جهاز استشعار من بُعد لرصد المخلفات البحرية من الفضاء

كشفت دراسة جديدة إمكانية استخدام أنظمة الاستشعار من بُعد في رصد المخلفات البحرية العائمة ومراقبتها من الفضاء.

وأثبتت المراقبة باستخدام الأقمار الصناعية أنها تغير "قواعد اللعبة" بشكل حقيقي في أبحاث المخلفات البحرية وإدارتها، لكن القيد الرئيسي الذي واجه الباحثين هو حساسية الأقمار الصناعية الموجودة حاليًّا في المدار.

لذلك، وعلى الرغم من القيود المفروضة على الأقمار الصناعية، فقد تمكن مؤلفو الدراسة التي نشرتها دورية "نيتشر كوميونيكيشنز" (Nature Communications) من رسم خريطة المخلفات الأكثر اكتمالًا للبحر المتوسط ​​حتى الآن.

وكانت الكشوفات كافيةً لتحديد المناطق الأكثر تلوثًا والتغيرات الرئيسية التي طرأت عليها على مدى أسابيع وسنوات. 

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة "أندريا كوزار"، الباحث في علوم البحار في قسم البيولوجيا بجامعة قادس الإسبانية: "في الواقع، حددت عمليات استكشافنا في البحر المتوسط ​​نقطةً ساخنةً من القمامة العائمة المرتبطة بمنطقة انتظار السفن لعبور قناة السويس، والمشكلة الحالية هي انخفاض حساسية أجهزة الاستشعار الموجودة". 

يضيف "كوزار" في تصريحات لـ"نيتشر ميدل إيست": مع الأقمار الصناعية الحالية، نحتاج إلى بقع نفايات عائمة تبلغ مساحتها حوالي 20 مترًا مربعًا، وباستخدام المستشعر الأمثل، ستكون البقع التي تبلغ مساحتها مترًا مربعًا واحدًا كافيةً لاكتشافها.

ويتابع: استهدفت الدراسة أمرين رئيسين، الأول هو تحديد الخصائص التقنية التي يحتاج إليها جهاز استشعار رصد المخلفات البحرية من الفضاء، ونطاقاتها الطيفية، وعدد الأقمار الصناعية المطلوبة، والارتفاع، أو زاوية المراقبة، وهذا ما يُعرف بتعريف المفهوم الأمثل. 

أما الهدف الثاني فكان استخدام أجهزة الاستشعار الموجودة في المدار التي تتوافق على نحوٍ أفضل مع هذا المفهوم الأمثل لإجراء ما يسمى بـ"إثبات المفهوم"، من أجل اختبار إمكانيات جهاز الاستشعار، "وكانت النتائج واعدةً للغاية، على الرغم من أن المستشعر المستخدم في إثبات المفهوم لم يكن مصممًا للكشف عن الحطام البحري".

يرى المؤلف الرئيسي للدراسة أن تتبُّع المخلفات البحرية الناتجة عن مسوحات السفن يُعد مهمةً مكلفةً للغاية وتستغرق وقتًا طويلًا، ومن هنا تأتي أهمية نتائج الدراسة، إذ تمثل الأقمار الصناعية الأمل الكبير للمراقبة المستمرة على نطاق عالمي.

ووفق الدراسة، فإن تحديد المستشعر الأمثل لرصد المخلفات البحرية عمليةٌ طويلةٌ تبدأ بمعرفة الإشعاع المنعكس عن المكونات المختلفة للقمامة العائمة باستخدام مواد المخلفات التي تم جمعها من البحر والتي يتم إحضارها إلى المختبر وتعريضها للإشعاع الشمسي الاصطناعي.

وبعد ذلك، يتم إدخال البيانات الطيفية الناتجة في نموذج لتحديد الإشعاعات التي تصل إلى ارتفاعات مختلفة بعد المرور عبر الغلاف الجوي، في ظل ظروف بحرية ومناخية مختلفة، حيث سيدور المستشعر.

"ولإثبات صحة المفهوم، قمنا بتحليل سلسلة من صور الأقمار الصناعية لمدة 6 سنوات، اعتمدنا على القمر الاصطناعي "كوبرنيكوس سنتينل-2" التابع للاتحاد الأوروبي، وباستخدام 300 ألف صورة عبر الأقمار الصناعية، قمنا بمسح البحر المتوسط ​​بأكمله كل ثلاثة أيام، بدقة مكانية قدرها 10 أمتار، بحثًا عن نقاط المخلفات العائمة، ولم تكن هذه المهمة ممكنةً إلا باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة وخوارزميات البحث المتقدمة"، يضيف "كوزار".

من جهتها، ترى ​​"سهى شبكة" -الأستاذ المساعد في قسم الأحياء المائية بالمعهد القومي لعلوم البحار والمصايد- أن استخدام الأقمار الصناعية لرصد التلوث البحري مناسب لرصد الملوثات في السواحل المصرية والبحيرات وقناة السويس، إذ توفر الأقمار الصناعية تغطيةً واسعة النطاق للمناطق الساحلية والبحيرات والممرات البحرية، كما يمكنها التقاط صور فضائية لمساحات كبيرة من المياه في وقت واحد، مما يتيح رصد التلوث في مناطق واسعة وتحديد تغيراتها على مدار فترات زمنية محددة. 

وتضيف "شبكة" في تصريحات لـ"نيتشر ميدل إيست": يوفر استخدام الأقمار الصناعية الحديثة دقةً عاليةً في التقاط الصور الجوية وبياناتها؛ إذ يمكن تمييز التفاصيل الدقيقة والفروق الصغيرة في الألوان والنمط والتضاريس، مما يساعد في كشف التلوث وتحليله بدقة، كما يمكن تكرار مهمات الأقمار الصناعية بانتظام لرصد التغيرات في مستويات التلوث البحري.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.