بيانات المنظمة البيئية تقيس التهديدات البيئية لإمدادات المياه في هراري

عندما تكون إمدادات المياه لمدينة كبيرة ومزدحمة مثل هراري مهددة بانخفاض مستويات الأكسجين، يصبح استخدام التكنولوجيا - وتحديداً بيانات رصد الأرض - من أجل رسم خرائط لتركيزات نمو الطحالب والتنبؤ بها أمراً بالغ الأهمية. كان هذا هو النهج الذي استخدمه مونغيني ماندا، وهو طالب دراسات عليا في مجال المعلوماتية الجغرافية والحفاظ على البيئة من جامعة تشينهويي للتكنولوجيا، زيمبابوي. 

بحيرة تشيفيرو هي خزان على نهر مانيامي في زيمبابوي. وهي توفر إمدادات المياه الرئيسية لهراري وتستخدم لأغراض الري وصيد الأسماك وموئل للطيور. ومع ذلك، واجهت البحيرة على مر السنين تهديدات بيئية مثل التلوث والإطماء وغزو نبات صفير الماء سريع النمو. من المعروف أن هذه النباتات المائية الغازية تجتاح المسطحات المائية مما يؤدي إلى ازدحام الممرات المائية وموت أنواع النباتات المحلية المغمورة. ويرتبط الاضمحلال اللاحق للنباتات المحلية الذي يستنفد الأكسجين المذاب في المياه بنفوق الأسماك ويمكن أن يكون له آثار كارثية على مجتمعات الصيد. وترتبط جميع التهديدات المذكورة أعلاه التي تتعرض لها تشيفيرو بالنمو الحضري نظراً لوقوعها في اتجاه مجرى النهر من مدينة هراري والمستوطنات المحيطة بها.

تشيفيرو هي موطن لنظام بيئي دقيق من النباتات الساحلية والحياة المائية، مثل الأسماك واللافقاريات والعوالق. وتشمل أيضاً غابات ميومبو وودلاندز المحيطة بها التي توفر موئلاً لمختلف أنواع الحيوانات المحلية، بما في ذلك وحيد القرن الأبيض والحمار الوحشي السهلي والبانغول الأرضي والعديد من أنواع الطيور. هذا النظام البيئي المتوازن بدقة عرضة للتغيرات الموسمية في مستويات مياه البحيرة، ويمكن أن يكون لنوعية المياه الناتجة عن ذلك وملوحتها تأثيرات كبيرة على المياه التي تزود مدينة هراري بالمياه. 

واستخدمت DE Africa لدراسة التغيرات في مدى المياه ونوعيتها مع مرور الوقت، وأجرت مقارنات مع بيانات هطول الأمطار من مجموعة مخاطر المناخ من محطة هطول الأمطار بالأشعة تحت الحمراء مع محطة (شيربس). ووجدت الدراسة أن نوعية مياه بحيرة تشيفيرو تتدهور بسبب زيادة مستويات تركيزات المغذيات وهي النيتروجين والفوسفور، وهي حالة تعرف باسم Eutrophation والتي يمكن أن تؤدي إلى تكاثر الطحالب التي تؤدي إلى تدهور نوعية المياه والحياة المائية عن طريق استنزاف الأكسجين في المياه. ومن المحتمل أن تكون هذه الحالة ناتجة عن التحضر والنشاط الزراعي. 

دي أفريكا مؤشر فرق المياه المعدل المعياري المعدل (MNDWI) قدم مدى المياه في الفترة من يناير/كانون الثاني 2017 إلى ديسمبر/كانون الأول 2023 بالمقارنة مع بيانات هطول الأمطار التي تم توليدها من قبل CHIRPS، مما يشير إلى الجفاف في أكتوبر/تشرين الأول 2020 والفيضانات في أوائل عام 2021. وكانت الفيضانات نتيجة مباشرة للإعصارين المداريين إلويز في الفترة من 11 إلى 27 يناير/كانون الثاني 2021 وغوامبي في الفترة من 11 فبراير/شباط إلى 22 فبراير/شباط 2021. 

الشكل 2: بحيرة تشيفيرو باستخدام دي أفريكا رولينج جيوميديان (L) - البحيرة تشيفيرو: 2023 المتداول جيوميديان في RGB (RGB (R) - البحيرة تشيفيرو: 2023 المتداول Geomedian في MNDWI (بيانات Sentinel-2 المعالجة بواسطة Digital Earth Africa) 

بعد قياس مدى المياه، تم تقدير جودة المياه باستخدام مؤشر الفرق المعياري للكلوروفيل (NDCI). تم تطوير هذه الأداة للاستشعار عن بعد من قبل ميشرا وميشرا في عام 2012، وتستخدم لمراقبة وجود الطحالب والتنبؤ بتركيز الكلوروفيل-أ باستخدام بيانات الأقمار الصناعية . يتم تنفيذ هذا المؤشر من قبل DE Africa باستخدام النطاقات الطيفية الـ 13 لكوبرنيكوس سنتينل 2. 

تشير القيم المرتفعة لمؤشر الكلوروفيل-أ إلى وجود الكلوروفيل-أ، وهو صبغة موجودة في الطحالب والبكتيريا الزرقاء التي تلعب دوراً حاسماً في عملية البناء الضوئي. يشير الكلوروفيل-أ إلى تكاثر الطحالب، والذي يمكن أن يؤدي إلى استنزاف الأكسجين ونفوق الأسماك. من خلال إجراء الحسابات ذات الصلة على مدى ست سنوات من البيانات {من يناير 2017 إلى ديسمبر 2023}، لوحظت تغيرات في مستوى الكلوروفيل تشير إلى ارتفاع قيم مؤشر التنوع البيولوجي غير المائي خلال فترات الجفاف في يناير 2018 وأكتوبر 2019 ونوفمبر 2020.

يمكن للمياه الزائدة أن تخفف من ملوحة البحيرات ومستويات القلوية فيها، مما يخلق بيئة أقل ملاءمة للطحالب - وبالتالي يقلل من مصدر الغذاء لطيور الفلامنغو. 

حيث زاد كل من مدى المياه وتركيز الكلوروفيل على حد سواء، فمن المحتمل أن تكون مياه الأمطار قد جرفت مغذيات إضافية إلى البحيرة، مما عزز من تجمعات الطحالب. وقدمت DE Africa مقارنة مكانية عند مستويات وتواريخ مختلفة من تركيز الكلوروفيل في المياه مع ملاحظة ارتفاع تركيز الكلوروفيل في المياه في صور Sentinel 2 في 13 مارس 2017، وانخفاض تركيز الكلوروفيل في 2 ديسمبر 2023. 

ولهذه النتائج أهمية كبيرة في حماية الموئل المهم لبحيرة تشيفيرو وإمدادات المياه في هراري. كما أنها ستوفر معلومات عن الآثار المترتبة على إدارة المخاطر المناخية وأهداف التنمية المستدامة، والاستخدام الأمثل لبيانات رصد الأرض في تحليل نمو الطحالب والتنبؤ بها.

نبذة عن المؤلف

مونغيني ماندا هي خريجة دراسات عليا في المعلوماتية الجغرافية والحفاظ على البيئة من جامعة تشينهويي للتكنولوجيا، زيمبابوي. 

وقد دخلت التاريخ باعتبارها المرأة الوحيدة من أفريقيا التي وصلت إلى قائمة أفضل 30 من القيادات الفضائية الشابة الناشئة على مستوى العالم، وهي طالبة في المنظمة الدولية لمحترفي الفضاء والأقمار الصناعية - المرأة في مجال الفضاء، كما تلقت إرشادات مهنية في مجال المعلوماتية الجغرافية وتغير المناخ والحفاظ على البيئة.