الأمطار الغزيرة ومخاطرها

بين المطر والفيضان، بين الزمان والتضاريس، بين الأمس والغد

ظاهرة الأمطار الغزيرة هي محور بحث البروفيسور إفرات مورين من معهد علوم الأرض في الجامعة العبرية في القدس، والطلاب في مجموعتها. يمكن للأمطار الغزيرة أن تعرض حياة الناس للخطر وتسبب الكثير من الأضرار، مثل الفيضانات والانهيارات الأرضية وغيرها. تحدث هذه الظواهر في كل مكان في العالم. إن فهم النطاق المكاني والزماني الذي تحدث فيه الأمطار الغزيرة قد يساعد في الاستعداد بشكل مناسب، مما سيمكن من إنقاذ الأرواح وتقليل الأضرار.ما هو السؤال كيف يمكن استخدام البعد المساحي وبيانات الأمطار من الاستشعار عن بعد لفهم الأمطار الغزيرة ومخاطرها؟

يتم تحديد معدل مخاطر الأمطار الغزيرة من خلال احتمالية وقوع حدث من نطاق معين (على الأقل)، ولوصف معدل المخاطرة، من المعتاد استخدام مفهوم "فترة العودة". على سبيل المثال، إذا كان هناك احتمال بنسبة 1% في منطقة السهل الساحلي أنه في سنة معينة سيكون هناك حدث سقوط لا يقل عن 50 ملم لمدة ساعة واحدة، لأنه من المعتاد بعد ذلك القول أن فترة العودة هي 100 سنوات - في المتوسط، سيحدث هذا النوع من الأحداث كل 100 عام. في هذا المثال، المدة الزمنية المعنية هي ساعة، ولكنها قد تختلف حسب الظاهرة محل الدراسة. على سبيل المثال، في حالة الفيضان في المناطق الحضرية، ستكون الفترة الزمنية ذات الصلة بضع دقائق، وفي حالة حدوث فيضان في جدول مثل نهر ياراكون، ستكون المدة المناسبة ساعات، وربما حتى أيام. عادةً ما يحدد علماء الهيدرولوجيا هذه العلاقات باستخدام "منحنيات شدة المطر ومدة وتكراره". ويتم حساب هذه المنحنيات لأماكن مختلفة بناءً على بيانات محطات المطر التي تقيس شدة المطر في هذه الأماكن. في إسرائيل، على سبيل المثال، هناك عشرات من محطات المطر.

في هذا الوصف التقليدي هناك عامل مهم مفقود - المنطقة. ويمثل التحليل القياسي نقاط (محطات) المطر، ولا يوجد أي اعتبار للمساحة التي تغطيها الأمطار. ولكن لفهم ظواهر مثل تلك التي يركز عليها هذا البحث، من المهم معرفة المنطقة التي يغطيها المطر. على سبيل المثال، حوض تجميع مجرى مائي بمساحة 1000 كيلومتر مربع. إذا حدث هطول أمطار غزيرة ولكن المنطقة التي يغطيها المطر صغيرة، على سبيل المثال كيلومتر مربع واحد، فمن المحتمل ألا يحدث فيضان كبير في الجدول. من ناحية أخرى، إذا غطت نفس شدة الأمطار مساحة كبيرة من 1,000 كيلومتر مربع من حوض هيكفا، فقد يحدث فيضان قوي وغير عادي.

هذه هي بالضبط أهمية هذه الدراسة، حيث تقترح البروفيسور مورين وفريقها، بالتعاون مع فرانشيسكو مارا وشركاء بحث آخرين، وبمساعدة منحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، توسيع التحليل الحالي، والذي يشير فقط إلى شدة المطر ومدته وتكراره؛ وأضف المنطقة إليها أيضًا، بحيث يتم تضمين العامل المكاني أيضًا في التحليل. ولهذا الغرض، يستخدمون بيانات الأمطار التي تم الحصول عليها عن طريق الاستشعار عن بعد - على سبيل المثال، رادار الأرصاد الجوية، الذي يسمح بتلقي بيانات الأمطار عالية الدقة - بالإضافة إلى أساليب التحليل الإحصائي المتقدمة. ويخطط الباحثون لتحديد المنطقة المناسبة لكل حوض هيكفا و التمديد، بحيث أن تواتر الأمطار سيعبر أيضًا عن تواتر الفيضانات في حوض هيكفا.

البحث الذي يقوده البروفيسور مورين مستمر هذه الأيام. في المرحلة الأولى من البحث تم إنشاء قاعدة بيانات شملت شدة الأمطار من رادار دائرة الأرصاد الجوية في بيت دغان. وبعد ذلك تم تطوير طريقة إحصائية جديدة تسمح بحساب الترددات لتتناسب مع بيانات الرادار الذي يكون عدد سنوات بياناته محدودا.

في الواقع، تُظهر هذه الطريقة الجديدة أيضًا نتائج جيدة للبيانات التي تم الحصول عليها من محطات المطر. ويخطط الفريق البحثي مستقبلاً لحساب الأمطار في مناطق مختلفة ولمدد مختلفة، لكل بيكسل في المساحة، واستخدام الطريقة الإحصائية التي طورها. أخيرًا، يخطط الفريق لتحديد المساحة والامتداد المناسب لكل حوض هيكفا بحيث يعكس تواتر الأمطار أيضًا تواتر الفيضانات في حوض هيكفا. أي أن الأمطار التي سيتم تعريفها بأنها "نادرة" طوال المدة والمساحة التي سيتم تحديدها لحوض تجميع معين، سيتم تحديدها مع إمكانية حدوث فيضان نادر في ذلك الحوض. استمر والمنطقة المراد اختيارها مرتبطة بطبيعة الاستجابة الهيدرولوجية. وهكذا، على سبيل المثال، في حوض هيكفا حيث يوجد تكوين سريع للجريان السطحي (على سبيل المثال في منطقة مبنية)، سيكون الاستمرار قصيرًا، مقارنة بأحواض هيكفا حيث توجد مناطق طبيعية بها نباتات كثيفة تؤدي إلى إبطاء عملية الإنشاء. الجريان السطحي والتدفق، حيث سيكون الاستمرار طويلا نسبيا. وترتبط المنطقة بحجم حوض تجميع المياه وكذلك بخصائص السطح الأخرى والعواصف الممطرة.

الحياة نفسها:

في أوقات فراغها (القليلة نسبيًا)، تحب البروفيسور مورين التنزه في أماكن جميلة، في جميع أنحاء إسرائيل، وفي أجزاء أخرى من العالم.

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• الفن والعلم - عالم أينشتاين الملتوي
• كيف نعرف عن اقتراب الفيضان؟
• حكايات ناعوت هيخار الجزء الثالث - الطوفان
• سيثبت البحار المنسي الذي قبض على كولومبوس أن الصين قوة عالمية، لكنها تريد السلام
• على المسارات التطورية للإنزيمات والتواصل بين المجموعات البكتيرية المتطورة