تأثير خصائص سطح الأرض على الفيضانات الساحلية المترابطة باستخدام إطار نمذجة هيدروديناميكي-هيدروليكي مترابط

لماذا تهم الفيضانات الساحلية في الحياة اليومية

بالنسبة للأشخاص الذين يعيشون قرب مصبات الأنهار والسواحل المنخفضة، قد تأتي الفيضانات خلال الأعاصير من عدة جهات في آن واحد: أنهار متضخمة، أمطار غزيرة، وبحر مرتفع. تبحث هذه الدراسة في كيفية أن طبيعة الأرض نفسها — من رصف المدن إلى الحقول والمُدن الساحلية — يمكن أن تجعل هذه الفيضانات «المركبة» أسوأ بكثير أو أكثر قابلية للإدارة على طول الساحل الشرقي للهند. من خلال إظهار كيف يشكّل غطاء الأرض وقدرة التربة على الامتصاص نتائج الفيضان الحقيقية، تقدم الدراسة دلائل للتخطيط الآمن، وتحسين الإنذارات، واستخدام الأراضي بشكل أكثر ذكاء في الدلتات المعرضة للخطر حول العالم.

طرق متعددة يمكن أن تُغمر بها المياه الساحل

يركز المؤلفون على الفيضانات المركبة، حيث تتضافر المدّات العاصفية، وهطول الأمطار الشديدة، وجريان الأنهار لرفع مستوى المياه إلى ما يتجاوز ما قد يسببه أي عامل منفرد. على طول ساحل أودهيسا، يمكن للأعاصير أن تدفع قبة من الماء نحو الشاطئ بينما تُسقط كميات هائلة من الأمطار على أحواض التصريف التي تصب في نفس الساحل. غالباً ما تعاملت الدراسات السابقة مع هذه العناصر بصورة منفصلة أو تجاهلت كيف تؤثر التربة والأسطح المختلفة على ما إذا كانت أمطار العاصفة ستتسرب إلى الأرض أو تتدفق إلى الأنهار. تهدف هذه الدراسة إلى التقاط تلك الروابط في إطار نمذجة واحد، مع اهتمام خاص بكيفية تضخيم أو تلطيف ظروف سطح الأرض للفيضانات أثناء إعصار ياس في 2021.

كيف يبني الفريق توأمًا رقميًا للفيضانات

يربط الباحثون أداتين معروفتين في نظام واحد. يمثّل أحد النماذج (ADCIRC) المدّات والمستويات المائية المدفوعة بالأعاصير في خليج البنغال، بينما يتتبع الآخر (HEC-RAS) كيف يتحرك الماء عبر الأنهار والسواحل والسهول الفيضية على اليابسة. يزودون نموذج الأنهار بتصريف الأنهار عند نقاط عليا، ومستويات المد عند مصبات الأنهار، وهطول أمطار وكمّيات تبخّر بالساعات على شبكة، وخرائط مفصّلة لغطاء الأرض ونوع التربة. باستخدام بيانات غطاء الأرض المستمدة من الأقمار الصناعية وبيانات التربة العالمية، يخصّصون لكل بقعة أرضية «قيمة المنحنى» ومعدلات حد أدنى للتغلغل تحددان معاً مدى سهولة امتصاص الماء للتربة مقابل جريانه على السطح.

مقارنة النموذج بالعاصفة الحقيقية

لمعرفة مدى أداء النظام، يحاكي الفريق إعصار ياس ويقارن النتائج بقياسات مستوى المياه عند موانئ المد والطفّاي، والأهم من ذلك، بخريطة الفيضانات المستمدة من صور رادار Sentinel-1 الملتقطة بعد ثلاثة أيام من وصول العاصفة إلى اليابسة. يعيد نموذج المحيط المدّات العاصفية بدقة عالية، مما يمنح ثقة في شروط الحد الساحلي. على اليابسة، تلتقط المحاكاة الأولى النمط العام للمناطق المغمورة بالمياه بشكل صحيح لكنها تفشل في رصد جزء كبير من المساحة المغمورة الملاحظة، لا سيما في المقاطعات الساحلية المنخفضة. تشير هذه القلة في التقدير إلى أن الإعداد الافتراضي يسمح بامتصاص مفرط للماء في الأرض، وإلى عدم اليقين في منتجات هطول الأمطار والتبخّر المستخدمة لتشغيل النموذج.

ما تفعله التربة والمطر لصورة الفيضانات

يجري المؤلفون سلسلة من التجارب لفكك كيف يؤثر كل من هطول الأمطار، والتبخر، ومدّ العاصفة، وإعدادات التربة على الفيضانات. بمحاولة ثلاث مجموعات بيانات هطول أمطار مختلفة، يجدون أن منتجًا هنديًا عالي الدقة واحدًا (IMDAA) يطابق أفضل قياسات المطر ونماذج الفيضانات الملاحظة. يبرزون أن هطول الأمطار هو المحرّك الرئيسي لمساحة الفيضان، مع إضافة المدّات العاصفية تأثيرات مهمة لكنها أكثر محلية قرب المصبات. يقلص التبخّر الفيضانات بشكل معتدل في الأيام التي تلحق ذروة الهطول. تكشف اختبارات الحساسية أن خفض معدل التغلغل الأدنى واستخدام أرقام منحنى أعلى يدفعان مزيداً من المطر ليصبح جريانًا سطحيًا، مما يزيد بشكل حاد المساحة المغمورة المحاكاة، خاصة في المقاطعات ذات أنواع التربة الساحلية المعينة.

من التجربة والخطأ إلى أداة فيضان مصقولة

استرشاداً بهذه الاختبارات، يعيّن الفريق معلمات التربة مقاطعة بمقاطعة، مع التركيز على نوع التربة الساحلية السائد وإبقاء أنماط غطاء الأرض ثابتة. إن تقليل معدل التغلغل الأدنى ورفع رقم المنحنى في مقاطعة واحدة يقرب النموذج كثيراً من امتدادات الفيضانات المستندة إلى الأقمار الصناعية. يزيد الإعداد المحسّن إجمالي الغمر المحاكى بنحو النصف مقارنة بالحالة الافتراضية ويحقّق اتفاقًا إحصائيًا قويًا مع خرائط القمر الصناعي. أخيراً، يستخدم النموذج المعاير لإعادة تقييم إعصارين سابقين، إعصار أودهيسا العظيم 1999 وفايلين في 2013، مظهرًا أن إدراج هطول أمطار وعمليات سطح الأرض الواقعية يمكن أن يضاعف تقريبا التقدير الإجمالي للغمر مقارنة بمحاكاة تراعي تصريف الأنهار ومدّ العاصفة فقط.

ماذا يعني هذا للناس الذين يعيشون قرب دلتا السواحل

بعبارات بسيطة، تظهر الدراسة أن مدى رطوبة الأرض سابقاً، ومدى سهولة امتصاص التربة المحلية للماء، وكمية السطح المعبّد أو المبني يمكن أن تكون مهمة تمامًا مثل ارتفاع مدّ العاصفة في تحديد من سيُغمر بالمياه. من خلال الجمع بين معلومات الساحل والأنهار والهطول السطحي وخصائص سطح الأرض في إطار واحد ومعايرته مقابل مراقبات الأقمار الصناعية، يقدّم المؤلفون أداة أكثر واقعية لتقدير المقاطعات الأكثر عرضة للخطر أثناء أنواع مختلفة من الأعاصير. يمكن أن يساعد هذا النوع من النمذجة المخططين على رسم مناطق الفيضانات بدقة أكبر، وتحديد أولويات تحسينات الصرف وإدارة الأراضي، وتصميم أنظمة إنذار مبكر تأخذ بعين الاعتبار السلسلة الكاملة من هطول المطر وارتفاع البحار إلى وجود الماء في الشوارع.

الاستشهاد: Tiwari, P., Rao, A.D. & Pant, V. Impact of land surface characteristics on coastal compound flooding using a coupled hydrodynamic-hydraulic modelling framework. Sci Rep 16, 15386 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46242-1

الكلمات المفتاحية: الفيضانات الساحلية, هطول إعصاري, تغلغل التربة, الفيضان المركب, دلتا الأنهار