التنبؤ بمخاطر فيضانات المياه الجوفية في نظام كارستي منخفض تحت ظروف مناخية مستقبلية

لماذا تهم فيضانات المياه الجوفية المتزايدة

عندما نتخيل الفيضانات، عادةً ما نتصور أنهاراً تفيض أو أمواج عاصفية تتجاوز السدود البحرية. لكن في أجزاء من غرب أيرلندا، قد ترتفع الفيضانات بصمت من الأسفل، حين تملأ المياه الجوفية التجاويف الطبيعية في المشهد الجيري لتشكل بحيرات مؤقتة تُسمى التورلوخ. تستكشف هذه الدراسة كيف من المرجح أن تتغير تلك الفيضانات الخفية مع احتدام الاحترار المناخي، مستخدمة نمذجة حاسوبية متقدمة لإلقاء نظرة إلى نهاية القرن ولمساعدة المجتمعات على التخطيط لمستقبل أكثر رطوبة.

منظر طبيعي شكّلته الصخور والمطر والمد والجزر

تركز البحوث على منطقة كارستية منخفضة تصب في خليج غالواي. هنا، يتسرب المطر الواقع على التلال المجاورة إلى شقوق وأنفاق في الحجر الجيري الكامن ويعاود الظهور في انخفاضات ضحلة تمتلئ بالماء دوريًا. ترتبط هذه الأحواض الطبيعية بالبحر عبر النظام الجوفى، لذا يمكن للمد والجزر أن يرفع أو يخفض مستويات المياه الجوفية داخل البلاد بشكل طفيف. وبما أن كثيرًا من الحركات تجري خارج نطاق الرؤية، ولأن الماء يمكن أن يتحرك بسرعة عبر هذا المتاهة من الممرات، فمن الصعب التنبؤ بالفيضانات باستخدام نماذج الأنهار التقليدية.

تعليم نموذج ذكي تتبُّع المياه

لفك تشابك هذا التعقيد، بنى المؤلفون نموذج تعلم آلي يعرف بالشبكة العصبية البايزية. دربوه على ما يقرب من عقد من القياسات الحقيقية اليومية: معدلات هطول الأمطار اليومية، وتغيرات مستوى البحر في ميناء غالواي، والحجم الإجمالي للمياه المخزنة عبر خمسة تورلوخات مراقَبة. تعلّم النموذج ليس فقط كيف يؤثر المطر والمد الحاليان على الفيضانات، بل أيضًا كيف يُهيِّئ الطقس الرطب أو الجاف خلال الأيام القليلة السابقة النظام. أظهرت الاختبارات على بيانات لم تُستخدم في التدريب أن النموذج أعاد إنتاج أحجام الفيضانات المرصودة بدقة كبيرة، رغم أنه كان يميل إلى الحذر بشأن أكبر الفيضانات، مما يعني أن أكثر توقعاته تطرفًا مرجح أن تكون محافظة.

النظر إلى الأمام تحت مسارات احترار مختلفة

مسلحين بهذا النموذج المدرب، زوَّد الفريق النموذج بتوقعات هطول مستقبلي من مجموعة محاكيات مناخية إقليمية، إلى جانب ظروف المد، للفترة من 2016 إلى 2100. فحصوا مسارين لانبعاثات غازات الدفيئة: أحدهما حيث تتراجع الانبعاثات وتستقر (RCP 4.5)، وآخر حيث تستمر بالارتفاع بقوة (RCP 8.5). عبر أحد عشر تمثيلاً مناخيًا مختلفًا، أظهر كلا المستقبلين زيادة في فيضانات المياه الجوفية مع مرور الوقت، لكن مسار الانبعاثات العالي تميز بوضوح. أصبحت فترات الأمطار الغزيرة أكثر رطوبة، ودخلت الأرض حالات أكثر عرضة للفيضان، وزادت أحجام فيضانات التورلوخات بوتيرة أسرع، خصوصًا في الشتاء والأشهر المحيطة به.

كيف تُحفِّز النوبات القصيرة والرطوبة الخلفية الفيضانات

كما بحثت الدراسة ما الذي يدفع الأحداث الأكثر إضرارًا فعلاً. بمقارنة قمم الفيضانات مع مجموعات الهطول خلال الأيام والأسابيع التي سبقت كل حدث، وجد المؤلفون أن المطر الذي يسقط في الأيام القليلة التي تسبق الحدث هو الأهم. لا تزال التراكمات الأطول تلعب دورًا، لكن النوبات القصيرة المكثفة على أرض مبللة بالفعل هي الزناد الرئيسي. على مدى العقود، أنتج سيناريو الانبعاثات العالي ظروف «بداية» أكثر رطوبة قبل العواصف، بحيث إن نفس الهطول الذي كان يسبب في السابق فيضانات طفيفة فقط أصبح أكثر احتمالًا أن يولد بحيرات كبيرة مترابطة عبر المشهد.

أنماط زمنية: متى يتآمر البحر والسماء

لرؤية كيفية تآزر التأثيرات المختلفة عبر أشهر إلى عقود، استخدم الفريق تقنية تميز العلاقات عبر مقاييس زمنية متعددة. برز الهطول كسائق رئيسي لفيضانات المياه الجوفية في كل الحالات، مع تزايد تأثيره مع ارتفاع درجات الحرارة. كانت تأثيرات المد أخف لكنها أصبحت أهم في عالم الانبعاثات العالية، خصوصًا عبر فترات متعددة السنوات، حيث جعلت مستويات البحر الأعلى تصريف المياه الجوفية إلى البحر أكثر صعوبة. أضاف تحليل الأحداث الشديدة علامة تحذير أخرى: قد تحدث العواصف التي كان يُتوقع حدوثها مرة كل قرن بمعدل يقارب كل 16 عامًا بنهاية القرن إذا استمرت الانبعاثات العالية.

ماذا يعني هذا للناس والتخطيط

بالنسبة للسكان والمزارعين والمخططين في المناطق الكارستية المنخفضة، الرسالة واضحة. حتى من دون فيضان نهري دراماتيكي، من المحتمل أن تصبح الفيضانات التي تنبع من الأسفل أعظم عمقًا، وأكثر تكرارًا، وأكثر انتشارًا مع احترار الكوكب، خصوصًا إذا بقيت الانبعاثات مرتفعة. تُظهر الدراسة أن جمع قياسات محلية مفصلة، والتعلم الآلي المتقدم، وتوقعات المناخ يمكن أن يكشف عن تكرار فيضانات المياه الجوفية الخطرة في المستقبل. يمكن أن يوجّه هذا الفهم تصميم الطرق والمنازل وأنظمة الصرف وخطط الطوارئ بحيث تكون قوية ليس فقط لمناخ اليوم، بل للعقود الأكثر رطوبة التي قد تنتظرنا.

الاستشهاد: Tabbussum, R., Basu, B., Morrissey, P. et al. Projecting groundwater flood risk in a lowland karst system under future climates. Sci Rep 16, 13935 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43701-7

الكلمات المفتاحية: فيضانات المياه الجوفية, المناظر الكارستية, تغير المناخ, مخاطر الفيضانات, أيرلندا