تُنقل إلى أماكن معزولة بعيدا عن السواحل الضعيفة، ويقتضي هذا النهج تخطيطا دقيقا ومشاركة مجتمعية، ولكن يوفر منافع طويلة الأجل للحد من المخاطر.

إن السماح بدخول الأراضي الرطبة الساحلية إلى المناطق الداخلية مع ارتفاع مستويات سطح البحر يحافظ على دورها كعناصر طبيعية ضد الفيضانات والتحات على حد سواء، ومشاريع إعادة البناء التي تعيد بناء الشعاب المرجانية، وأسرة المانغروف، وغابات المانغروف تعزز الاستقرار الساحلي والتنوع البيولوجي، مع التخفيف من حدة المياه المرتفعة والمنخفضة عن طريق رسم الرواسب وتكثيف الموجات.

والاعتراف بأن تطرف سطح البحر سيستمر في التحول إلى أعلى مع تغير المناخ يؤكد الحاجة إلى نهج إدارة مرنة ومرنة يمكن أن تتطور مع الظروف المتغيرة.

الاستنتاج: استئصال كامل درجة الخطر من مستوى البحر

إن قياس أعلى وأدنى نقاط ارتفاع مستوى سطح البحر هو أكثر من مجرد عملية علمية - وهو عنصر حيوي في فهم المظروف الكامل للمخاطر التي تواجهها المناطق الساحلية في جميع أنحاء العالم، ويلخص ارتفاع مستوى المتطرفات الإمكانات المأساوية لطفافات العواصف والجزر التي يكثفها تغير المناخ، بينما تكشف حالات الضعف المنخفضة الوطأة ولكنها هامة في النظم الإيكولوجية والهياكل الأساسية.

ومن خلال إدماج سجلات قياس المد والجزر، وأجهزة قياس السواتل، وقياسات النظام العالمي لتحديد المواقع، والنماذج المتقدمة، يوفر العلماء المعارف الأساسية اللازمة للمهندسين والمخططين وصانعي السياسات لاتخاذ قرارات مستنيرة، وبما أن مستويات البحر لا تزال ترتفع وتزداد حدة المتطرفين، فإن القدرة على رصد هذه التغييرات والتنبؤ بها والتكيف معها أمر حاسم الأهمية لحماية الأرواح والنظم الإيكولوجية والاقتصادات.

وفي نهاية المطاف، يمكن لمجتمع مستنير مجهز ببيانات دقيقة ذات استبانة عالية أن يبني خطوط ساحلية مرنة توازن بين الاحتياجات البشرية والإدارة البيئية، بما يكفل استدامة المستقبل في عالم متغير.