“عصر الغابات الفضائية”.. الأقمار الصناعية قادرة على تتبع مظلات الأشجار وتخزين الكربون

تُعدّ الغابات من أهمّ وسائل الدفاع الطبيعية للأرض ضدّ تغيّر المناخ. فهي تمتصّ ثاني أكسيد الكربون، وتنظّم هطول الأمطار، وتؤوي جزءًا كبيرًا من التنوّع البيولوجي على كوكب الأرض.

ومع ذلك، وعلى الرغم من أهميتها، تظل أجزاء كبيرة من غابات العالم غير مفهومة بشكل جيد ويصعب مراقبتها ــ حتى بمساعدة تكنولوجيا الفضاء ــ وتظل هذه الغابات عرضة للتغيرات الطبيعية والبشرية على حد سواء.

حتى وقت قريب، اعتمدت مراقبة الغابات بشكل كبير على فرق العمل الأرضية التي تقيس الأشجار يدويًا، وترسم خرائط التنوع البيولوجي، وتقدر الكربون المخزن في النظم البيئية المختلفة، هذه الجهود، رغم أهميتها، بطيئة وتتطلب جهدًا بشريًا مكثفًا، وغالبًا ما تُقيدها صعوبة التضاريس أو محدودية التمويل.

الآن، ثمة تقدمٌ كبيرٌ جارٍ، تُوجَّه أدوات علوم الفضاء الحديثة نحو غابات الأرض بشكلٍ غير مسبوق، يُمثِّل هذا بداية ما يُطلق عليه العلماء “عصر الغابات الفضائية“، وهو جهدٌ عالميٌّ جريءٌ لتغيير فهمنا للغابات من الأعلى.

تتبع الكربون في الغابات من الفضاء

في 29 أبريل، ستطلق وكالة الفضاء الأوروبية ( ESA ) مهمة الكتلة الحيوية، ستحمل هذه المهمة أول رادار يعمل بالنطاق الترددي P إلى الفضاء، قادرًا على الرؤية عبر مظلات الغابات الكثيفة، من المتوقع أن يُحدث هذا القمر الصناعي ثورة في كيفية تقدير بنية الغابات وتخزين الكربون.

تتميز تقنية رادار النطاق P بقدرتها على رصد عناصر الغابات التي تغفلها أجهزة الاستشعار الأخرى. فهي تتجاوز قمم الأشجار المورقة، وتلتقط معلومات مفصلة عن الجذوع والسيقان والأغصان، وهي المناطق الرئيسية التي تحتفظ فيها الأشجار بالكربون.

لن تبقى الكتلة الحيوية وحيدة لفترة طويلة. قريبًا، ستنضم إليها مهمة NISAR الأمريكية الهندية . يحمل هذا القمر الصناعي رادارًا ذو فتحة تركيبية يعمل على النطاق L، يُكمل بيانات الكتلة الحيوية على النطاق P.

ستوفر هذه البعثات مجتمعةً صورةً متعددة الطبقات للغابات. أضف إلى ذلك نظام ليدار GEDI التابع لناسا على متن محطة الفضاء الدولية، ورادار النطاق C التابع لمسبار كوبرنيكوس سنتينل-1، والمزيد من البعثات قيد الإعداد، والنتيجة هي مجموعة قوية من الأدوات لمراقبة الغابات من المدار.

مراقبة الغابات بالأقمار الصناعية

لم يسبق من قبل أن تم توجيه هذا العدد الكبير من الأجهزة إلى غابات الأرض في آنٍ واحد. هذه الأقمار الصناعية لا تلتقط صورًا فحسب، بل توفر مراقبةً عالميةً متواصلةً على مدار الوقت، مما يسمح للعلماء برصد الأنماط والاتجاهات في صحة الغابات، وتراجعها، ونموها.

ويستخدم مشروع الكتلة الحيوية التابع لمبادرة تغير المناخ التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية بالفعل هذه الثروة من البيانات لتحليل التغيرات الحرجية طويلة الأمد.

من خلال دمج بيانات الأقمار الصناعية التاريخية والحالية، يُقدم المشروع رؤية واضحة لكيفية تغير الكتلة الحيوية عامًا بعد عام. يكشف هذا النهج التسلسلي الزمني عن التحولات في ديناميكيات الغابات، ويوفر مدخلات أساسية لنماذج المناخ.

عند استخدام بيانات الأقمار الصناعية مع توقعات المناخ العالمي ، يُمكّن ذلك من تحسين التنبؤات بكيفية تفاعل الغابات مع التغيرات في درجات الحرارة، والجفاف، والضغوط البشرية. كان حجم وعمق البيانات المتاحة حاليًا أمرًا لا يُصدق. ومع ذلك، لا تستطيع تكنولوجيا الفضاء وحدها أن تُعطينا الصورة الكاملة.

لماذا لا يزال العمل الأساسي مهمًا

رغم مدى دقتها ونطاقها الواسع، لا تستطيع الأقمار الصناعية القيام بكل شيء. فهي لا تستطيع قياس الكتلة الحيوية مباشرةً أو التعرّف على أنواع النباتات من الأعلى. على سبيل المثال، تُعدّ الغابات الاستوائية موطنًا لتنوع بيولوجي هائل. هذا التعقيد يُصعّب على أجهزة الاستشعار عن بُعد تصنيف أنواع الغابات أو أنواعها دون مساعدة.

وقال البروفيسور أوليفر فيليبس من جامعة ليدز : “حتى القمر الصناعي الأكثر تقدمًا لا يمكنه التمييز بين شجرة الماهوجني وشجرة جوز البرازيل دون مساعدة من الأرض، وهناك أكثر من عشرة آلاف نوع من الأشجار في منطقة الأمازون وحدها”.

لا يزال العلم القائم على الأرض حيويًا. يعمل علماء بيئة الغابات وعلماء النبات في الأدغال والمستنقعات والغابات الجبلية لجمع التفاصيل التي تغفلها الأقمار الصناعية. يقيسون ارتفاع الأشجار وقطرها ونوعها وكثافة الكربون فيها، كل ذلك في ظل ظروف غير متوقعة وخطيرة أحيانًا.

الغابات تعتمد على تكنولوجيا الفضاء

لضمان أن تعكس البيانات الفضائية الواقع، يقارنها العلماء بقياسات مباشرة من الأرض. تُعرف هذه العملية بالتحقق الأرضي، وهي مهمة بشكل خاص في الغابات الاستوائية حيث يكثر تنوع الأشجار وتتنوع بنية مظلتها بشكل كبير.

لهذا السبب، لا تزال الدراسات الميدانية طويلة الأمد تؤدي دورًا حاسمًا. فهي تضمن الدقة، وتحدد الأنماط الإقليمية، وتساعد في معايرة أجهزة الأقمار الصناعية. تتغير الغابات ببطء ودقة مع مرور الوقت.

لا يمكننا اكتشاف هذه التحولات والتحقق مما إذا كانت بيانات الأقمار الصناعية تتوافق مع ما يحدث بالفعل على الأرض إلا من خلال تكرار القياسات على مستوى الشجرة.

التحقق الميداني ليس مجرد ضرورة تقنية، بل هو أيضًا تعاون علمي يتجاوز الحدود والتخصصات، يجمع علماء البيئة والجغرافيين وعلماء النبات وخبراء الاستشعار عن بُعد.

مقدمة عن GEO-TREES

لتعزيز هذا التعاون ودعم الخبرات المحلية، أطلق العلماء مشروعًا عالميًا يُسمى GEO-TREES . وهو مبادرة تهدف إلى ربط متخصصي الاستشعار عن بُعد بالباحثين الميدانيين، وتعزيز شراكات متوازنة حول العالم.

وأشار مدير مهمة الكتلة الحيوية في وكالة الفضاء الأوروبية، كلاوس سكيبال، إلى أن “الهدف من مشروع GEO-TREES هو إنشاء آلية تمويل مستدامة لدعم علماء البيئة والخبراء العاملين في الغابات لأخذ القياسات لكل شجرة على حدة، والتي تعد ضرورية للتحقق من صحة منتجات بيانات الأقمار الصناعية”.

“سوف ينفذ مشروع GEO-TREES بروتوكولات صارمة للتحقق من صحة البيانات، وسيعمل على ضخ استثمارات كبيرة في الأشخاص الذين يقفون وراء هذه البيانات – وخاصة في الجنوب العالمي، حيث يوجد جزء كبير من التنوع البيولوجي في العالم.”

من خلال مشروع GEO-TREES، تُبذل جهود حاليًا لتوحيد مسارات تمويل العمل الميداني. يُسهم هذا في ضمان حصول علماء الغابات في الخطوط الأمامية على الموارد والتدريب والتقدير اللازمين لجمع بيانات دقيقة ومتسقة.

البعثات الفضائية والملاحظات الأرضية

قياس الأشجار، والمشي عبر الغابات المغمورة بالمياه، وتسلق قمم الأشجار – كلها أعمال ليست بالهينة، ولكن بدون هذه الجهود، ستفتقر مهمات الأقمار الصناعية إلى نقاط مرجعية موثوقة، يعتمد نجاح رصد الأرض على تفاني من يعيشون ويعملون بالقرب من الغابات.

وقال سكيبال: “إن الأقمار الصناعية، مثل قمرنا Biomass، تقدم ثروة من المعلومات لفهم عالمنا المتغير، ولكن يجب ألا ننسى أولئك الذين يعملون بلا كلل على الأرض لإجراء القياسات في الموقع، وغالبًا في ظروف صعبة، مما يسمح لنا بالثقة في البيانات التي يتم إرجاعها من الفضاء”.

إن الثقة بين الرصد الفضائي والبيانات الميدانية هي ما يمنح رصد الغابات العالمي قوته. كلاهما ضروري، وكلاهما الآن مرتبطان بشكل أوثق من أي وقت مضى.

مرحلة جديدة من رعاية الكوكب

وأضافت سيمونيتا شيلي، مديرة برامج مراقبة الأرض في وكالة الفضاء الأوروبية: “إن الفرق المتخصصة التي تعمل في الميدان لجمع البيانات الأرضية الحقيقية مهمة لنجاح مهماتنا” .

“تساعد مساهماتهم في ضمان أن تقدم بعثات Earth Explorer الخاصة بنا علومًا متميزة – وهي العلوم التي تشكل جوهر برنامج FutureEO الخاص بنا”.

مع تزايد الضغوط البيئية على الأرض، ستواصل الغابات لعب دورٍ حاسم في تنظيم مناخنا واستدامة الحياة. ومن خلال الجمع بين قوة تكنولوجيا الأقمار الصناعية ومعرفة وجهود العاملين على الأرض، ندخل مرحلةً جديدةً من رعاية كوكبنا.

إن “عصر الغابات الفضائية” ليس مجرد إنجاز تكنولوجي، بل هو تعاون عالمي بين السماء والتربة، بهدف فهم وحماية الغابات التي نعتمد عليها جميعًا.