رصد تركيز الكلوروفيل عن طريق الاستشعار عن بعد - أساس مهم لحماية موارد المياه واستعادتها
تُعدّ المسطحات المائية الداخلية عنصرًا أساسيًا في النظم البيئية الطبيعية التي يعتمد عليها الإنسان للبقاء والتطور، إذ تؤدي دورًا لا غنى عنه في إمدادات المياه، ومكافحة الجفاف والفيضانات، والنقل والملاحة، وتنظيم المناخ، وتوفير الموائل للكائنات الحية، والحفاظ على التنوع البيولوجي. في السنوات الأخيرة، وتحت تأثير الأنشطة البشرية وتغير المناخ، واجهت موارد المياه الداخلية والبيئة المائية والنظم البيئية المائية درجات متفاوتة من المشكلات والتهديدات. ويُعدّ التخثث وما ينتج عنه من ازدهار الطحالب من أبرز مشكلات التلوث في المسطحات المائية الداخلية، وقد حظي التوازن بين تنمية مستجمعات المياه والتنسيق البيئي باهتمام متزايد من الجهات المعنية.
مراقبة تركيز الكلوروفيل عن بعد
يستخدم العديد من الباحثين، محلياً ودولياً، بيانات الاستشعار عن بُعد حالياً لرصد تركيزات الكلوروفيل أ في الأنهار الداخلية والبحيرات الكبيرة ومناطق الخزانات والمسطحات المائية الحضرية الصغيرة. وتكتسب هذه الطريقة القائمة على الاستشعار عن بُعد لرصد تركيزات الكلوروفيل أ في المسطحات المائية الداخلية أهمية عملية بالغة في تعزيز إدارة البيئة المائية للمستجمعات المائية، ومكافحة مصادر التلوث، وبناء حضارة بيئية مستدامة.
الكلوروفيل-أ هو عنصر أساسي لعملية التمثيل الضوئي في البكتيريا الزرقاء، ومحتواه مستقر نسبيًا في العوالق، مما يسهل تنقيته وتحليله في ظروف المختبر.يمكن أن يوفر قياس محتوى الكلوروفيل أ في المسطحات المائية تقييمًا أوليًا لدرجة التخثث، مما يسمح بفهم أفضل لجودة المياه.لذلك، فإن الرصد الديناميكي لتركيز الكلوروفيل أ في المسطحات المائية الداخلية على مدى فترة طويلة من الزمن هو شرط أساسي مهم لحماية واستعادة موارد المياه الأرضية.

شركة CAS Xiguang Aerospace - انعكاس تركيز الكلوروفيل
عندما تدخل أشعة الشمس سطح المسطحات المائية الداخلية من الغلاف الجوي، تحدث ظواهر بصرية كالانعكاس والانكسار والامتصاص عند سطح الماء. وتتحدد الخصائص الطيفية للمسطح المائي التي يلتقطها المستشعر بشكل أساسي بخصائصه البصرية، وتركيب المواد الموجودة فيه، والظروف الجوية، وزاوية تصوير المستشعر. وخلال مرور ضوء الشمس عبر الغلاف الجوي وصولاً إلى سطح الماء، يتشتت جزء صغير منه بفعل الغلاف الجوي، بينما يصل الجزء الأكبر إلى سطح الماء. وينعكس معظم الضوء النافذ إلى سطح الماء، ويدخل الجزء المتبقي إلى المسطح المائي.
العلاقة الوظيفية بين نطاق الضوء المرئي والانعكاس الطيفي للماء عالي النقاء تكاد تكون خطية. وعند وجود مواد أخرى في الماء النقي، يتغير منحنى الانعكاس.باعتبارها مادة ذات حساسية بصرية عالية، تُظهر مادة الكلوروفيل أ قممًا أو قيعانًا مقابلة في منحنى الطيف المائي عند تغير تركيزها. وبناءً على دراسة الطيف المميز للكلوروفيل أ، يُمكن تحقيق رصد وتوقع تركيز الكلوروفيل أ في الماء باستخدام تقنية الانعكاس.


شركة CAS Xiguang Aerospace - انعكاس تركيز الكلوروفيل
تُظهر الصورة أعلاه نتائج تركيز الكلوروفيل أ في خليج بوهاي، والتي حصل عليها فريق شيآن للفضاء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم من خلال عملية عكسية. كما هو واضح في الصورة،يكون تركيز الكلوروفيل أ بالقرب من الشاطئ أعلى بكثير من تركيزه في المياه البعيدة عن الشاطئ.

تعتمد البيانات المستخدمة حاليًا في رصد تركيز الكلوروفيل أ في المسطحات المائية الداخلية عن بُعد بشكل رئيسي على مصادر الصور التقليدية، مثل الصور متعددة الأطياف والصور فائقة الطيف. وبالمقارنة مع البيانات متعددة الأطياف التقليدية، تتميز أجهزة الاستشعار فائقة الطيف بنطاقات أكثر، وعرض نطاقات أضيق، ودقة طيفية محسّنة بشكل ملحوظ، مما يجعلها مصدرًا مثاليًا لبيانات تحليل جودة المياه الداخلية. ومع تطور نظرية الطيف وطرق التحليل، تكتسب الصور فائقة الطيف أهمية متزايدة وتُستخدم على نطاق واسع في رصد جودة المياه الداخلية عن بُعد.

