رمال تجري من تحتها الأنهار! الصور الفضائية تكشف ماضي الصحراء العربية وتنبه الى أخطار المستقبل. الدكتور فاروق الباز، مدير مركز أبحاث الفضاء في جامعة بوسطن الأميركية، كتب هذا المقال لـ"البيئة والتنمية" موضحاً إمكانات استخدام صور الأقمار الاصطناعية لاستثمار الطبيعة العربية وثرواتها بطرق كفوءة وفي تنمية قابلة للاستمرار

 البيئة الصالحة من أهم ركائز الحضارة. فالانسان المتحضر يسعى دائماً لنظافة البيئة المحيطة به ويعامل كل ما خلقه الله باحترام وعدل ومساواة. تكثر أمثلة ذلك في تاريخ البشرية. ففي مصر القديمة، على سبيل المثال، لم يكن مسموحاً بمقابلة الآلهة بعد الممات إلا لمن استطاع القول: "لم أقطع شجرة ولم ألوث النهر". كذلك فان أجدادنا العرب في أوج حضارتهم اهتموا بجمال ما يحيط بهم ونظافته ورونقه، وكان أول نظام للصرف الصحي في مدينة ذاك الذي أنشأوه في غرناطة باسبانيا قبل 12 قرناً من الزمان.

خلال العقود الثلاثة الماضية بدأ اهتمام ملحوظ ببيئة الأرض، وخاصة من هيئة الأمم المتحدة. سبب ذلك هو التعرف على أن ما تقوم به دولة أو جماعة في مكان ما يمكن أن يؤثر على بيئة الأرض بأكملها، مثل زيادة ثاني اوكسيد الكربون في الغلاف الجوي نتيجة إحراق الفحم أو النفط لانتاج الطاقة. لذلك تم الاتفاق العالمي على مشاركة الدول والجمعيات الأهلية في متابعة ومعالجة ما يحصل محلياً، لأن ذلك يصحّ أن يكون له أثر عالمي.

في العالم العربي أمثلة كثيرة لنجاح برامج إصلاح البيئة، مثل إزالة المخلفات وزراعة الصحراء والحد من الاصدارات الضارة من المصانع وما اليها. هذه البرامج تعود بالنفع وتؤمن مستقبل البيئة لكي تستمتع الأجيال القادمة ببيئة نظيفة تتيح الابداع في العمل والمشاركة العربية في مسيرة الحضارة. في الوقت نفسه، يجب أن يستمر الجهد في هذا المجال، لأن البيئة الصالحة تستدعي المتابعة الدائمة لكل ما يحصل والاستمرار في تحسين الوضع كلما أمكن ذلك.

ويتصف العالم العربي بالبيئة الصحراوية حيث يقل المطر لندرة السحب. وكان رواد رحلات "أبولو" لاستكشاف القمر يذكرون أن المنطقة العربية هي الوحيدة في الكرة الأرضية التي تظهر تضاريسها واضحة جلية من الفضاء الخارجي، وذلك لقلة ما يغطيها من سحب (الشكل 1). لذلك يجب ان نفهم الصحراء ـ كيف تكونت وكيف تغيرت مع الزمن ـ لكي نتعلم كيف نتعامل مع بيئتنا الجافة وكيف نستخدم ثرواتها الطبيعية أحسن استخدام ودون الاضرار بها.

تؤهل لنا صور الفضاء التعرف على الوضع الحالي في اليابسة والمناطق الساحلية، وخاصة في المناطق الصحراوية. سبب ذلك هو أن الصورة الفضائية تغطي مساحة شاسعة وتوضح الفارق بين اليابسة العارية وتلك التي تغطيها نباتات طبيعياً أو من زراعة الانسان.

الصور الفضائية تساهم كثيراً في متابعة المتغيرات في البيئة، وذلك لوجود صور تغطي كل اليابسة منذ أوائل السبعينات. ويمكن مقارنة صور قديمة مع أخرى حديثة للتعرف على ما حصل من تغييرات في الفترة ما بين الصورتين. مثلاً، يمكن التعرف على ما تغير نتيجة فيضان أو سيل جارف أو زلزال أثر على مدن أو قرى، أو على ما نتج من تسرب النفط من ناقلة في خليج أو في أعالي البحار. كل هذه التغييرات البيئية، أكانت طبيعية أو من صنع الانسان، يمكن التعرف على مكانها ونتائجها.

تعطينا دراسة لمنطقة دلتا وادي النيل مثالاً حياً في كيفية تحديد التغير البيئي خلال سنوات عديدة. قبل هذه الدراسة لم تكن المساحة المزروعة في دلتا النيل معروفة بدقة. كذلك لم تكن هناك أرقام يعتمد عليها بالنسبة للأراضي الخصبة التي زحف عليها العمران (الشكل 2).

تمت معالجة صور الفضاء لمنطقة دلتا النيل والصحراء المحيطة بها في عام 1972 ثم مقارنتها مع صور للمنطقة ذاتها في عام 1990. تقوم بمثل هذه العملية أجهزة الكومبيوتر المتقدمة من خلال برنامج "تحديد التغيير"، الذي يوضح الأماكن التي حصل فيها تغيير في الوقت بين الصورتين حصراً. وبعد التعرف على الأماكن التي حصل فيها التغيير، يمكن تمييزها بألوان تختلف عما حولها.

سمحت هذه الدراسة بتحديد المساحة المزروعة بدقة 100 متر مربع (وهي الدقة التعبيرية لصور القمر الاصطناعي "لاندسات" في سنواته الأولى كما سوف يرد لاحقاً). كذلك أوضحت مقارنة صور 1972 مع مثيلاتها في 1990 كل المناطق التي زحف عليها العمران خلال 18 عاماً.

المهم في هذا المثل أن التعرف على الوضع البيئي وما حصل فيه من تغييرات خلال 18 عاماً تم خلال أشهر فقط وبدقة أكثر وكلفة أقل من إجرائه بالعمل الميداني بواسطة أعداد كبيرة من الموظفين. كما أن مساحة الأراضي المستصلحة على جانبي الدلتا باتت واضحة جلية، فاللون الأحمر يمثل الأراضي المزروعة عام 1972 واللون الأزرق ما أضيف اليها حتى عام 1990. ولا شك أن وصول المعلومات بدقة وبسرعة الى آخذ القرار يهيئ أخذ القرار السليم، مثل الحد من الزحف العمراني على الأراضي الخصبة الصالحة للزراعة.

عرف الكثير عن تصوير الأرض من الفضاء من خلال الرحلات التي قامت بها المركبات الفضائية المأهولة "جيمينني" و"أبولو" و"سكاي لاب" وأبولو ـ سيوز"، بالاضافة الى رحلات مكوك الفضاء. وتم التقاط صور هذه المهام غالباً بآلات تصوير ركزت على التضاريس المهمة أو الظواهر البارزة. وأدخل برنامج "لاندسات" غير المأهول أسلوب التصوير الرقمي من الفضاء عام 1972. وفي حالة التصوير الرقمي باستخدام الأقمار الاصطناعية غير المأهولة، يتم نقل بيانات الصور الى محطات استقبال أرضية لمعالجتها وتوزيعها على المتخصصين من أجل تحليلها.

للحصول على بيانات من مدار الأرض، تحلق المركبات الفضائية المأهولة وغير المأهولة في مدارات عالية ومتوسطة ومنخفضة. وقد تركت المدارات العليا للأقمار الاصطناعية غير المأهولة الخاصة بالطقس، مثل "ميتيوسات" التابع لوكالة الفضاء الاوروبية. ويتم دفع هذه الأقمار الى ارتفاع يصل الى 36 ألف كيلومتر فوق سطح الأرض، حيث تعادل سرعة الأقمار الاصطناعية سرعة دوران الأرض حول محورها. ويطلق على هذه الأقمار اسم "الاقمار الثابتة أرضياً"، بمعنى أنها تظل مستقرة فوق نقطة معينة على سطح الأرض للحصول على صور متعاقبة ونقلها ساعة بساعة.

وفي الارتفاعات المنخفضة، يتم وضع معظم أقمار المهام الفضائية المأهولة في مدارات تراوح بين 150 كيلومتراً و300 كيلومتر فوق سطح الأرض. فعلى سبيل المثال، يصل الارتفاع الذي يعمل فيه مكوك الفضاء الى نحو 300 كيلومتر. ومن هذا الارتفاع تظهر الصور تفاصيل غاية في الدقة، مثل تلك الخاصة بالكاميرات ذات الاطار الكبير، التي تتميز صورها بدرجة وضوح لمساحة قدرها عشرة أمتار.

أما المدارات المتوسطة الارتفاع، فتراوح بين 700 و1000 كيلومتر فوق سطح الأرض، وهي المنطقة التي تضم معظم الأقمار الاصطناعية غير المأهولة الخاصة بالتصوير. وعلى سبيل المثال، تحلق الأقمار التي تدور فوق الدائرة القطبية والتابعة لوكالة البحار والجو الوطنية في الولايات المتحدة على ارتفاع بين 835 و870 كيلومتراً، أما المدارات شبه القطبية لأقمار "لاندسات" فيصل أقصى ارتفاع لها الى 920 كيلومتراً، في حين تعمل أقمار التصوير الرقمية الفرنسية "سبوت" على ارتفاع 830 كيلومتراً أو أقل.

تستخدم صور الأقمار الاصطناعية العالية الوضوح لتحديد اتجاهات الطبقات التكتونية الرئيسية وأنواعها، والوحدات الصخرية، ومعالم أحواض صرف المياه. وبناء على هذه المعلومات يتم إعداد خرائط كثافة الشقوق في الصخور ومياه الصرف لكي تسمح بالفصل بين المناطق التي تتركز فيها قنوات الصرف وسماتها (تركيزاً عالياً أو متوسطاً أو منخفضاً). وتستخدم خرائط صرف المياه كأساس لاجراء تحليل كمي ونوعي لأحواض الصرف باستخدام أدوات تحليل أنظمة المعلومات الجغرافية. كما يتم الحصول من برنامج آلي على تقارير بشأن الملامح، مثل طول مسافة الصرف لكل حوض تصريف أو لكل رقم في ترتيب المجرى، وتستخدم هذه التقارير لتحليل العلاقات مع الملامح الجيولوجية المختلفة.

ويمكن للعلاقات بين الفوالق والشقوق، كما تم مسحها باستخدام صور الأقمار الاصطناعية، وبين أنظمة الكشف عن طبقات تحت سطح الأرض، أن تساعد أيضاً على تحديد طبيعة وخصائص مجموعة الشقوق وإمكانية احتفاظها بمياه جوفية، وكذلك على تحديد العلاقات بين مجموعات بيانات الفوالق والينابيع والآبار.

وتعتبر عملية إعداد الخرائط الكونتورية، التي تصف عملية الصرف وكثافة الفوالق والشقوق لكل وحدة في منطقة ما، المرحلة التالية من مراحل ربط أنظمة المعلومات الجغرافية.

يستطيع رادار التصوير المحمول على مكوك الفضاء التقاط صور التضاريس المتنوعة، بما فيها الصدوع والصخور الناتئة والكثبان الرملية. ومن بين التضاريس التي تم الكشف عنها قنوات مائية تعود لنهر قديم، ومجار لجداول مائية قديمة مدفونة تحت الرمال على عمق خمسة أمتار في الجزء الجنوبي الغربي من الصحراء الغربية في مصر بالقرب من الحدود مع السودان، وفي ليبيا، ومثيلات لها في شبه الجزيرة العربية (الشكل 6).

حثت هذه النتائج الاهتمام بالبحث عن دليل جديد على وجود قنوات نهرية مدفونة تحت الرمال، وتحقيق توثيق أفضل لأزمنة فترات الأمطار الغزيرة. وقد سجلت أجهزة رادار التصوير الفضائي صوراً لعدد كبير من الأنهار والجداول في شرق الصحراء الكبرى، وكذلك في الجزء الشرقي من شبه الجزيرة العربية، وتحديداً في إمارة دبي بالقرب من جبال عُمان. وعلاوة على ذلك أجريت عمليات قياس إضافية لأزمنة الفترات المناخية الرطبة الماضية في شرق الصحراء الكبرى.

وبناء على التوثيق الذي تم عن طريق التأريخ بالكربون المشع والاستكشافات الأثرية، يمكن القول بأن الصحراء العربية مرت بفترة رطوبة أشد إبان الحقبة الهولوسينية المبكرة والوسطى، أي منذ ما بين 10.000 و5,000 عام مضى. وقبل ذلك تعاقبت دورات الجفاف والرطوبة الى ما قبل 500,000 عام.

وتدعم هذه النتائج الزعم القائل بأن فترات الأمطار الغزيرة الماضية في صحارى شمال أفريقيا وشبه الجزيرة العربية تناظر فترات فاصلة بين الدورات الجليدية في الشمال. وتشير نتائج تأريخ العمر والعلاقات الميدانية الى أن أقدم بحيرة وأقدم كربونات مياه جوفية مترسبة كانت أكثر كثافة من تلك المنتمية الى الفترات الأحدث، والى أن كربونات الفترات الرطبة المتأخرة تمركزت جغرافياً في القنوات المدفونة والمنخفضات.

في أي نظرية تتعلق بنشأة الرمال وتطور أشكال الكثبان الرملية عبر الزمان والمكان، لا بد من توضيح حقيقة أن تجمعات الكثبان الرملية في الصحراء العربية، كما في غيرها من الصحارى، توجد في المنخفضات الطوبوغرافية أو قربها. وهناك ملاحظتان لا بد من أخذهما في الاعتبار. الأولى هي أن الرياح في هذه الصحراء تنتقل باتجاه الجنوب معظم أشهر السنة، باستثناء المناطق التي تعترضها النتوءات الطوبوغرافية. وكما هي الحال في شرق الصحراء العربية، تقاس أنماط الرياح عن طريق محطات الأرصاد الجوية، أو تستنبط من خلال أشكال الكثبان الرملية ومعدلها. أما الملاحظة الثانية فهي أن الرمال في حقول الكثبان الرملية تتألف غالباً من حبيبات كوارتز دائرية الشكل. وتتكون الصخور المكشوفة الواقعة شمال بحار الرمال من الحجر الجيري الذي لا يمكن أن يكون مصدراً للكميات الضخمة من الرمل الكوارتزي الموجود في تلك البقاع.

هاتان الملاحظتان تقللان من الاحتمال القائل بأن أصل الغالبية العظمى من الرمال ومنشأها كان بفعل حت الرياح وانتقالها من الشمال. ولهذا السبب فإن الاحتمال الأكبر هو أن المناطق المغطاة بالكثبان الرملية كانت عبارة عن مناطق منخفضة نسبياً تلقت المواد المترسبة من قنوات الجداول التي كانت تجري باتجاهي الشمال والشرق في الأزمنة الجيولوجية الماضية. وعندما تغيرت الظروف الجوية عملت الرياح على نحت تلك التجمعات الرملية على شكل تلال وكثبان رملية مختلفة الأشكال.

تدعم أنماط الكثبان في شرق الصحراء العربية هذه النظرية. وكان أكبر الأشكال الخطية فيها كثبان "ظهر الحوت"، وقد أطلق عليها هذه التسمية عام 1941 رالف باغنولد، الذي وضع نظرية تقول بأنها كبرت بحيث لم يعد بإمكانها أن تنتقل أو تتحرك. لكن الكثبان تتحرك لأن حبيبات الرمل تنتقل حبيبة حبيبة من موضعها بفعل الرياح. وعلاوة على ذلك، أظهرت المقاطع العرضية في كثبان مماثلة في الصحراء الغربية بمصر أن الرمل تراكم على هيئة طبقات أفقية بدلاً من طبقات منحنية متوازية مع أنماط الكثبان. ويوحي هذا بأن كثبان ظهر الحوت ما هي إلا تلال متبقية من رواسب رملية مستوية، حيث ان الرياح أزالت الرمال في ما نراه اليوم كممرات بين التلال الخالية من الرمل.

ولهذه الفرضية دلالة بعيدة المدى، لأن الرمل إذا كان ينتقل بواسطة الأنهار القديمة، فان كميات هائلة من الماء النقي ربما تكون وصلت الى أحواض الترسيب، ولا بد أن تكون معظم هذه المياه قد رشحت الى طبقة الصخور تحت الرمال من خلال الفتحات المسامية الأولية والثانوية. وهكذا فإن المناطق التي تشتمل على تجمعات الكثبان الرملية الضخمة قد تحتوي على موارد مياه جوفية هائلة.

هناك مناطق جبلية في العالم العربي تغطيها النباتات الطبيعية بما فيها الأشجار. ومن الغرب الى الشرق، تتصف بهذه البيئة أجزاء من المغرب والجزائر وتونس وليبيا، وخاصة في المناطق قرب ساحل البحر المتوسط. وفي جنوب شبه الجزيرة العربية تشمل هذه البيئة الممطرة مرتفعات عسير في السعودية واليمن وجبال الحجر في سلطنة عمان وخاصة منطقة الجبل الأخضر. أما في شرق البحر المتوسط فأحسن مثل لهذه البيئة هو مرتفعات لبنان (الشكل 7).

تمثل مرتفعات لبنان وشمال غرب سوريا أول أعالي اليابسة في شرق البحر المتوسط، لذلك تصدّ السحب الآتية من الغرب نتيجة لتبخر مياه البحر المتوسط مع الرياح الغربية. وهكذا تهطل أمطار غزيرة في المنطقة تؤهل ازدهار النباتات، بما في ذلك الأشجار كالصنوبر، وتمارس في هذه البيئة زراعة تعتمد على مياه الأمطار، إضافة الى زراعات تستخدم مياه الأنهار.

يختلف التعامل مع البيئة ذات الغطاء النباتي عن التعايش مع البيئة الصحراوية. وأهم ما يجب أن يفطن اليه الناس هنا هو الحفاظ على الغطاء النباتي، وخاصة الأشجار، لأن اقتطاعها يقلل من تماسك التربة ما يهيئ لتعريتها بالمطر وعدم قدرة الغطاء النباتي على العودة الى الازدهار.

البيئة الطبيعية في العالم العربي تختلف من مكان الى آخر. والصور الفضائية توضح لنا معالم هذه البيئة وما يحصل فيها من تغييرات حتى نستطيع أن نتعايش معها ونستخدم ثرواتها دون الاضرار بها.