نظم رصد البركان والإنذار المبكر: حماية المجتمعات المحلية

وتمثل نظم رصد البركان والإنذار المبكر أحد أهم العناصر في الحد من مخاطر الكوارث الحديثة، حيث تشكل خط الدفاع الأول لملايين الناس الذين يعيشون في ظل البركانيات النشطة في جميع أنحاء العالم، وتجمع هذه النظم المتطورة بين التكنولوجيا المتقدمة والخبرة العلمية ومشاركة المجتمع المحلي في كشف علامات الاضطرابات البركانية الضئيلة وتوفير الإنذارات في الوقت المناسب التي يمكن أن تعني الفرق بين الحياة والوفاة، حيث أن أنشطة الرصد البراكني ما زالت تشكل تهديدات كبيرة للمجتمعات المحلية.

فهم الأهمية الحاسمة لرصد البركان

وتشكل حالات الإشعال تهديدا كبيرا لـ 29 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعيشون في حدود 10 كيلومترات من البركان النشط، وتمتد أهمية رصد البركان إلى أبعد من مجرد رصد الظواهر الجيولوجية، وهي تمثل التزاما أساسيا بالسلامة العامة والتأهب للكوارث، وتشمل البراكينات التي ترصد التتبع المنهجي لمختلف المؤشرات الجيولوجية والجيوفيزيائية والغلاف الجوي التي يمكن أن تشير إلى حدوث نشاط بركاني.

إن استمرار المراقبة لهذه المؤشرات يتيح للعلماء تحديد الأنماط والأوهام التي تسبق حدوث الانفجارات، والتي غالبا ما توفر وقتا حاسما للإنذار بالإجلاء والاستجابة في حالات الطوارئ، وعلى عكس الزلازل، يمكن التنبؤ بثورات البركان الأكثر رصدا قبل وقوعها بوقت كاف، كما أن مواقعها معروفة مسبقا تماما، ويتيح الإنذار المسبق الإعداد، الذي كثيرا ما يمكن أن يخفف من أسوأ آثار الانفجار.

ويمكن للتنبؤ بالثورة في الوقت المناسب وبصورة دقيقة أن ينقذ الأرواح، ويقلل من الخسائر الاقتصادية، ويقلل إلى أدنى حد الخسائر الناجمة عن تعطيل السفر الجوي والزراعة وسلاسل الإمداد العالمية، ويمكن أن تكون الآثار الاقتصادية والاجتماعية للثورات البركانية مدمرة، لا تؤثر على المجتمعات المحلية فحسب، بل أيضا على النظم الإقليمية والعالمية، ويمكن أن تؤدي سحابات الرماد البركاني إلى تعطيل الطيران الدولي، ويمكن أن تؤثر الغازات البركانية على أنماط المناخ، كما أن تؤدي إلى تدمير شبكات الإنذار المتروكة أو الكثافة اللازمة.

تطور نظم الإنذار المبكر البركانية

تطور تطوير نظم الإنذار المبكر بالبراكانو تطورا كبيرا على مدى العقود العديدة الماضية، بفضل التقدم التكنولوجي والدروس المستفادة من الكوارث البركانية الرئيسية، والنظام الوطني للإنذار المبكر بالفولكان ورصده برنامج اتحادي أمريكي في إطار المسح الجيولوجي الأمريكي لرصد نشاط البركان وتوفير الإنذار المبكر للمناطق المهددة، وقد أذن به قانون جون د. دينغيل الابن، الحفظ والإدارة، و 12 آذار/مارس.

وهناك 169 بركاناً صغيراً في الولايات المتحدة، يُعتبر كثير منها خطيراً بسبب قربها من المناطق المأهولة بالسكان، وترى مجموعة الـ (واسوس) أن العديد من البركانات الأكثر خطورة لا تخضع للرصد الكافي، وتفتقر إلى أدوات علمية كافية في الميدان لقياس النشاط والتهديدات المحتملة، وقد أدى هذا الاعتراف بوجود ثغرات في الرصد إلى استثمار كبير في توسيع وتحديث البنية التحتية لرصد البركان في جميع أنحاء الولايات المتحدة وعلى الصعيد العالمي.

وأنشأت مؤسسة فيدراليا للهنود مركزاً لعلوم البركان لتشغيل المراصد البركانية الخمسة (ألاسكا، كاليفورنيا، السلاسل التعاقبية، هاواي، ويلوستون؛ انظر الشكل 1) ودعم برنامج مساعدة في حالة الكوارث في البركانية للمساعدة في التهديدات البركانية في بلدان أخرى، وتشكل هذه المراصد العمود الفقري لشبكة رصد بركان الولايات المتحدة، التي تتخصص في مناطقها البركانية الفريدة.

وقد أصبحت عملية تقييم التهديدات أكثر تطوراً في عام 2018، نشرت وكالة الأمن العام تقييماً مستكملاً للتهديدات البركانية لـ 161 بركاناً في 14 ولاية وأقاليم الولايات المتحدة باستخدام 24 عاملاً تصف احتمال المخاطرة للبراكان وتعرض السكان والممتلكات لهذه المخاطر، وقد حدد التقييم خمسة مستويات تهديد (تمثل في تقدير عالي المستوى، ومتوسط، وخفيض، وخفيض جداً) وصنف 18 بركاناً كمستوى عالٍ و39.

Advanced Technologies Transforming Volcano Monitoring

نظم رصد الزلازل

ويظل الرصد السيزمي أحد أهم الطرق الأساسية والموثوقة لكشف الاضطرابات البركانية، وتحدث الزلازل البركانية عندما تنتقل الماغية عبر قشر الأرض، وتكسر الصخرة، وتخلق علامات زلزالية مميزة يمكن اكتشافها وتحللها شبكات من أجهزة السيزمومتر، ويوجه القانون نظام الرصد العالمي إلى تحديث نظم الرصد في أجهزة الرصد البركانية القائمة من أجل إدماج التكنولوجيات الحديثة مثل هذه.

وقد استحدثت التطورات الأخيرة في مجال رصد الزلازل أساليب تحليلية متطورة يمكن أن تستخلص مزيدا من المعلومات من البيانات السيزمية، وقد استخدم مهندس البحوث في الهندسة المدنية والجغرافية التابع لجامعة كانربوري، الدكتور ألبرتو أرديد والبروفيسور المشارك ديفيد ديمبسي، التعلم الآلي لتحلل الأنماط السيزمية التي تؤدي إلى 41 انفجارا سابقا في 24 بركانا، بما في ذلك ثلاثة منها في نيوزيلندا.

ومن أحدث التطورات الواعدة في مجال رصد الزلازل طريقة " جيرك " ، وباستخدام مقياس وحيد للسيزم، يمكن للنظام أن يكشف عن تحركات أرضية خاطفة للغاية بسبب دفع المغناطيس لساعات تحت الأرض قبل بدء الانفجار، وقد تُختبر لأكثر من عقد في بركان بيتون دي لا فورنايز على لا رينيون، وقد تُتوقع بنجاح أن تصل هذه الأداة إلى 92 في المائة من تقنيات الإنذار الحاسمة لعام 2014().

تكنولوجيا الاستشعار الصوتي الموزعة

ويمثل الاستشعار الصوتي الموزع أحد أكثر الابتكارات التكنولوجية إثارة في رصد البركان، وفي عام 2024، تم نشر تكنولوجيا الاستشعار التي استحدثت في كالتك في المنطقة لدراسة حركة مغناطيس التراب وثورته في الحمم السطحية، واستعمال البيانات المستمدة من التكنولوجيا، التي تسمى الاستشعار الصوتي الموزع، وضع الباحثون طريقة لتقديم الإنذارات قبل 30 دقيقة من حدوث انفجارات.

خلال سنة الدراسة، جمعت إدارة الأمن العام بيانات عن النشاط البركاني تحت الأرض، ورصدت كيف تمتد الأرض في الوقت الحقيقي مع تحركات الماما، ومن هذه البيانات، وضع الفريق نظاما أوليا للإنذار المبكر أعطى الجمهور مهلة تتراوح بين 30 دقيقة وعدة ساعات قبل حدوث انفجار، تبعا لطبيعة الاقتحام المماهي، وقد أثبتت هذه التكنولوجيا أنها قيمة خاصة في شبه جزيرة ايسلندا التي تعمل بنشاط كبير.

وقد زاد تطبيق بيانات نظام المعلومات الإدارية المتكامل من تعزيز قدراتها، كما أن النموذج المقترح لا يكشف وجود أحداث تنبؤية بركانية فحسب، بل يحلل تطورها الزمني، ويختار ويصنف جميع صورها الموجية بدقة تبلغ حوالي 97 في المائة، كما أن النموذج أثبت أداء قويا في مجال تعميمه على فترات زمنية أخرى وعلى البركانات، وهذا المستوى العالي من الدقة وإمكانية نقله في جميع أنحاء العالم يجعل من السمات التي تستخدمها أجهزة الرصد ذات القيمة.

رصد التشهير الأرضي

رصد التشوهات الأرضية يتتبع التغيرات الخفية في شكل سطح بركاني يحدث مع تحركات الماما تحته، ويستخدم رصد التشوهات الأرضية الحديثة عدة تكنولوجيات تكميلية، بما في ذلك أجهزة استقبال الشبكة العالمية لتحديد المواقع/النظم العالمية لسواتل الملاحة، ومطيافات، وتداخل الرادار بواسطة السواتل.

وسيتوسع نظام جديد لرصد البركان يستند إلى الرادار، وضعته جامعة ألاسكا فيربانكس ومسح جيولوجي للولايات المتحدة، في جميع أنحاء الولايات المتحدة وخارجها، ويمكن أن يؤدي التوسع، الذي تموله ناسا، إلى الكشف المبكر عن الاضطرابات البركانية، وهذا النظام، الذي يُدعى فولك سارفي، إلى تقدم كبير في قدرات رصد التشوهات الأرضية.

ويستخدم جهاز التتبع المغناطيسي جهازاً للتتبع الاصطناعي أو جهاز الرصد الدولي للكشف عن تغيرات الحركة الأرضية التي تبلغ مقياسها 1 سنتيمتر، ويعمل من خلال الجمع بين صورتين أو أكثر من الرادار الساتلية للمنطقة ذاتها التي تلتقط في أوقات مختلفة، ويمكن أن تُزمع التغييرات السطحية الطويلة الأجل بجمع صور متكررة لبناء سلسلة زمنية من البيانات من موقع واحد، وقد تؤدي القدرة على كشف هذه التغيرات الصغيرة في الكشف عن الارتفاع الأرضي إلى حدوث تحركات حرجة.

ويبسط نظام فولك سارفي التحليل الراداري للسواتل في بيئة حاسوبية غير متجانسة، مما يتيح تجهيز وتحليل كميات كبيرة من البيانات في غضون حفنة من الأيام، وإلا فإن العملية ستتطلب عدة أسابيع، وهذا الانخفاض المثير في وقت التجهيز يعني أن العلماء يستطيعون تحديد الاضطرابات البركانية بسرعة أكبر بكثير، مما يوفر وقتا إضافيا للاستجابة لحالات الطوارئ والإجلاء عند الضرورة.

رصد الغازات البركانية

إن انبعاثات الغاز البركاني توفر معلومات حاسمة عن حالة نظام ماجما البركاني عندما ترتفع الماما تحت الأرض قبل انفجارها، تطلق الغازات، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت، ويمكن الكشف بسهولة عن مركبات الكبريت من المدار، ويمكن أن تشير التغيرات في تركيب الغازات البركانية وحجمها ودرجتها إلى أن الماغما ترتفع نحو السطح أو أن نظام الماما أصبح أكثر نشاطا.

إن رصد الغاز التقليدي ينطوي على أدوات أرضية تقيس تركيزات الغاز وتكويناته، ولكن الرصد بواسطة السواتل قد وسع نطاق وتواتر عمليات رصد الغاز، وإنبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركاني التي تسبق انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت، وتوفر أحد المؤشرات الأولى على أن البركان لم يعد دودة، يصعب التمييز بينها وبين الفضاء، والكشف عن بُعد عن ثاني أكسيد الكربون في بيئة النباتات، مما قد يعطي العلماء أداة أخرى - إلى جانب التغيرات في الموجات الأرضية.

وقد تجلى في سيناريوهات العالم الحقيقي القيمة العملية للرصد الشامل للغاز، وفي كانون الأول/ديسمبر 2017، استخدم الباحثون الحكوميون في الفلبين هذا النظام لكشف علامات الانفجار الوشيك، ودعاوا إلى الإجلاء الجماعي للمنطقة المحيطة بالبركان، وتم إجلاء أكثر من 000 56 شخص بأمان قبل أن يبدأ انفجار هائل في 23 كانون الثاني/يناير 2018، ونتيجة للإنذار المبكر، لم تحدث إصابات.

الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل

وقد أصبح الرصد العالمي شبه الحقيقي للنشاط الحراري البركاني ممكنا من خلال أجهزة الاستشعار الحرارية بالأشعة تحت الحمراء على مختلف المنابر الساتلية، مما يتيح تقديرا دقيقا للانبعاثات البركانية، وقد أدى الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل إلى ثورة رصد البركان عن طريق توفير تغطية عالمية مستمرة للنشاط البركاني، بما في ذلك في المناطق النائية التي يصعب فيها الرصد الأرضي أو يتعذر القيام به.

ويهدف نظام الرصد العالمي إلى تحقيق التكامل بين البيانات التي تولد مباشرة عن مراصد البركان (مثلاً، القياسات المحلية والقياسات الأرضية)، وكذلك الصور الساتلية التي توفرها الوكالات الشريكة، بما في ذلك الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء، مثلاً، توفر عدة سواتل للكشف عن السواتل ذات المدارات الحرارية قدرات هامة بالنسبة إلى الإسهاب الساخن.

(أ) تحسين السمات الثابتة للبيانات، وتحسين المواصفات الثابتة للبيانات المكانية (المتفجرة) (المتفجرات من طراز IBS) (المتفجرات ذات المقياس العالي) (المتفجرات من المقياس)

التكنولوجيات الناشئة والابتكارات المستقبلية

S. 1052, introduced on March 13, 2025, would reauthorize NVEWS, authorizing total allocations for the USGS of $75 million until FY2033, add the Chief of the Forest Service as a coordinating agency, extending the period of authorization of sums necessary for NOA to carry out its NVEWS activities to FY2034 and amending NVEWS by added "infrasfrasfrasfrasfrasfrasfrasfras.

مركبات جوية غير مأهولة مجهزة بمعدات حساسية الغازات تبحر في أراض بركانية خطرة، تقدم معلومات مفصلة عن انبعاثات الغازات، وهذه الطائرات الآلية قادرة على الوصول إلى مناطق يتعذر الوصول إليها أمام محطات الرصد التقليدية، وتحسين فهمنا للنشاط البركاني، وتوفر المركبات الفضائية مرونة في إجراء ملاحظات محددة الهدف استجابة للظروف البركانية المتغيرة، تكمل محطات الرصد الثابتة.

وتساعد تكنولوجيا " ليدار " (Light Detection and Ranging) الأرضية على وضع خرائط بيانية مفصلة للمناطق البركانية، تساعد في تقييم المخاطر ونمذجة الانفجار، وهذه الخرائط الطبوغرافية العالية الاستبانة أساسية لنموذج تدفقات الحمم المحتملة، وتيار الكثافة البترولية، وغيرها من المخاطر البركانية، مما يتيح إجراء تقييمات أكثر دقة للمخاطر وتخطيط الإجلاء.

عناصر نظم الإنذار المبكر الشاملة

شبكات الرصد المتكاملة

وتدمج نظم الإنذار المبكر الفعالة تكنولوجيات الرصد المتعددة لتوفير المراقبة الشاملة للنشاط البركاني، ويحرز تقدم في مجال إدماج رصد البركان في أطر الأرصاد الجوية، مدعوما بأدوات متعددة المستويات تجمع بين قياسات الانبعاثات السيزمية والجيوديسية والحرارية والغازية، ويضمن هذا النهج المتعدد المستويات أن يتمكن العلماء من اكتشاف الاضطرابات البركانية من خلال مؤشرات مستقلة متعددة، مما يقلل من خطر وجود علامات إنذار حرجة مفقودة.

وستكون الشبكة مسؤولة عن جمع وتصنيف وتخزين وتوزيع كميات كبيرة من بيانات رصد البركان من جميع أنحاء البلد، بما في ذلك نشاط الزلازل، والتشوهات الأرضية، وانبعاثات الغاز، وغيرها من الظواهر المرتبطة بالاضطرابات البركانية، ويتيح مركزية قدرات إدارة البيانات وتحليلها رصدا أكثر كفاءة وتواترا للاستجابة بسرعة عندما يتم اكتشاف الاضطرابات البركانية.

إن إعادة التوحيد في شبكات رصد البركان أمر بالغ الأهمية، ففي حالة حدوث ثورة بركانية، قد تعطل خطوط الاتصالات ومصادر الطاقة، ولمكافحة ذلك، كثيرا ما تستخدم محطات الرصد نظما احتياطية، بما في ذلك مصادر الطاقة البديلة مثل الطاقة الشمسية أو الرياح، بما يكفل جمع البيانات ونقلها دون انقطاع، وهذا التكرار أمر حاسم للحفاظ على قدرات الرصد خلال المراحل الأكثر خطورة من النشاط البركاني.

تحليل البيانات وتفسيرها

ومن أهم المساهمات التي تقدمها تكنولوجيا المعلومات في نجاح النظام الوطني للإحصاء قدرتها على دعم التحليلات في الوقت الحقيقي والنماذج التنبؤية، ومن المتوقع أن تستخدم الشبكة خوارزميات التعلم الإحصائية والآلية لتمكين معالجة مسارات البيانات، وتحديد الأنماط، والتنبؤ بالثورات البركانية المحتملة بمزيد من الدقة، وهذه التقنيات التحليلية المتقدمة تتيح للعلماء اكتشاف التغيرات الخفية في السلوك البركاني التي قد تؤدي إلى غير ملحوظة.

إن تطبيق المعلومات الاستخبارية الاصطناعية والتعلم الآلاتي على بيانات رصد البراكين يمثل تحولا في النموذج الذي يقوم به العلماء بتحليل وتفسير الإشارات البركانية، وقد يكون هذا الاستنتاج إنجازا في التنبؤ بالانفجار، مما يتيح لنا استخدام البيانات المستمدة من البركانات المرصودة جيدا لتحسين الرصد والتخفيف من المخاطر في المواقع التي لا تخضع للمراقبة، وتعزيز سلامة البركان على الصعيد العالمي.

نظم الاتصالات والتنبيه

ومن المهم رصد ظاهرة الاندلاع وإدماج رصد الإشارات السليفة مثل التقلبات الجيوديسية والزلزالية وتدفق الغاز فضلا عن كشف وتفسير هجرة الماما، وذلك من أجل إصدار إنذارات في الوقت المناسب إلى السكان المحليين والحكومات، ومن ثم التخفيف من المخاطر الناجمة عن الظواهر البركانية، كما أن عنصر الاتصال في نظم الإنذار المبكر يتسم بنفس الأهمية التي تتسم بها تكنولوجيا الرصد نفسها - فإن أكثر نظم الرصد تطورا لا تقدر إلا إذا كانت الإنذارات لا يمكن أن تصل إلى تلك المخاطر في الوقت المناسب.

ويتزايد إمكانية الاتصال السريع من خلال الاتصال بالهواتف النقالة، ونُهج بروتوكول الإنذار الموحد المشترك، ونظم الاتصالات العامة المطبقة، ولكن الثغرات لا تزال قائمة - ولا يزال ثلث سكان العالم تقريبا خارج نطاق فعالية الإنذار المبكر، كما أن فعالية الإنذارات تقوضها الولايات المجزأة، واستبعاد المجتمعات المحلية الضعيفة، وانعدام الثقة، ولا يزال التصدي لهذه الثغرات في الاتصالات يشكل تحديا بالغ الأهمية لنظم الإنذار المبكر بالبراكين في جميع أنحاء العالم.

نظام الإنذار من المستوى البركاني

ويكلف أكثر من 80 مرصدا بركانيا في جميع أنحاء العالم برصد وإبلاغ المعلومات المفيدة في الوقت المناسب عن سلوك بركان، وينظم هذا الدور التقييمي والاتصالي حول نظم الإنذار المبكر بالبراكين، التي تشكل مجموعة من تقنيات الاتصال التي وضعها علماء البركان وصانعو السياسات لتوفير المعلومات للسكان المعرضين للخطر من المخاطر البركانية، والسماح لهم بالتماس الأمان، على الصعيدين المحلي والإقليمي.

وتوفر نظم الإنذار بالبركان إطارا موحدا للإبلاغ عن الحالة الراهنة للنشاط البركاني وما يرتبط به من أخطار، وفي الولايات المتحدة الأمريكية، تستخدم نظم المستوى البركاني الموحد للتنبؤات في المخاطر الأرضية (التكنولوجيا) وفي مخاطر الطيران (رمز الإنذار بالفلور) لتحسين الاتصال بالأخطار مع غير العلماء وكذلك مع سلطات الأرصاد الجوية والطيران بشأن النشاط البركاني الذي يحتمل أن يؤثر على حيز الطيران.

وقد وضعت بلدان مختلفة نظماً لمستوى التأهب مصممة خصيصاً لمخاطرها البركانية وأطر إدارة الطوارئ، وعلى عكس نظم مستوى الانذار البركاني في الولايات المتحدة ونيوزيلندا، التي تستند على السواء إلى النشاط الحالي لبركان، ولا تدعو إلى اتخاذ إجراءات ولا تقدم المشورة للمستعملين المعنيين بإدارة الأزمات والتخفيف من آثارها، يعالج النظام الياباني لمستوى التنبيه البركاني التدابير التي يتعين اتخاذها بتحديد مجالات الخطر، مع بيان مدى الإجلاء، وتحديد مختلف النُهج.

مراقبة سلامة الطيران والأشباح البركانية

وبحلول تشرين الثاني/نوفمبر 2025، ستبدأ منظمة الطيران المدني الدولي بإصدار منشور " الفولكان " (VAACs) كميّن، وهو تيار معلومات حديث من التنبؤات البركانية المحتملة، استنادا إلى المعايير المقبلة لكل توصية من توصيات المرفق 3 Amd 81، ويشكّل الرماد البركاني خطراً شديداً على الطيران، مما قد يتسبب في فشل في استخدام الأجهزة السحابية وضرّة في نظم الطائرات.

اليوم، يكتشف نظام عالمي يضم تسعة مراكز استشارية معنية بآش البركانية (VAACs) سحابات الرماد والمسائل التي تصف مواقعها الحالية والمتوقعة على البيانات الساتلية، والإخطارات المرصدية البركانية، والتقارير التجريبية، ونماذج التشت في الغلاف الجوي، وهذه الشبكة العالمية تكفل رصد مخاطر الرماد البركاني على الطيران باستمرار، وتصل الإنذارات إلى مراكز الطيران بسرعة.

الاستعداد والاستجابة على صعيد المجتمع

التعليم العام والتوعية

وحتى أكثر نظم الرصد والإنذار تطوراً لا يمكن أن تحمي المجتمعات المحلية بفعالية دون توفير التعليم والتأهب العام المناسبين، وتؤدي برامج التعليم دوراً حيوياً في ضمان فهم السكان الذين يعيشون بالقرب من البركان للأخطار التي يواجهونها، والاعتراف بعلامات الإنذار، ومعرفة كيفية الاستجابة عند إصدار الإنذارات، وينبغي أن تكون هذه البرامج مناسبة ثقافياً، وأن تكون متاحة لجميع أفراد المجتمع المحلي بما في ذلك السكان الضعفاء، وأن تستكمل بانتظام لتعكس الفهم العلمي الحالي وإجراءات الطوارئ.

فالتعليم العام الفعال يتجاوز مجرد توفير المعلومات، ويجب أن يبني الثقة بين العلماء ومديري الطوارئ والمجتمعات التي يخدمونها، غير أن حلقة العمل أبرزت حالات كثيرة أنقذت فيها الشراكات العلمية - الحكومية - المجتمعية أرواحا، وأحد المساهمين الحاسمين في هذا التقدم هو المنظمة العالمية لمرصدات البركان، وهي شبكة عالمية تحت الرابطة الدولية لعلم البركان وكيمياء دفق الأرض، وهي شبكة تعزز التعاون العلمي بين الأقران،

تخطيط الإجلاء والتدفئة

إن التخطيط للإخلاء عنصر حاسم في التأهب للكوارث البركانية، إذ يجب أن تُستأثر خطط الإجلاء الفعالة بالمخاطر المحددة التي يشكلها كل بركان، وحجم وتوزيع السكان المعرضين للخطر، والهياكل الأساسية للنقل المتاحة، والوقت اللازم لإخلاء مناطق مختلفة بأمان، كما أن التدريبات المنتظمة على الإجلاء تساعد على ضمان فهم الجهات المستجيبة لحالات الطوارئ وأفراد المجتمع المحلي لأدوارهم وعلى تنفيذ خطط الإجلاء بكفاءة عند الحاجة.

ويتوقف نجاح جهود الإجلاء اعتمادا كبيرا على الوقت الذي توفره نظم الرصد والإنذار المبكر، إذ تتراوح فترات الإنذار بين بضع دقائق وثماني ساعات قبل بدء الانفجار، بل إن فترات الإنذار القصيرة نسبيا يمكن أن تكون كافية لإنقاذ الأرواح إذا كانت خطط الإجلاء مصممة بشكل جيد وممارسة بشكل منتظم، ولكن فترات الإنذار الأطول تسمح بإجراء عمليات إجلاء أكثر تنظيما والحد من خطر وقوع إصابات.

التأهب لمواجهة الأخطار المتعددة

وتولد الانفجارات البركانية مجموعة معقدة من المخاطر، إذ أن الظواهر الرئيسية مثل التيارات الكثافة البترولية، وتدفقات الحمى، والرماد والغازات السامة يمكن أن تدمر المدن والمجتمعات الريفية، ويجب على المجتمعات المحلية أن تستعد للمجموعة الكاملة من الأخطار البركانية، وليس فقط أكثرها وضوحا، ويشمل ذلك مخاطر ثانوية مثل الحمر (تدفقات الطحالب البركانية) التي يمكن أن تحدث أثناء أو بعد حدوث اختلالات.

هذا البرنامج سيحدّث قدرات الـ (ناو إس) لتتبع الرسائل والإنذارات المقدمة للمجتمعات المحلية في مسار تدفقات الحطام البركاني والجزر، و أنظمة الإنذار المتخصصة للنهار مهمة للغاية لأن هذه المخاطر يمكن أن تسافر بسرعة إلى الوديان النهرية، وتهدد المجتمعات المحلية بعيدا عن البركان نفسه.

التحديات والفرص العالمية

رصد الثغرات وضبط الموارد

غير أن التغطية غير متكافئة، إذ تواجه العديد من المراصد خسائر في المعدات، وقيود في الموارد، وتقلّب الموظفين المهرة، ورغم التقدم الكبير المحرز في رصد التكنولوجيا ونظم الإنذار المبكر، لا تزال هناك ثغرات كبيرة في التغطية العالمية لرصد البركان، إذ يفتقر العديد من البركانات الخطيرة، ولا سيما في البلدان النامية، إلى بنية أساسية كافية للرصد أو إلى معدات لا يمكن أن توفر بيانات موثوقة.

وتوفر طريقة عملنا حلا فعالا من حيث التكلفة ومرتجعا لتحسين التنبؤ بالبراكين التي لا تخضع للمراقبة، بما يعود بالنفع على المجتمعات المحلية ووكالات إدارة الكوارث على الصعيد العالمي، ولا يتطلب التصدي لهذه الثغرات في الرصد الاستثمار المالي فحسب، بل يتطلب أيضا بناء القدرات ونقل التكنولوجيا والتعاون الدولي لضمان حصول جميع المجتمعات المعرضة للخطر على نظم فعالة لرصد البركان والإنذار المبكر.

التعاون الدولي وتبادل المعارف

ولا تحترم المخاطر البركانية الحدود الوطنية، وتتطلب المراقبة الفعالة للبراكين والإنذار المبكر تعاونا دوليا وتبادلا للمعارف. وأنشأت مؤسسة العلوم البركانية مركزا لعلوم البركان لتشغيل المراصد البركانية الخمسة (ألاسكا، كاليفورنيا، أكاديميات، هاواي، ويلوستون؛ انظر الشكل 1) ودعم برنامج مساعدة فولكان على مواجهة الكوارث للمساعدة في بناء تهديدات بركانية في بلدان أخرى.

وأكد المشاركون على ضرورة التعاون الإقليمي، والمنابر الإعلامية المشتركة، وتوسيع نطاق استخدام بيانات رصد الأرض، والابتكارات في التنبؤات المعززة آنياً، والتعاون الإقليمي مهم بصفة خاصة في المجالات التي تضم بلدانا بركانية متعددة، حيث يمكن لشبكات الرصد المشتركة وخطط الاستجابة المنسقة أن تعزز السلامة لجميع الدول في المنطقة.

الموازنة بين أسلحة الفالز والتحذيرات المفقودة

كما أن الإنذارات الخاطئة قد تسبب عمليات إجلاء باهظة التكلفة، واضطرابات اقتصادية، وعدم ثقة الجمهور بنظم الرصد، ونتيجة لذلك، فإن تحسين موثوقية التنبؤات بالثورة هو هدف رئيسي للعلماء الذين يدرسون الأخطار البركانية، ومن أكثر جوانب الإنذار المبكر بالبركان تحديا إيجاد التوازن الصحيح بين توفير الإنذارات في الوقت المناسب وتجنب الإنذارات الكاذبة التي يمكن أن تضعف الثقة العامة وتتسبب في إحداث أضرار اقتصادية لا لزوم لها.

ولم تسفر عن حدوث انفجارات في حوالي 14 في المائة من حالات الإنذار، إلا أن تلك الإنذارات لا تزال تكتشف تحركات المغناطيس تحت البركان، وحتى عندما لا تؤدي الإنذارات إلى حدوث انفجارات، فإنها تعكس في كثير من الأحيان الاضطرابات البركانية الحقيقية التي تبرر اتخاذ تدابير وقائية، إذ أن إبلاغ الجمهور وصانعي القرار بهذه الاضطرابات أمر أساسي للحفاظ على الثقة في نظم الإنذار المبكر مع ضمان الاستجابة عند إصدار الإنذارات.

مستقبل رصد البركان والإنذار المبكر

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

ويمثل إدماج المعلومات الاستخبارية الاصطناعية والتعلم الآلاتي في رصد البركان أحد أكثر الحدود واعدة لتحسين التنبؤ بالانفجار، ويمكن لهذه التكنولوجيات أن تجهز كميات كبيرة من بيانات الرصد في الوقت الحقيقي، وتحديد الأنماط الفرعية والأورام التي قد تفلت من الإشعار الإنساني، ويمكن أن تعترف نماذج التعلم الآلات التي تم تدريبها على بيانات الانفجار التاريخي بإشارة سليفة قبل ذلك وبدقة أكبر من الأساليب التحليلية التقليدية.

ومن خلال استخدام تكنولوجيات التقطيع مثل التصوير بالسواتل، والتعلم الآلي، وأدوات التعاون عن بعد، تحسن الشبكة من احتمال اكتشاف التهديدات البركانية في وقت مبكر وتدار بفعالية، ونظرا لأن هذه التكنولوجيات لا تزال ناضجة، ويصبح هناك المزيد من البيانات التدريبية المتاحة، فمن المرجح أن تنمو مساهمتها في نظم الإنذار المبكر بالبركان بصورة كبيرة.

توسيع نطاق التغطية العالمية

ولا يزال توسيع نطاق تغطية رصد البركان ليشمل جميع البركانات الخطرة في جميع أنحاء العالم هدفا حاسما بالنسبة للمجتمع البركاني، ويضمن النظام الوطني للإنذار بالبركان خطة وطنية لضمان رصد البركان على مستويات تتناسب مع تهديداته، وقد وضع الخطة برنامج الولايات المتحدة للدراسات الاستقصائية الجيولوجية (USGS) بشأن مخاطر البركان (VHP) ومؤسسات الدولة ذات الصلة.

:: تهدف توصيات حلقة العمل الواردة أدناه إلى تعزيز دور علم البركان في مجال الإنذار المبكر على الصعيد العالمي: تعزيز المعرفة بمخاطر الكوارث من خلال إجراء تقييمات منهجية للمخاطر، ووضع نماذج بديلة، وإنشاء قواعد بيانات عالمية أقوى؛ وتوسيع قدرات الرصد، ولا سيما بالنسبة للمناطق الشديدة الخطورة، وتشجيع شبكات متعددة المناطق، وأدوات رصد الأرض، والدعم المنصف للمرصدات؛ وزيادة نشر الإنذار الشامل عن طريق اعتماد بروتوكولات مشتركة للتسامح تعزز وضع سيناريوهات على الصعيد العالمي

التكامل مع نظم الإنذار المبكر المتعددة الأخطار

وكثيرا ما تحدث مخاطر بركانية بالاقتران مع مخاطر طبيعية أخرى أو تولدها، بما في ذلك الزلازل وأمواج التسونامي والانهيالات الأرضية والفيضانات، ويمكن أن يؤدي إدماج نظم الإنذار المبكر بالبراكين مع أطر أوسع للإنذار المبكر متعددة المخاطر إلى تحسين التأهب للكوارث والتصدي لها عموما، وهذا التكامل يتيح استخدام الهياكل الأساسية للرصد على نحو أكثر كفاءة، وتحسين التنسيق بين مختلف وكالات رصد المخاطر، وإجراء تقييمات أكثر شمولا للمخاطر التي تمثل مخاطر الاختزال.

وتتطلب التنبؤات المتعلقة بالانفجار في الوقت المناسب وبدقة بيانات عالية الجودة للرصد من الأرض والجوية والغواصة و/أو الأدوات الفضائية، مشفوعة بتحليل وتفسير علميين من الخبراء، يعتمدان على البنية التحتية الصلبة والموثوقة، ويتطلب بناء هذه الهياكل الأساسية والحفاظ عليها استثمارا والتزاما متواصلين من الحكومات والمنظمات الدولية والأوساط العلمية.

التكنولوجيات والأدوات الرئيسية في الرصد الحديث للفولكان

وتستخدم نظم الرصد الحديثة للبركان طائفة متنوعة من التكنولوجيات والأدوات، ويوفر كل منها نظرة فريدة على العمليات البركانية:

• Seismic sensors and seismometers:] Detect and recordزلزالي activity associated with magma movement, rock fracturing, and volcanic tremor
• Gas emission detectors and spectrometers:] Measure the composition and flux of volcanic gases including sulfur dioxide, carbon dioxide, and other species
• Ground deformation measurement systems:] Include GPS/GNSS receivers, tiltmeters, and InSAR satellite systems that track changes in volcano shape
• Satellite monitoring systems:] Provide thermal imaging, ash cloud tracking, and ground deformation measurements from space
• شبكات الاتصالات ونظم القياس عن بعد: Transmit data from remote monitoring stations to volcano observatories in realtime
• Infrasound arrays:] Detect low-frequency sound waves produced by volcanic explosions and degassing
• Thermal cameras and infrared sensors:] Monitor temperature changes at volcanic vents, lava flows, and fumaroles
• ] Distributed Acoustic Sensing (DAS):] Use fiber optic cables to detect ground motion and seismic activity along their entire length
• Unmanned Aerial Vehicles (UAVs):] Equipped with various sensors for targeted observations in hazardous areas
• LiDAR systems:] Create detailed topographic maps for hazard modeling and change detection

دراسات الحالة: قصص النجاح في الإنذار المبكر في بركانو

وقد ظهرت مرارا قيمة نظم الرصد الشامل للبراكين والإنذار المبكر من خلال النجاح في عمليات الإجلاء وجهود التخفيف من حدة الكوارث، وتشكل ثورة بركان مايو 2018 في الفلبين مثالا قويا على كيفية فعالية الرصد في إنقاذ الأرواح، وقد كشفت نظم الرصد الأرضية عن وجود علامات مبكرة على الاضطرابات البركانية، مما مكّن السلطات من إجلاء أكثر من 000 56 شخص قبل بدء الانفجار، مما أدى إلى وقوع خسائر في الأرواح على الرغم من النشاط العنيف للبراكان.

وفي الآونة الأخيرة، أتاح تطبيق تكنولوجيات الرصد المتقدمة في أيسلندا إنذارات مبكرة حاسمة لسلسلة الانفجارات على شبه جزيرة ريكيانز، وقد مكّن نشر تكنولوجيا الاستشعار الصوتي الموزع العلماء من توفير تحذيرات تتراوح بين 30 دقيقة وعدة ساعات قبل الانفجارات، مما أتاح الإجلاء في الوقت المناسب واتخاذ تدابير وقائية، وتدل هذه النجاحات على أن الاستثمار في رصد التكنولوجيا ونظم الإنذار المبكر يترجم مباشرة إلى آثار إنقاذ الأرواح وتقليص عدد الكوارث.

الرصد المستمر لبركان (كيليوا) في (هاواي) الذي يصنف كأكبر بركان تهديد في الولايات المتحدة يظهر أهمية نظم الرصد الشاملة المتعددة المستويات، على الرغم من انفجار البركان 2018 الذي تسبب في أضرار كبيرة بالبنية التحتية وتشريد الآلاف من السكان، فإن شبكة الرصد القوية تمكّن العلماء من تتبع تقدم الانفجار وتقديم تحديثات المستمرة لمديري الطوارئ وللجمهور،

بناء المجتمعات المحلية الميسرة من خلال التأهب

وفي حين أن التقدم التكنولوجي في الرصد والإنذار المبكر أمر أساسي، فإن بناء مجتمعات قادرة على التكيف حقا يتطلب نهجا شاملا يجمع بين التكنولوجيا وبين التعليم والتخطيط والمشاركة المجتمعية، ويتوقف نجاح الحد من مخاطر البراكين على عدة عناصر رئيسية تعمل في إطار التنسيق:

Risk awareness and education:] Communities must understand the volcanic hazards they face and the meaning of different alert levels. Educational programs should be ongoing, culturally appropriate, and accessible to all community members, including children, elderly residents, and people with disabilities.

Emergency planning and preparedness:] Comprehensive emergency plans should address eviction routes, shelter locations, communication protocols, and the needs of vulnerable populations. These plans must be regularly updated and tested through drills and exercises.

Community participation:] Engaging communities in monitoring and preparedness activities builds ownership and trust. Community-based monitoring programs, where trained local residents help maintain monitoring equipment or report observations, can enhance monitoring coverage while building local capacity.

التنسيق بين أصحاب المصلحة: ] يتطلب التصدي الفعال للكوارث التنسيق بين العلماء ومديري الطوارئ والمسؤولين الحكوميين وقادة المجتمعات المحلية، ويساعد الاتصال المنتظم والتخطيط المشترك على ضمان فهم جميع أصحاب المصلحة لأدوارهم وعلى العمل معاً بفعالية خلال الأزمة.

الاعتبارات الاقتصادية وتحليل التكاليف والفوائد

ويمثل الاستثمار في نظم رصد البركان والإنذار المبكر نهجا فعالا من حيث التكلفة للحد من مخاطر الكوارث، وفي حين أن إنشاء وصيانة شبكات رصد شاملة يتطلب استثمارات كبيرة في البداية ومستمرة، فإن التكاليف متواضعة بالمقارنة بالخسائر المحتملة الناجمة عن الانفجارات البركانية غير المرصد، ويمكن أن يؤدي الإجلاء الناجح الوحيد إلى إنقاذ الآلاف من الأرواح ومنع بلايين الدولارات من الخسائر الاقتصادية.

وتمتد الفوائد الاقتصادية لرصد البراكين إلى ما يتجاوز الوقاية المباشرة من الكوارث، وتسهم بيانات الرصد في الفهم العلمي للعمليات البركانية، وتدعم تقييمات المخاطر المتعلقة بتخطيط استخدام الأراضي وتطوير الهياكل الأساسية، وتوفر معلومات قيمة لصناعات مثل الطيران والسياحة والزراعة، وفي المناطق البركانية، يمكن أن تدعم نظم الرصد والإنذار المبكر الفعالة التنمية الاقتصادية بالفعل عن طريق الحد من عدم اليقين وتمكين اتخاذ القرارات المستنيرة بشأن الاستثمارات والأنشطة بالقرب من البركان.

وبالنسبة للبلدان النامية والمناطق التي لديها موارد محدودة، يمكن للتعاون الدولي ونقل التكنولوجيا أن يساعدا على إنشاء نظم رصد فعالة بتكلفة أقل، ويمكن لشبكات الرصد الإقليمية المشتركة، ونظم الرصد الساتلية، وتطبيق تكنولوجيات فعالة من حيث التكلفة مثل التعلم الآلي لتحليل البيانات أن يجعل الرصد الشامل للبراكين أكثر سهولة بالنسبة للدول التي تعاني من الموارد.

الأبعاد الأخلاقية والاجتماعية للإنذار المبكر في بركانو

إن نظم الإنذار المبكر في بركانو تثير مسائل أخلاقية واجتماعية هامة يجب النظر فيها بعناية، وينطوي قرار إصدار تحذيرات على تحقيق التوازن بين خطر الإنذارات الكاذبة من العواقب الكارثية المحتملة للتحذيرات المفقودة، ويجب على العلماء ومديري الطوارئ أن يلغيا هذه القرارات الصعبة مع الحفاظ على الثقة والمصداقية العامة.

ويعد الإنصاف في الحصول على الإنذار المبكر شاغلاً بالغ الأهمية آخر، إذ يجب أن تصل نظم الإنذار إلى جميع السكان المعرضين للخطر، بمن فيهم المجتمعات المهمشة، والشعوب الأصلية، والأشخاص الذين لا يحصلون إلا على تكنولوجيات الاتصال الحديثة، وضمان أن تكون الإنذارات مناسبة ثقافياً ومتاحة باللغات المحلية، وأن تكون متاحة للأشخاص ذوي الإعاقة ضرورية للحد من مخاطر الكوارث على نحو منصف.

ويشكل الإبلاغ عن عدم اليقين تحديا آخر، إذ أن النظم البركانية معقدة وغير قابلة للتنبؤ بطبيعتها، ولا يمكن للعلماء في كثير من الأحيان تقديم توقعات نهائية بشأن ما إذا كان البركان سينفجر، أو متى وكيف سينفجر، إذ إن الإبلاغ عن هذا الشك بأمانة مع تحفيز الإجراءات الوقائية المناسبة يتطلب توجيه رسائل دقيقة وإجراء حوار مستمر مع المجتمعات المحلية وصانعي القرار.

البحث عن الرأس: الجيل القادم من رصد البركان

وسيشكل مستقبل نظم رصد البركان والإنذار المبكر من خلال الابتكار التكنولوجي المستمر وتوسيع نطاق التعاون العالمي والاعتراف المتزايد بأهمية الحد من مخاطر الكوارث، وتعود التكنولوجيات الناشئة مثل أجهزة الاستشعار الكمي، ووحدات السواتل المتقدمة، ونظم الاستخبارات الصناعية المتطورة بشكل متزايد إلى زيادة تعزيز قدرتنا على رصد البركانات والتنبؤات.

وسيوفر إدماج رصد البركان مع نظم رصد الأرض الأوسع نطاقاً رؤية جديدة للوصلات بين النشاط البركاني وعمليات نظام الأرض الأخرى، ويمكن فهم هذه الروابط ليس فقط تحسين رصد البركان، بل أيضاً فهمنا الأوسع لكيفية عمل الأرض.

ولعل الأهم من ذلك أن الجيل القادم من نظم الإنذار المبكر بالبراكين يجب أن يعطي الأولوية للاندماج، وأن يكفل لجميع المجتمعات المعرضة للخطر - بغض النظر عن موقعها أو مواردها الاقتصادية - إمكانية الوصول إلى الرصد الفعال والإنذار المبكر، وهذا يتطلب التزاماً متواصلاً من المجتمع الدولي، ونُهجاً مبتكرة لنقل التكنولوجيا وبناء القدرات، والاعتراف بأن الاستثمار في رصد البركان يستثمر في السلامة البشرية والتنمية المستدامة.

ومع تزايد تعرض تغير المناخ والنمو السكاني للمخاطر البركانية في مناطق كثيرة، فإن أهمية نظم الرصد والإنذار المبكر الفعالة ستزداد فحسب، إذ إن استمرار تطوير تكنولوجيات الرصد وتوسيع نطاق التغطية العالمية وتعزيز التأهب للمجتمعات المحلية وتعزيز التعاون الدولي، يمكننا أن نعمل نحو مستقبل لا تزال فيه الانفجارات البركانية، بينما لا تزال الظواهر الطبيعية الخطيرة، لم تعد تؤدي إلى فقدان الحياة والكوارث الكارثية.

For more information on volcano monitoring and safety, visit the USGS Volcano Hazards Program, the World Organization of Volcano Observatories, and the ] UN Office for Disaster Risk Reduction [FLT: real hazards provide valuable resources.]