رصد درجة حرارة المحيطات: أساس مهم لتقييم النظم البيئية البحرية

يُغطي المحيط 70% من سطح الأرض، وهو أكبر نظام بيئي طبيعي على وجه الأرض. ونظرًا لتعقيد البيئة البحرية وتغيرها المستمر، يُعدّ الرصد البيئي والإنذار المبكر في حالات الطوارئ أمرًا بالغ الأهمية. ومن بين هذه الجهود، يُعدّ رصد المعلومات الهيدرولوجية البحرية والتنبؤ بها باستخدام تقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية أمرًا حيويًا لتنمية الموارد البحرية، ونمو الاقتصاد البحري، وحماية النظم البيئية البحرية، وصون الحقوق البحرية.

الرصد عن بعد للبيئة البحرية باستخدام الاستشعار عن بعد

نظراً لاتساع المحيطات وعمقها، فإن أساليب الرصد الأرضية التقليدية غير كافية لتلبية احتياجات رصد البيئة البحرية. توفر تقنية الاستشعار عن بُعد نطاقاً أوسع وكفاءة أعلى من تقنيات المسح التقليدية في معالجة قضايا البيئة البحرية، لما تتمتع به من مزايا فريدة. أولاً، لا تتقيد هذه التقنية بالموقع الجغرافي أو الأحوال الجوية أو العوامل البشرية، ويمكنها تغطية المناطق النائية جغرافياً، والمناطق ذات الظروف البيئية القاسية، والمناطق التي يتعذر فيها إجراء المسوحات الروتينية مباشرةً لأسباب سياسية. ثانياً، يوفر الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية كمّاً هائلاً من المعلومات البحرية، إذ يُتيح صوراً واسعة النطاق لسطح البحر، حيث تغطي كل صورة آلاف الكيلومترات المربعة، وهو ما يُعدّ مفيداً للغاية في مسوحات الموارد البحرية، ورسم الخرائط واسعة النطاق، ورصد التلوث. ثالثاً، يُمكن للاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية رصد تيارات المحيطات، والتغيرات في درجات حرارة سطح البحر، وهجرة الأسماك، وانتقال الملوثات بشكل دوري.

مراقبة درجة حرارة المحيط

في أبحاث البيئة البحرية، تُعدّ درجة حرارة سطح المحيط أحد أهم المؤشرات لرصد البيئة البحرية. تشير درجة حرارة المحيط إلى درجة حرارة مياه البحر، وقد تكون تغيراتها موسمية وسنوية واسعة النطاق، أو محلية محدودة النطاق. ولدرجة حرارة المحيط تأثير كبير على الحياة البحرية والنظم البيئية، وهي عنصر أساسي في أبحاث المناخ البحري. وباستخدام تقنية الاستشعار عن بُعد، يُمكننا الحصول على بيانات عالمية لدرجة حرارة سطح المحيط. ويمكن استخدام هذه البيانات لرصد اتجاهات درجة حرارة المحيط، والتنبؤ بتغير المناخ، وتقييم صحة النظم البيئية البحرية. علاوة على ذلك، يُمكن استخدام بيانات درجة حرارة سطح المحيط لرصد دوران المحيطات والظواهر الجوية المتطرفة، مثل العواصف البحرية.

شركة تشونغكه شيغوانغ للفضاء - مراقبة درجة حرارة المحيط في شيامن

تعتمد عمليات رصد درجة حرارة سطح البحر التقليدية على أساليب القياس اليدوية، وهي مكلفة من حيث القوى العاملة والوقت، ولها تغطية محدودة. تستطيع أقمار الاستشعار عن بعد استخلاص درجة حرارة البحر بدقة من خلال استخراج معلومات الأشعة تحت الحمراء الحرارية من منطقة البحر ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية، ولها مزايا التغطية السريعة وحجم البيانات الكبير والمراقبة المستمرة. تتيح هذه الصور تحليل اتجاهات وأنماط تغير درجات الحرارة، مما يمكّن من التنبؤ بدرجات حرارة المحيطات مستقبلاً، ويوفر بيانات لأبحاث تغير المناخ العالمي. علاوة على ذلك، يوفر رصد درجات حرارة المحيطات معلومات بالغة الأهمية عن الأرصاد الجوية والبيئة البحرية، مما يوفر أساساً لتنمية الموارد البحرية والسلامة البحرية.

تم حساب درجة حرارة سطح البحر في هذه الدراسة باستخدام طريقة النافذة المنقسمة (MCSST). في البداية، حُسبت درجة حرارة السطوع من قيم نطاقي الأشعة تحت الحمراء الحرارية باستخدام معادلة بلانك. ثم، استُخرجت معاملات المطابقة من البيانات المقاسة، وعُوّضت في صيغة طريقة النافذة المنقسمة للحصول على النتيجة. وكما هو موضح في الشكل، كانت درجة حرارة سطح البحر بالقرب من مدينة شيامن أعلى عمومًا في أوائل يوليو، ثم انخفضت في نهاية أغسطس.

من خلال جمع البيانات عبر الاستشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية ودمجها مع خصائص الموجات الكهرومغناطيسية للعناصر البحرية، كدرجة حرارة المحيط وعمقه، والتيارات البحرية، وتضاريس قاع البحر، والملوحة، والأكسجين المذاب، يُمكننا إجراء بحوث معمقة حول تضاريس قاع البحر، ودرجة حرارة المحيط، والعوامل المناخية، والحياة البحرية. وهذا يُتيح لنا فهم التغيرات الديناميكية للنظام البيئي البحري من منظور شامل، مما يُوفر وسائل تقنية جديدة للبحوث البحرية ويفتح آفاقًا جديدة في هذا المجال.

القرن الحادي والعشرون هو قرن المحيطات، وتقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية هي أفضل وسيلة للاستفادة القصوى من البيانات وموارد المعلومات المتاحة. إنها تقنية أساسية ووسيلة مهمة لتحقيق التنمية المستدامة للموارد البحرية والبيئة، وتلعب دورًا لا غنى عنه في مواجهة التغيرات المناخية العالمية، ومسح الموارد، والرصد البيئي، والتنبؤات.