مراقبة درجة حرارة سطح الأرض عن بعد - مساعدة في البحث عن التغير البيئي العالمي

في أبحاث علوم الأرض، تُعدّ درجة حرارة سطح الأرض (LST) متغيرًا بالغ الأهمية. فهي تُستخدم كمدخل في نماذج العمليات السطحية المختلفة، ويُعتبر تحليل بيانات درجة حرارة سطح الأرض عن بُعد أسلوبًا رئيسيًا لتقدير توازن الطاقة السطحية على المستويين الإقليمي والعالمي. تتأثر تغيرات درجة حرارة سطح الأرض بعوامل عديدة، منها التضاريس، والأشكال الأرضية، والغطاء النباتي، والمناخ. ومن خلال رصد البيانات عن بُعد، يُمكننا الحصول على بيانات درجة حرارة سطح الأرض لمناطق وفترات زمنية مختلفة، مما يسمح لنا بدراسة تأثير هذه العوامل على درجة الحرارة، ومن ثم دراسة قضايا مثل تغير المناخ، واستجابات النظم البيئية، والتنمية الحضرية.

مزايا مراقبة درجة حرارة السطح عن بعد

يوفر رصد وتحليل درجة حرارة سطح الأرض باستخدام بيانات الاستشعار عن بُعد مزايا عديدة، منها الدقة المكانية والزمانية العالية، والتغطية الواسعة، والتكلفة المنخفضة. وبفضل قدرة بيانات الاستشعار عن بُعد على جمع معلومات شاملة وسريعة عن درجة حرارة سطح الأرض، يُمكن رصد وتحليل تغيرات درجة الحرارة في الوقت الفعلي على مساحات واسعة. علاوة على ذلك، تسمح الدقة المكانية والزمانية العالية لبيانات الاستشعار عن بُعد برصد خصائص التوزيع المكاني والزماني لدرجة حرارة سطح الأرض. وبالمقارنة مع عمليات الرصد الأرضية التقليدية، تُحسّن أساليب الرصد القائمة على الاستشعار عن بُعد كفاءة الرصد بشكل ملحوظ وتُقلل التكاليف.

شركة CAS Xiguang Aerospace - شنغهاي - انعكاس درجة حرارة السطح

تُعدّ شنغهاي مركزاً اقتصادياً هاماً في بلدي. ومع تطورها الاجتماعي والاقتصادي السريع، كان للتغيرات في تخطيطها العمراني وأنماط استخدام الأراضي تأثير عميق على تطور البيئة الحضرية.من بين التأثيرات البيئية والإيكولوجية المختلفة للتحضر، يرتبط تأثير الجزيرة الحرارية الحضرية ارتباطًا وثيقًا بالتغيرات في الغطاء الأرضي الحضري والأنشطة الاجتماعية والاقتصادية البشرية، وهو ملخص شامل وانعكاس للبيئة الإيكولوجية الحضرية.واستجابةً لذلك، قام فريق شيغوانغ التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بإجراء مراقبة عن بعد لدرجة حرارة سطح الأرض في شنغهاي، وأنشأ خريطة نتائج عكسية.كما هو موضح في الشكل، فإن درجة حرارة السطح في منطقة جينشان ومنطقة سونغجيانغ ومنطقة جيادينغ في شنغهاي أعلى من المعدل الطبيعي، بينما درجة حرارة السطح في منطقة تشونغ مينغ أقل من المعدل الطبيعي. 

△ توزيع الغطاء النباتي في مدينة ووشي في أغسطس 2023

تطبيق واسع النطاق لرصد درجة حرارة سطح الأرض عن طريق الاستشعار عن بعد

تُستخدم حاليًا منتجات درجة حرارة سطح الأرض المُستمدة من الاستشعار عن بُعد على نطاق واسع في الرصد البيئي، ورصد الجفاف، ورصد أضرار الصقيع، وإدارة موارد المياه الزراعية، والوقاية من حرائق الغابات. وتُعد جودة بيانات درجة حرارة سطح الأرض بالغة الأهمية لنتائج محاكاة وتوقع مختلف العمليات التي تحدث على سطح الأرض. ففي رصد الجفاف الزراعي والشذوذ الحراري، تُستخدم بيانات درجة حرارة سطح الأرض طويلة الأجل غالبًا للحصول على المتوسطات التاريخية، وتُستخدم كمرجع لتقييم الجفاف أو الشذوذات. وفي رصد البيئة الحرارية، تُعد درجة حرارة سطح الأرض المعيار الأكثر دلالة على الاختلافات المكانية في البيئة الحرارية، ولذلك فهي تُستخدم على نطاق واسع في رصد تأثير الجزر الحرارية الحضرية على مختلف المستويات. وفي أبحاث التغير المناخي العالمي، تُمثل المعايير التي تُحدد شدة ومدى بيانات درجة حرارة سطح الأرض، والمستخرجة من بيانات درجة حرارة سطح الأرض طويلة الأجل، مجالًا جديدًا لتطبيقات منتجات بيانات درجة حرارة سطح الأرض في السنوات الأخيرة. ومع استمرار تحسين منتجات بيانات درجة حرارة سطح الأرض العالمية من حيث الدقة المكانية والزمانية، والدقة، والنطاق الزمني، وتكامل التغطية، ستلعب درجة حرارة سطح الأرض دورًا متزايد الأهمية في أبحاث التغير المناخي العالمي.

لا تزال عمليات رصد وتحليل درجة حرارة سطح الأرض باستخدام بيانات الاستشعار عن بُعد تواجه تحديات عديدة. أولًا، تؤثر جودة ودقة بيانات الاستشعار عن بُعد بشكل كبير على نتائج رصد درجة حرارة سطح الأرض. لذا، تتطلب معالجة البيانات عناية فائقة في تصحيحها وإزالة التشويش لتحسين دقة نتائج الرصد. ثانيًا، يتطلب تفسير بيانات درجة حرارة سطح الأرض وتطبيقها تحليلًا شاملًا بالاقتران مع العوامل البيئية الأخرى للحصول على معلومات أكثر اكتمالًا. علاوة على ذلك، يجب دمج رصد وتحليل درجة حرارة سطح الأرض مع الملاحظات الميدانية ومحاكاة النماذج للتحقق المتبادل والتكامل، مما يعزز موثوقية وفعالية نتائج الرصد.