تساعد أقمار مراقبة الأرض في مراقبة تطور الحرائق العملاقة في الأمازون
– أخبار 24 أغسطس 2019 –
تشهد غابات الأمازون المطيرة حرائق هائلة ، مما يولد توترات غير مسبوقة حول المناخ والعلاقات الدولية.
الدخان والحرائق من غابة الامازون المطيرة في البرازيل مأخوذة من الفضاء في 20 أغسطس 2019
أرسل رائد الفضاء الفرنسي جان فرانسوا كليروي ، الذي كان في الفضاء ثلاث مرات على متن مكوك الفضاء الأمريكي ، الرسالة التالية إلى From Space With Love.
“من الفضاء ، تغطي نظرة رواد الفضاء مجال رؤية كبيرًا للغاية ، مما يسمح لنا بتقدير مدى الظواهر الطبيعية والبشرية المنشأ على نطاق عالمي.
ربما تكون حالة حرائق الغابات هي الأكثر لفتًا نظرًا لأن هذه الحرائق يمكن إدراكها على بعد أكثر من 2000 كم ولأنها تحركنا بسبب تأثيرها المدمر للقوى الحيوية لنظامنا الإيكولوجي ، والتي يمكن إدراكها مباشرةً بالعين المجردة.
تعد الغابات حيوية ليس فقط بسبب التنوع البيولوجي الغني الذي تحتويه ، ولكن أيضًا لأنها ، بعد المحيط العالمي ، هي المصدر الثاني للأكسجين الذي نتنفسه وامتصاص ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد غازات الدفيئة. الاحتباس الحراري يلعب دورا رئيسيا في ظاهرة الاحتباس الحراري “.
التركيز على الأقمار الصناعية لمراقبة الأرض
من بين العديد من الأقمار الصناعية التي يتم إطلاقها كل عام ، هناك دائمًا على الأقل بعضها يُستخدم لمراقبة الأرض لأغراض تجارية أو عسكرية ، ولكن أيضًا لأغراض علمية. في عام 2018 ، كان هناك 82 قمرا صناعيا للأرصاد الجوية و 62 قمرا صناعيا مخصصا لعلوم الأرض ، سواء كانت دراسة للمحيطات أو القمم الجليدية القطبية أو الغلاف الجوي أو حتى الكتلة الحيوية.
منذ الخمسينيات ، تمكنت الأقمار الصناعية من التنبؤ بالطقس
يساعدنا الارتفاع على فهم التعقيد المذهل لكوكبنا بشكل أفضل. حتى قبل عصر الفضاء ، دفعهم فضول الرجال إلى تعليق الكاميرات على البالونات ، أو حتى الحمام ، لمعرفة الأشياء التي تبدو من هناك. الصورة الأولى التي التقطت من الفضاء كانت بصاروخ أمريكي V2 أطلق من نيو مكسيكو. منظور جديد يهتم بالطبع بالجيش ولكن أيضًا بعلماء المناخ. في النهاية ، هذه الأداة التي وعدتهم بإلقاء نظرة عامة على العديد من الظواهر الأرضية.
وهكذا تم استغلال إمكانات الأقمار الصناعية لدراسة الأرض بسرعة كبيرة في وقت مبكر من عام 1957. واستخدمت إشارات الراديو التي بعث بها سبوتنيك للتحقيق في أيونوسفير كوكبنا. وبعد مرور عام ، أقلعت إكسبلورر ، أول قمر صناعي أمريكي ، على متن عداد جيجر. أوضحت بياناتها أن الأرض محاطة بحزام إشعاعي مكثف ، حزام Van Allen.
في عام 1959 ، وضعت Vanguard 2E في المدار مع أدوات القياس. كانت مهمتها قياس الغطاء السحابي في الجزء المضيء من الكرة الأرضية لمدة أسبوعين. ثم ساعدت هذه البيانات في تحسين نماذج التنبؤ بالطقس. في العام التالي ، عقدت وكالة ناسا شراكة مع وكالات حكومية أمريكية أخرى لدفع هذه الفكرة إلى الأمام.
تم تجهيز كل من الأقمار الصناعية لسلسلة TIROS التي بدأت العمل في عام 1960 بكاميرات اثنين قادرة على التقاط الصور بالأبيض والأسود. من عام 1962 ، بدأت وكالات الطقس في جميع أنحاء العالم في استخدام هذه الصور لتحسين توقعاتهم. وهكذا كان من الممكن رؤية كتل السحابة ككل ، مما ساعد على فهم عملها. إذا كان يُعتقد أن أول سواتل للأرصاد الجوية تستخدم عمليًا ، فقد ساعدت على مر السنين والعقود على إبراز الظواهر المزعجة.
الأقمار الصناعية أكثر وأكثر تعقيدا لمضاعفة الملاحظات
من عام 1964 ، بدأت الولايات المتحدة في إطلاق الجيل الثاني من أقمار الأرصاد الجوية ، وهي سلسلة تسمى نيمبوس. لقد تم تجهيزها بجناح فعال أكثر اكتمالا. لم يكن فقط الغيوم التي تم رصدها ، ولكن أيضًا القمم الجليدية القطبية أو مستويات الغازات المختلفة في الغلاف الجوي.
في أواخر السبعينيات ، بدأ نيمبوس في الإبلاغ عن ملاحظات مثيرة للقلق. يميل الأوزون الجزيئي إلى التراكم في طبقة من الغلاف الجوي على ارتفاع 25 كم ، وهي ظاهرة غير مرئية ولكنها حيوية للحياة على الأرض. يحجب الأوزون معظم أشعة UVB و UVC الخطيرة للشمس. أظهرت بيانات Nimbus أن هناك ثقبًا متزايدًا يتشكل في طبقة الأوزون أعلى قارة القطب الجنوبي مباشرةً. أدت هذه الملاحظات إلى فرض حظر على بعض الغازات المفلورة خلال التسعينيات.
تقع دراسة المناخ من الفضاء في قلب مهمات سواتل رصد الأرض
خلال النصف الثاني من القرن العشرين ، أصبح من الواضح أن الأنشطة البشرية كان لها تأثير متزايد الأهمية على الطبيعة. الاحترار العالمي ، التصحر ، ارتفاع مستوى سطح البحر أو تلوث الهواء ، الظواهر العالمية ليس من السهل دائمًا تقديرها من الأرض.
دفع هذا ناسا لإطلاق برنامج EOS في عام 1997. الفكرة لم تعد لدراسة الأرصاد الجوية ، ولكن المناخ ككل وتطوره طويل الأجل. تقوم وكالة الفضاء الأوروبية أيضًا بتنفيذ برنامج مماثل. نحن لا ندرك ذلك دائمًا ، ولكن ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية تنشطان كثيرًا في هذا المجال. على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، وضعت وكالتان الفضاء في المدارات عشرات الأقمار الصناعية المخصصة لهذه المهمة.
أقمار رصد الأرض تشهد تغير المناخ
هذه الأقمار الصناعية هي مصدر للمعلومات لا يمكن الاستغناء عنه لدراسة تغير المناخ. معظمهم متخصصون في دراسة مشاكل معينة. مع حظر مركبات الكربون الكلورية فلورية لحماية طبقة الأوزون ، يظل مراقبًا عن كثب ، على سبيل المثال. منذ عام 1991 ، أطلقت ناسا ما لا يقل عن ستة مراصد لإنجاز هذه المهمة ، وأحيانًا بأخبار سارة.
في عام 2018 ، أبلغ القمر الصناعي Aura عن بعض علامات التحسن. يبدو أن كمية الكلور في الغلاف الجوي الموجودة في المنطقة القطبية الجنوبية آخذة في التناقص ، مما يؤدي إلى انخفاض الثقوب الموسمية في طبقة الأوزون بنسبة 20٪ مقارنة بعام 2005. وهذا للأسف معزول تمامًا مقارنة بالبيانات الأخرى التي أبلغت عنها سواتل رصد الأرض لنا.
في عام 2010 ، أطلقت ESA CryoSat-2 ، وهي مهمة مكرسة بالكامل لدراسة القمم الجليدية القطبية. خلال السنوات الثلاث الأولى في المدار ، شهد القمر الصناعي ذوبان 500 مليار طن من الجليد ، فقط لقارة القطب الجنوبي. تراقب وكالة الفضاء الأوروبية القارة البيضاء منذ أكثر من 25 عامًا باستخدام أقمار ERS-1 و ERS-2 و ENVISAT و CryoSat. أظهر هذا الرصد طويل الأجل أن الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا يجري تكريره بسرعة عالية ، وهو أحد المساهمين الرئيسيين في ارتفاع منسوب مياه البحر.
على جانب القطب الشمالي ، لدى ناسا بيانات تعود إلى عام 1979 والأخبار ليست أفضل. تراقب وكالة الفضاء الأمريكية باستمرار الحد الأدنى للمساحة التي يشغلها الجليد في كل صيف. 6.5 مليون كيلومتر مربع في أواخر السبعينيات و 4.15 مليون كيلومتر مربع في صيف 2018.
تقوم أقمار مراقبة الأرض بإدخال الديمقراطية إلى خرائط الأقمار الصناعية
وعلى نحو مماثل ، تراقب وكالة الفضاء الأمريكية القارات منذ عام 1972 بمسلسلها الفضائي لاندسات. على سبيل المثال ، يعد Landsat 7 مسؤولًا عن معظم الصور التي تعثر عليها في خرائط Google. في الأصل ، تم تصميم هذه الأقمار الصناعية لإرضاء رسامي الخرائط ووزارة الزراعة.
على سبيل المثال ، اكتشفوا جزيرة مجهولة قبالة كندا ، والمعروفة الآن باسم جزيرة لاندسات. لكن هذه الأقمار الصناعية ساعدت أيضًا في تحديد التغييرات الأقل تافهة ، مثل إزالة الغابات في أمريكا الجنوبية أو تصنيع التربة في جميع أنحاء الكوكب.
البيانات التي تم جمعها حول الغلاف الجوي تشهد على تعقيد الأرض
مراقبة الأجواء لا تجلب أخبارًا أفضل بكثير. ثاني أكسيد النيتروجين مركب سام وملوث. إنه يساهم في تحمض الأمطار والمياه العذبة. لا شك أن عمليات رصد القمر الصناعي Aura التي تمت بين عامي 2005 و 2014 تشير إلى أن انبعاثات ثاني أكسيد النيتروجين ترتبط ارتباطًا وثيقًا بوجود مجموعات بشرية عالية التصنيع.
على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون أقل خطورة من وجهة النظر الكيميائية ، فإنه يساهم بشكل كبير في تأثير الدفيئة. إن القمر الصناعي OCO-2 الذي يعمل منذ عام 2014 مكرس بالكامل لدراسة توزيع وتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. في عام 2017 ، سجل المرصد أعلى المعدلات لمدة ألفي سنة على الأقل.
ويعتقد أن هذه السجلات ترجع جزئياً إلى ظاهرة الطقس في ظاهرة النينيو في موسم 2015-2016 والتي تسببت في الجفاف في أجزاء من أمريكا الجنوبية وإفريقيا وإندونيسيا ، مما أدى إلى تباطؤ نمو النبات وبالتالي احتجاز الكربون. هذا يولد 2.5 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون أكثر في الجو. هذا مثال نموذجي على التعقيد المذهل لكوكبنا.
تساعد أقمار الجيل الجديد على فهم أفضل للظواهر الأرضية
إذا أردنا الحصول على فرصة للحفاظ على الأرض ، يجب أن نفهمها. في هذا الجانب ، تعد بعثات مراقبة الأرض ESA و NASA المستقبلية في المستقبل بالتقدم الكبير. يقوم برنامج مراقبة الأرض الأوروبي المسمى كوبرنيكوس حالياً بنشر سلسلة مهام الحارس. ستساعد هذه الأقمار الصناعية من الجيل الجديد على تحسين مراقبة استخدام الأراضي ، ومراقبة جودة الهواء ، ورفع مستويات سطح البحر.
ستستأنف مهمة EarthCARE ، التي ستنطلق في عام 2021 ، أعمال أول قمر صناعي لرصد الأرض ، وتراقب السحب. هذه المرة ، ليست مسألة تقييم الغطاء السحابي للتنبؤات الجوية. يجب أن يساعدنا برنامج EarthCARE في فهم كيفية مساهمة الغيوم في ارتفاع حرارة الكوكب وتبريده. إنها تعكس بعض ضوء الشمس ، الذي يميل إلى تبريد الأرض. لكنهم أيضًا يصطادون بعضًا من إشعاعات الأشعة تحت الحمراء التي تدفئه. تلعب الغيوم دورًا حيويًا في مناخ الكوكب وقد بدأنا للتو في فهمه. لهذه الأسباب ، يُنظر إلى EarthCARE على أنها مهمة ذات أولوية عالية.
من جانبها ، تعد ناسا ، من بين أشياء أخرى ، القمر الصناعي PACE ، الذي سيتفقد تبادل ثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات. هذا من شأنه أن يساعد على سبيل المثال في فهم ظاهرة ازدهار الطحالب ، وهي حلقات من النمو السريع للغاية لبعض أنواع الطحالب المرتبطة أحيانًا بالتلوث. ستواصل وكالة الفضاء الأمريكية أيضًا مراقبتها عن كثب لطبقة الأوزون من خلال مجموعة أدوات OMPS المثبتة على سلسلة أقمار JPSS الجديدة.
تبرر البيانات التي يتم جمعها بواسطة أقمار مراقبة الأرض الأموال التي يتم إنفاقها
حتى إذا كانت معرفتنا تتقدم كل عام ، فإن الطريقة التي يعمل بها مناخ الأرض لا تزال تثير الكثير من الأسئلة. لهذا السبب تسمع غالبًا نسخًا مختلفة تمامًا عن مستقبل مناخ الكوكب. تتنبأ بعض النماذج بارتفاع درجات الحرارة الإجمالية بمقدار درجتين مئويتين بحلول عام 2100 ، بينما تتنبأ النماذج الأخرى بارتفاع درجات الحرارة الكلية بمقدار 4 درجات مئوية. ومع ذلك ، من الضروري تحسين هذه النماذج لأن مستقبلنا يعتمد عليها.
يتهم بعض الناس وكالات الفضاء بإهدار الأموال التي يمكن استخدامها على الأرض. ومع ذلك ، فإنه يتجاهل كيف تكون وكالات الفضاء في طليعة الكفاح ضد تغير المناخ والتلوث المرتبط بالبشر. دون أن يتمكنوا من عكس الاتجاه ، فهم يشاركون إلى حد كبير في فهم هذه العمليات.
Images by NASA/JPL-Caltech/ESA/NASA’s Scientific Visualization Studio, Key and Title by Eric Fisk [Public domain]/CIRA/NASA’s Goddard Space Flight Center/Jefferson Beck
مصادر
