للتنبؤ بالجفاف، لا تنظر إلى السماء. أنظر إلى التربة … من الفضاء

صيف آخر، وجفاف آخر. لقد شارفت مخازن المياه في سيدني على الانتهاء، والأمر نفسه بالنسبة لمحطات تحلية المياه. في أماكن أخرى، تمتليء الأنهار والبحيرات والسدود بالأسماك المتعفنة. الحكومات وإدارات الري ودعاة حماية البيئة يلقون باللوم على بعضهم البعض في حدوث الجفاف، أو يلقون اللوم على الطبيعة فقط.
لا شك أن أستراليا كبيرة بما يكفي لترك جزء منها جاف في انتظار المطر. ما هو تعريف الجفاف؟، وكيف نتعرف إليه في حال تعرضنا إليه؟
هذا السؤال مهم، لأن إعلان ظهور الجفاف في منطقة ما يكون له آثار عملية وفعلية. على سبيل المثال، قد يؤثر على للمتضررين من المساعدات الحكومية أو مدفوعات التأمين.
لكنه أيضًا سؤال صعب للغاية. الجفاف ليس مثل الأخطار الطبيعية الأخرى. إنه ليس حدثًا قاسيًا وحيدًا للطقس، ولكن النقص المستمر يعتبر حدثاً شائعاً جدًا: المطر. ما هو أكثر من ذلك، ليس قلة الأمطار بحد ذاتها هي التي تؤثر علينا في النهاية. الصحراء هي مكان جاف ولكن لا يمكن أن يسمى دائمًا بالجفاف.
في النهاية، ما يهم هو آثار الجفاف: الضرر الذي يلحق بالمحاصيل والمراعي والبيئة؛ الحرائق التي لا يمكن السيطرة عليها والتي يمكن أن تترسخ في الغابات الجافة والأراضي العشبية؛ نقص المياه في السدود والأنهار التي تمنعهم من العمل. يتأثر كل من هذه الآثار بأكثر من مجرد كمية من الأمطار على عدد تعسفي من الأشهر، مما يجعل من الصعب تعريف الجفاف.
لقد كان العلماء والحكومات على حد سواء يبحثون عن طرق لقياس الجفاف بطريقة وثيقة الصلة بتأثيراته. يمكن لأي مزارع أو بستاني إخبارك أنك لا تحتاج إلى الكثير من الأمطار، لكنك في حاجة إليها في الوقت المناسب. هذا هو المكان الذي تصبح فيه التربة مهمة حقًا، حيث تحصل النباتات على مياهها.
الكثير من الأمطار في وقت واحد، ويفقد معظمها في الجريان السطحي أو يختفي في عمق التربة. هذا لا يعني أنه مفقود. الجريان السطحي يساعد على ملء الأنهار والمجاري المائية. لا يزال غرق المياه في عمق التربة متاحًا لبعض النباتات. بينما يذبل العشب، تستمر الأشجار كما لو لم يكن هناك أي خطأ. ذلك لأن جذورها تحفر أكثر، فتصل إلى رطوبة التربة المدفونة في أعماقها.
بداية جيدة في تحديد وقياس الجفاف تتمثل في معرفة مقدار رطوبة التربة الذي يمكن النباتات الخروج من التربة. هذا أمر صعب للغاية، لأن كل محصول وعشب وشجرة له نظام جذر مختلف وينمو في نوع مختلف من التربة، ومن غير السهل التنبؤ بتوزيع الرطوبة أسفل السطح. يستخدم العديد من مزارعي الأراضي الجافة والري مستشعرات التربة لقياس مدى أداء محاصيلهم، لكن هذا لا يخبرنا كثيرًا عن بقية المناطق الطبيعية أو قابلية اشتعال الغابات أو حالة المراعي.
إذا كنت لا تعرف كيف ستتطور ظروف الجفاف، فإن المربيين يواجهون خيارًا صعبًا: بيع ماشيتهم أو شراء العلف؟
صراع الأسهم

التربة والأقمار الصناعية
كما اتضح، تحتاج إلى التحرك بعيدًا لتقترب من هذه المشكلة – في الفضاء، حتى تكون دقيقًا. في بحثنا الجديد، المنشور في Nature Communications، نبيّن فقط مقدار أجهزة الأقمار الصناعية التي يمكن أن تخبرنا عن الجفاف.
أدوات الأقمار الصناعية لها أسماء مملّة مثل SMOS وGRACE ، لكن الطريقة التي تقيس بها الماء محيرة للعقل. على سبيل المثال، أطلق القمر الصناعي SMOS هوائيًا إذاعيًا كبيرًا في الفضاء لقياس موجات الراديو المحددة جدًا التي تنبعث من الأرض ، ويمكن للعلماء تحديد مقدار الرطوبة المتاح في التربة السطحية.
والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن GRACE (الذي حل محله الآن GRACE Follow-On) كان زوجًا من الأقمار الصناعية الموجهة بالليزر في مطاردة مستمرة عالية السرعة حول الأرض. من خلال قياس المسافة بين بعضهم البعض بدقة تكاد لا يمكن تخيلها، يمكنهم قياس التغيرات الضئيلة في مجال الجاذبية للأرض الناتجة عن الزيادات أو الانتقاصات المحلية في كمية المياه تحت السطح.
من خلال الجمع بين هذه البيانات مع نموذج الكمبيوتر الذي يحاكي دورة المياه ونمو النبات، أنشأنا صورة مفصلة لتوزيع المياه تحت السطح.
إنه مثال رائع يوضح أن علوم الفضاء لا تتعلق فقط بالمجرات ورواد الفضاء، ولكنها تقدم رؤى وحلول حقيقية من خلال النظر إلى الأرض. كما يوضح سبب أهمية وجود وكالة فضائية أسترالية قوية.
إذا أخذنا خطوة إلى الأمام، اكتشفنا أن قياسات الأقمار الصناعية سمحت لنا بالتنبؤ بمدى استمرار نمو الغطاء النباتي في منطقة معينة قبل أن تجف التربة. وبهذه الطريقة، يمكننا التنبؤ بآثار الجفاف قبل حدوثها، وأحيانًا أكثر من أربعة أشهر مقدمًا.

هذا يوفر لنا طريقة جديدة للنظر في التنبؤ بالجفاف. تقليديًا، نوجه نظرنا إلى السماء للتنبؤ بالجفاف، لكن الطقس له ذاكرة قصيرة. بفضل تأثير التيارات المحيطية، يمكن لمكتب الأرصاد الجوية في بعض الأحيان منحنا احتمالات أفضل من الأشهر الأخيرة للأشهر المقبلة (على سبيل المثال، الأشهر الثلاثة المقبلة لا تبدو واعدة)، ولكن هذه التنبؤات غالبًا ما تكون غير مؤكدة.
تظهر نتائجنا أن هناك قيمة كبيرة على الأقل في معرفة كمية المياه المتبقية للنباتات لاستخدامها كما هو الحال في تخمين كمية الأمطار في الطريق. من خلال الجمع بين مصدري المعلومات، يجب أن نكون قادرين على تحسين توقعاتنا بشكل أكبر.
تعتمد العديد من القرارات العملية على تقييم دقيق لمخاطر الجفاف. كم من رجال الاطفاء ينبغي أن يكونوا على أهبة الاستعداد؟ يجب أن زرع المحاصيل في هذا الحلبة؟ يجب أن نستعد لقيود المياه؟ مقدار الميزانية للمساعدة في الجفاف؟ في السنوات المقبلة، ستساعدنا الأقمار الصناعية التي تراقب الأرض على اتخاذ هذه القرارات بثقة أكبر.
سيوان تيان، زميل ما بعد الدكتوراة، الجامعة الوطنية الأسترالية وألبرت فان ديك، أستاذ، ديناميكا المياه والمناظر الطبيعية، كلية فينر للبيئة والمجتمع، الجامعة الوطنية الأسترالية
تم إعادة نشر هذه المقالة من The Conversation بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي.
سيوان تيان، الجامعة الوطنية الأسترالية وألبرت فان ديجك، الجامعة الوطنية الأسترالية.