ديناميكيات استخدام وتغطية الأراضي زمنياً ومكانياً واستجابات الجريان السطحي لهطول الأمطار في مدينة جدينيا المتوسعة، بولندا

لماذا يهم نمو المدينة والعواصف الممطرة في الحياة اليومية

عندما يهطل مطر غزير على مدينة، فإن وجهة هذه المياه قد تفرق بين هطول عادي وظهور شوارع وقبوّات وخطوط مواصلات غارقة بالمياه. تدرس هذه الورقة حالة جدينيا، المدينة الساحلية سريعة النمو في شمال بولندا، لفهم كيف تغيّرت حركة المياه عبر المشهد الطبيعي بعد عقود من البناء وتحولات أنماط الأمطار. تساعد النتائج على تفسير سبب تزايد احتمالات الفيضانات المفاجئة في العديد من المدن—وماذا يمكن عمله لتقليل هذا الخطر.

من الحقول والغابات إلى الرصيف وأسقف المباني

خلال العقود الأربعة الماضية، تحوّلت أجزاء كبيرة من جدينيا. باستخدام صور الأقمار الصناعية وتعلّم الآلة، أعاد الباحثون بناء تغيّر استخدام الأراضي بين 1985 و2024 عبر المدينة بأكملها، وبين 1949 و2030 في حوض نهر كاتشا المعرّض للفيضانات. وجدوا أن الأراضي الزراعية والمناطق العشبية تقلّصت بشكل حاد، بينما ازداد الامتداد المبني والغابات. في جدينيا ككل، توسعت الأسطح المبنية مثل التجمعات السكنية والطرق والمناطق الصناعية بنحو النصف، بينما تراجعت الأراضي الزراعية إلى أقل من ثلث مساحتها السابقة. في حوض كاتشا، ازدادت بصمات المباني بأكثر من خمسة أضعاف منذ 1949 ومن المتوقع أن تستمر في النمو بحلول 2030، خاصة على المنحدرات وممرات الطرق التي تغذي الجداول بالمياه بسرعة.

كيف قاس العلماء الجريان السطحي في مدينة متغيرة

لترجمة هذه التغيّرات الخرائطية إلى مخاطر فيضانية، طبّق الفريق صيغة هندسية مستخدمة على نطاق واسع تربط بين تغطية الأرض ونوع التربة والانحدار وكمية المطر التي تتحول إلى جريان سطحي بدلًا من الت infiltrate إلى التربة. جمعوا ذلك مع نموذج رقمي للارتفاعات وبيانات التربة لتقدير كيفية استجابة الأسطح المختلفة—من الغابات إلى ساحات الانتظار—أثناء العواصف الشديدة. وبدلاً من الاعتماد على هطول تاريخي واحد، استخدموا أحداث مطر تركيبية “مصمّمة” تمثل عواصف نادرة لكنها خطرة تدوم 15 دقيقة و60 دقيقة و24 ساعة، ولكل منها احتمال 1 من 100 في الحدوث سنوياً. كما أدرجوا توقعات مناخية لمساري انبعاثات غازات الدفيئة (RCP4.5 وRCP8.5) لمعرفة كيف قد يتغير هطول الأمطار اليومي مستقبلًا وتأثير ذلك على الجريان عبر المدينة.

ماذا يحدث لمياه المطر مع تمدد المدينة

تُظهر النتائج نمطًا واضحًا: مع تحضّر جدينيا، يتحول قدر أكبر من هطول الأمطار مباشرة إلى جريان سريع الحركة. على مستوى المدينة كلها، ارتفع مقدار المياه الجارية أثناء عاصفة قصوى مدتها 24 ساعة من حوالي 25.9 مليمتر في 1985 إلى 31.7 مليمتر في 2024، رغم افتراض ثبات شدة العاصفة نفسها. أظهرت الأحداث الأقصر والأكثر شدّة زيادات مماثلة. صعدت نسبة الأمطار التي تتحول إلى جريان (معامل الجريان) بشكل مطّرد، خصوصًا في الأحياء التي حلت فيها الأحياء السكنية وروابط النقل محلّ الحقول والأراضي المفتوحة. تكشف خرائط المدينة أن أكبر الزيادات في الجريان تتماشى مع أحزمة حضرية جديدة في الشمال والشرق والجنوب الغربي، بينما لا تزال التلال المشجرة تعمل كـ"إسفنج" نسبيًّا مع جريان أقل.

نظرة مستقبلية في ظل مناخ أكثر دفئًا

تغير الأراضي ليس سوى جزء من القصة. عندما دمج الباحثون تغطية الأرض الحالية مع توقعات هطول الأمطار المستقبلية، وجدوا زيادات إضافية في الجريان لجدينيا. في سيناريو انبعاثات معتدل (RCP4.5)، من المتوقع أن يزيد الجريان السطحي أثناء أحداث يومية شديدة بنحو 1–2% بحلول منتصف القرن وأن يرتفع قليلًا أكثر بنهاية القرن. في سيناريو انبعاثات أعلى (RCP8.5)، تصل الزيادات إلى نحو 7% بنهاية القرن. تتبع معاملات الجريان اتجاهًا تصاعديًا مماثلًا. في حوض نهر كاتشا، حيث أحدثت فيضانات سابقة أضرارًا في البنى التحتية، يظهر التحليل نفسه أن الجريان قد ازداد بصورة دراماتيكية منذ 1949 ومن المرجح أن يستمر في التوسع مع امتداد التطور العمراني، حتى لو حُفظ جزء من الغطاء الغابي.

ماذا تعني هذه النتائج لمدن أقل عرضة للفيضانات

لغير المتخصصين، رسالة الدراسة واضحة: عندما تستبدل المدينة الحقول والعشب بشبكات مترابطة من الشوارع والأسطح والمصارف—وعندما تصبح العواصف أثقل—يصل ماء المطر إلى الأنهار أسرع وبكميات أكبر، ما يزيد احتمالات الفيضانات الحضرية. في جدينيا، يكون هذا الاتجاه أقوى حيث تجلس المناطق البنائية الجديدة مباشرة فوق الجداول وخطوط الصرف، ما يعني أن قرارات التخطيط المحلية في الأعلى يمكن أن يكون لها عواقب كبيرة على الأحياء في الأسفل. يجادل المؤلفون بأن الدفاعات الصعبة التقليدية وحدها لن تكفي. بدلاً من ذلك، يؤكدون على الحاجة إلى أفكار "المدينة الإسفنجية": حماية الغابات المتبقية، وإضافة ممرات خضراء، وأحواض احتجاز، وأرصفة نافذة النفاذ، ووضع هذه التدابير حيث يتولد الجريان. يقدم إطارهم المشترك بين الخرائط والنمذجة طريقة عملية لمخططي المدن لتحديد مثل هذه المناطق ذات الأولوية وتصميم نمو مستقبلي يقلل من بلل الأرجل والأساسات عند قدوم العاصفة الكبيرة التالية.

الاستشهاد: Galata, A.W., Gulshad, K. & Szydłowski, M. Spatiotemporal land use land cover dynamics and rainfall-runoff responses in the urbanizing Gdynia, Poland. Sci Rep 16, 11153 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39241-9

الكلمات المفتاحية: الفيضانات الحضرية, تغير استخدام الأراضي, الجريان السطحي, المدن الساحلية, تأثيرات تغير المناخ