ارتفاع منسوب مياه البحر بسبب العاصفة

ارتفاع منسوب المياه الناتج عن العاصفة هو ظاهرة ارتفاع منسوب المياه الساحلية ، تشبه ظاهرة التسونامي، وترتبط عادةً بأنظمة الطقس ذات الضغط المنخفض ، مثل الأعاصير المدارية . ويُعرف أيضاً بفيضان العاصفة ، أو ارتفاع منسوب المياه ، أو المد العاصف . ويُقاس بارتفاع منسوب المياه فوق مستوى المد والجزر الطبيعي، ولا يشمل الأمواج. ^{[ 1 ]}

يُعدّ العامل المناخي الرئيسي المساهم في حدوث ارتفاع مستوى سطح البحر الناتج عن العاصفة هو الرياح عالية السرعة التي تدفع المياه نحو الساحل على امتداد مسافة طويلة . ^{[ 2 ]} وتشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على شدة ارتفاع مستوى سطح البحر الناتج عن العاصفة ضحالة واتجاه المسطح المائي في مسار العاصفة، وتوقيت المد والجزر ، وانخفاض الضغط الجوي الناتج عن العاصفة.

مع ازدياد حدة الظواهر الجوية المتطرفة وارتفاع مستوى سطح البحر نتيجة لتغير المناخ ، يُتوقع أن تُشكل العواصف المدية مخاطر أكبر على سكان المناطق الساحلية. ^{[ 3 ]} ويمكن للمجتمعات والحكومات التكيف من خلال بناء بنية تحتية صلبة، مثل حواجز الفيضانات ، وبنية تحتية مرنة، مثل الكثبان الساحلية وأشجار المانغروف ، وتحسين ممارسات البناء الساحلية، ووضع استراتيجيات اجتماعية مثل الإنذار المبكر والتوعية وخطط الإخلاء. ^{[ 3 ]}

يمكن أن تتداخل خمس عمليات على الأقل في تغيير مستويات المد والجزر أثناء العواصف. ^{[ 4 ]}

تأثير الرياح المباشر

تُسبب ضغوط الرياح ظاهرة تُعرف باسم " ارتفاع منسوب المياه بفعل الرياح" ، وهي ميل منسوب المياه للارتفاع عند الشاطئ المواجه للريح والانخفاض عند الشاطئ المقابل لها. وبشكل بديهي، ينتج هذا عن دفع العاصفة للمياه نحو أحد جانبي الحوض في اتجاه رياحها. وتُسبب الرياح السطحية القوية تيارات سطحية بزاوية 45 درجة بالنسبة لاتجاه الرياح، بفعل تأثير يُعرف باسم " لولب إيكمان" . ولأن تأثيرات لولب إيكمان تنتشر عموديًا عبر الماء، فإن هذا التأثير يتناسب طرديًا مع العمق. وسيدفع هذا الارتفاع المياه إلى الخلجان بنفس طريقة المد والجزر الفلكي. ^{[ 4 ]}

حجم العاصفة

يؤثر حجم العاصفة أيضًا على ارتفاع الموجة؛ ويعود ذلك إلى أن مساحة العاصفة لا تتناسب طرديًا مع محيطها. فإذا تضاعف قطر العاصفة، يتضاعف محيطها أيضًا، بينما تتضاعف مساحتها أربع مرات. ونظرًا لانخفاض المحيط المتاح لتشتت الموجة، يصبح ارتفاعها أعلى. ^{[ 9 ]}

على غرار الأعاصير المدارية، تتسبب الأعاصير خارج المدارية في ارتفاع منسوب المياه في المناطق الساحلية. ومع ذلك، وعلى عكس معظم العواصف المصاحبة للأعاصير المدارية، يمكن للأعاصير خارج المدارية أن تتسبب في ارتفاع منسوب المياه على مساحة واسعة لفترات زمنية أطول، وذلك بحسب طبيعة النظام. ^{[ 10 ]}

في أمريكا الشمالية، قد تحدث عواصف مدية خارج المدارية على سواحل المحيط الهادئ وألاسكا، وشمال خط عرض 31° شمالاً على ساحل المحيط الأطلسي. وقد تتعرض السواحل المغطاة بالجليد البحري لـ"تسونامي جليدي" يُسبب أضرارًا جسيمة في المناطق الداخلية. ^{[ 11 ]} وقد تحدث عواصف مدية خارج المدارية جنوبًا على ساحل خليج المكسيك ، خاصةً خلال فصل الشتاء، عندما تؤثر الأعاصير خارج المدارية على الساحل، كما حدث في عاصفة القرن عام 1993. ^{[ 12 ]}

في الفترة من 9 إلى 13 نوفمبر/تشرين الثاني 2009، شهد الساحل الشرقي للولايات المتحدة حدثًا هامًا لارتفاع منسوب المياه خارج المناطق المدارية، حيث تحولت بقايا إعصار إيدا إلى عاصفة شمالية شرقية قبالة الساحل الجنوبي الشرقي للولايات المتحدة. وخلال هذه العاصفة، هبت رياح شرقية على طول المحيط الشمالي لمركز الضغط المنخفض لعدة أيام، مما دفع المياه إلى مناطق مثل خليج تشيسابيك . وارتفعت مستويات المياه بشكل ملحوظ، وظلت مرتفعة حتى 2.4 متر (8 أقدام) فوق المعدل الطبيعي في العديد من المواقع في جميع أنحاء خليج تشيسابيك لعدة أيام، حيث تراكمت المياه باستمرار داخل مصب النهر بفعل الرياح القادمة من البحر وأمطار المياه العذبة المتدفقة إلى الخليج. وفي العديد من المواقع، كانت مستويات المياه أقل من المستويات القياسية بمقدار 3 سنتيمترات (0.1 قدم) فقط . ^{[ 13 ]}  

يمكن قياس ارتفاع المد والجزر مباشرةً في محطات المد والجزر الساحلية، وذلك بحساب الفرق بين مستوى المد المتوقع وارتفاع المياه الفعلي. ^{[ 14 ]} وهناك طريقة أخرى لقياس ارتفاع المد والجزر، وهي نشر محولات ضغط على طول الساحل مباشرةً أمام الإعصار المداري المُقترب. وقد جُرِّبت هذه الطريقة لأول مرة خلال إعصار ريتا عام 2005. ^{[ 15 ]} ويمكن وضع هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار في مواقع ستغمرها المياه، كما يمكنها قياس ارتفاع المياه فوقها بدقة. ^{[ 16 ]}

بعد انحسار موجة الإعصار، تقوم فرق من المساحين برسم خرائط لعلامات ارتفاع منسوب المياه على اليابسة، وذلك من خلال عملية دقيقة ومفصلة تتضمن صورًا فوتوغرافية ووصفًا كتابيًا لهذه العلامات. تشير علامات ارتفاع منسوب المياه إلى موقع وارتفاع مياه الفيضان الناتج عن العاصفة. عند تحليل هذه العلامات، إذا أمكن فصل مكونات ارتفاع المياه المختلفة بحيث يمكن تحديد الجزء الناتج عن موجة الإعصار، تُصنف هذه العلامة على أنها موجة إعصار. وإلا، تُصنف على أنها مد عاصفة. تُنسب علامات ارتفاع منسوب المياه على اليابسة إلى مرجع رأسي (نظام إحداثيات مرجعي). خلال عملية التقييم، تُقسم علامات ارتفاع منسوب المياه إلى أربع فئات بناءً على مدى دقة العلامة؛ في الولايات المتحدة، لا يستخدم المركز الوطني للأعاصير إلا علامات ارتفاع منسوب المياه التي تُصنف على أنها "ممتازة" في تحليل موجة الإعصار بعد العاصفة. ^{[ 17 ]}

يُستخدم مقياسان مختلفان لقياس المد والجزر العاصف وارتفاع الأمواج العاصف. يُقاس المد والجزر العاصف باستخدام مرجع رأسي جيوديسي ( NGVD 29 أو NAVD 88 ). وبما أن ارتفاع الأمواج العاصف يُعرَّف بأنه ارتفاع المياه بما يتجاوز الارتفاع المتوقع بفعل الحركة الطبيعية للمد والجزر، فإنه يُقاس باستخدام توقعات المد والجزر، بافتراض أن هذه التوقعات معروفة جيدًا وتتغير ببطء في المنطقة المعرضة لارتفاع الأمواج. ولأن المد والجزر ظاهرة محلية، فلا يمكن قياس ارتفاع الأمواج العاصف إلا بالنسبة لمحطة رصد مد وجزر قريبة. توفر معلومات مرجع المد والجزر في المحطة تحويلًا من المرجع الرأسي الجيوديسي إلى متوسط ​​مستوى سطح البحر في ذلك الموقع، ثم يُطرح منه توقع المد والجزر للحصول على ارتفاع الأمواج فوق مستوى المياه الطبيعي. ^{[ 14 ] [ 17 ]}

يتنبأ المركز الوطني الأمريكي للأعاصير بارتفاع منسوب مياه البحر الناتج عن العواصف باستخدام نموذج SLOSH، وهو اختصار لـ "ارتفاع منسوب مياه البحر والبحيرات واليابسة الناتج عن الأعاصير". يتميز هذا النموذج بدقة تصل إلى 20%. ^{[ 18 ]} تشمل مدخلات نموذج SLOSH الضغط المركزي للإعصار المداري، وحجم العاصفة، وحركتها الأمامية، ومسارها، وأقصى سرعة رياح مستدامة. كما تُؤخذ في الاعتبار التضاريس المحلية، واتجاه الخلجان والأنهار، وعمق قاع البحر، والمد والجزر الفلكي، بالإضافة إلى خصائص فيزيائية أخرى، وذلك ضمن شبكة محددة مسبقًا تُعرف باسم حوض SLOSH. ويتم تحديد أحواض SLOSH متداخلة للساحل الجنوبي والشرقي للولايات المتحدة القارية. ^{[ 19 ]} تستخدم بعض عمليات محاكاة العواصف أكثر من حوض SLOSH واحد؛ فعلى سبيل المثال، استخدمت عمليات محاكاة إعصار كاترينا باستخدام نموذج SLOSH كلاً من حوض بحيرة بونتشارترين / نيو أورليانز ، وحوض مسيسيبي ساوند ، لتوقع وصول الإعصار إلى اليابسة في شمال خليج المكسيك. ستعرض المخرجات النهائية من تشغيل النموذج الحد الأقصى لحجم المياه، أو MEOW، الذي حدث في كل موقع.

للسماح بمراعاة عدم اليقين في المسار أو التنبؤ، تُجرى عادةً عدة عمليات محاكاة باستخدام نماذج ذات معايير إدخال مختلفة لإنشاء خريطة لأقصى القيم القصوى. ^{[ 20 ]} في دراسات إخلاء المناطق المتضررة من الأعاصير، تُحاكى مجموعة من العواصف ذات مسارات تمثيلية للمنطقة، وبشدة وقطر عين وسرعة متفاوتة، وذلك لإنتاج أسوأ سيناريو لارتفاع منسوب المياه لأي إعصار استوائي. تُستخلص نتائج هذه الدراسات عادةً من آلاف عمليات المحاكاة باستخدام برنامج SLOSH. وقد أنجزت هذه الدراسات من قبل فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي ، بموجب عقد مع الوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ (FEMA) ، لعدة ولايات، وهي متاحة على موقعها الإلكتروني الخاص بدراسات إخلاء المناطق المتضررة من الأعاصير (HES). ^{[ 21 ]} تتضمن هذه الدراسات خرائط للمقاطعات الساحلية، مُظللة لتحديد أدنى فئة من فئات الأعاصير التي ستؤدي إلى حدوث فيضانات، في كل منطقة من مناطق المقاطعة. ^{[ 22 ]}

تُعدّ العواصف المدية مسؤولة عن أضرار جسيمة في الممتلكات وخسائر في الأرواح كجزء من الأعاصير. ^{[ 23 ]} كما تُدمّر العواصف المدية البنية التحتية القائمة، مثل الطرق، وتُضعف الأساسات وهياكل المباني. ^{[ 1 ]}

يمكن أن تفاجئ الفيضانات غير المتوقعة في مصبات الأنهار والمناطق الساحلية السكان غير المستعدين، مما يتسبب في خسائر في الأرواح. وكان إعصار بهولا عام 1970 هو الأكثر فتكًا على الإطلاق . ^{[ 24 ]}

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتسبب العواصف المدية في تغيير أو تحويل الأراضي التي يستخدمها الإنسان من خلال عمليات أخرى، مما يضر بخصوبة التربة ، ويزيد من تسرب المياه المالحة ، ويضر بموائل الحياة البرية، وينشر الملوثات الكيميائية أو غيرها من الملوثات من التخزين البشري. ^{[ 1 ]}

على الرغم من أن الدراسات الاستقصائية للأرصاد الجوية تُصدر تحذيرات بشأن الأعاصير أو العواصف الشديدة، إلا أنه في المناطق التي يرتفع فيها خطر الفيضانات الساحلية بشكل خاص، توجد تحذيرات محددة بشأن ارتفاع منسوب مياه البحر نتيجة العواصف. وقد طُبقت هذه التحذيرات، على سبيل المثال، في هولندا ^{[ 25 ]} ، وإسبانيا [ ^{26 ] [ 27 ]} ، والولايات المتحدة ^{[ 28 ] [ 29 ]} ، والمملكة المتحدة ^{[ 30 ]} . وبالمثل ^، فإن توعية المجتمعات الساحلية ووضع خطط إخلاء محلية يمكن أن يقلل من التأثير النسبي على السكان ^{[ 31 ] .}

من بين الأساليب الوقائية التي طُبقت بعد فيضان بحر الشمال عام 1953 ، بناء السدود وحواجز العواصف ( حواجز الفيضانات ). ^{[ 32 ]} وهي مفتوحة وتسمح بالمرور الحر، ولكنها تُغلق عندما تكون الأرض مُعرّضة لخطر العواصف. ومن أهم حواجز العواصف: سد أوسترسخيلديكيرينغ وسد مايسلانتكيرينغ في هولندا، وهما جزء من مشروع دلتا ووركس ؛ وحاجز نهر التايمز الذي يحمي لندن ؛ وسد سانت بطرسبرغ في روسيا .

ومن التطورات الحديثة الأخرى (المستخدمة في هولندا) إنشاء مجمعات سكنية على أطراف الأراضي الرطبة باستخدام هياكل عائمة، مثبتة في مكانها بواسطة أعمدة رأسية. ^{[ 33 ]} ويمكن استخدام هذه الأراضي الرطبة لاستيعاب جريان المياه والفيضانات دون إلحاق الضرر بالهياكل، مع حماية المنشآت التقليدية في المناطق المنخفضة نسبيًا، شريطة أن تمنع السدود التسرب الكبير للمياه.

وتشمل أساليب التكيف الناعمة الأخرى تغيير الهياكل بحيث تكون مرتفعة لتجنب الفيضانات المباشرة، ^{[ 34 ]} أو زيادة وسائل الحماية الطبيعية مثل أشجار المانغروف أو الكثبان الرملية . ^{[ 35 ]}

بالنسبة للمناطق البرية، يشكل ارتفاع مستوى سطح البحر الناتج عن العواصف تهديداً أكبر عندما تضرب العاصفة اليابسة من جهة البحر، بدلاً من اقترابها من جهة اليابسة. ^{[ 36 ]}

يمكن أيضًا سحب المياه بعيدًا عن الشاطئ قبل حدوث العاصفة. وقد حدث هذا على ساحل غرب فلوريدا عام 2017، قبيل وصول إعصار إيرما إلى اليابسة، كاشفًا عن أراضٍ كانت مغمورة بالمياه عادةً. ^{[ 37 ]} تُعرف هذه الظاهرة باسم العاصفة العكسية ، ^{[ 38 ]} أو العاصفة السلبية . ^{[ 39 ]}

كانت عاصفة بهولا عام 1970 أشد العواصف فتكًا على الإطلاق ، إذ أودت بحياة ما يصل إلى 500 ألف شخص في منطقة خليج البنغال . ويُعدّ ساحل خليج البنغال المنخفض عرضةً بشكل خاص لارتفاع منسوب المياه الناجم عن الأعاصير المدارية. ^{[ 40 ]} أما أشد العواصف فتكًا في القرن الحادي والعشرين فكانت بسبب إعصار نرجس ، الذي أودى بحياة أكثر من 138 ألف شخص في ميانمار في مايو/أيار 2008. وجاء بعده في الفتك إعصار هايان (يولاندا)، الذي أودى بحياة أكثر من 6 آلاف شخص في وسط الفلبين عام 2013. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} وتسبب في خسائر اقتصادية تُقدّر بنحو 14 مليار دولار أمريكي. ^{[ 44 ]}

تسبب إعصار غالفستون عام 1900 ، وهو إعصار من الفئة الرابعة ضرب مدينة غالفستون بولاية تكساس ، في حدوث موجة مدمرة على اليابسة؛ وبلغ عدد الضحايا ما بين 6000 و12000 شخص، مما جعله الكارثة الطبيعية الأكثر فتكاً التي تضرب الولايات المتحدة على الإطلاق. ^{[ 45 ]}

سُجِّل أعلى ارتفاع لمدّ العاصفة في السجلات التاريخية نتيجة إعصار ماهينا عام 1899 ، والذي قُدِّر بنحو 13.41 مترًا (44 قدمًا) في خليج باثورست بأستراليا . إلا أن بحثًا نُشر عام 2000 خلص إلى أن معظمه كان على الأرجح ناتجًا عن اندفاع الأمواج بسبب التضاريس الساحلية شديدة الانحدار. ^{[ 46 ]} ومع ذلك، يُرجَّح أن يكون جزء كبير من هذا الارتفاع ناتجًا عن شدة إعصار ماهينا البالغة، إذ تطلَّبت نماذج الحاسوب شدة ضغط جوي تبلغ 880 مليبار (26 بوصة زئبقية) (وهي نفس شدة أدنى ضغط مُسجَّل من العاصفة) لإحداث ارتفاع مدّ العاصفة المُسجَّل. ^{[ 47 ]} وفي الولايات المتحدة، كان إعصار كاترينا في 29 أغسطس/آب 2005 أحد أكبر ارتفاعات مدّ العاصفة المُسجَّلة، حيث بلغ أقصى ارتفاع لمدّ العاصفة أكثر من 8.53 مترًا (28 قدمًا) في جنوب ولاية ميسيسيبي ، ووصل ارتفاع مدّ العاصفة إلى 8.47 مترًا (27.8 قدمًا) في باس كريستيان . ^{[ 48 ] ​​[ 49 ]} شهدت المنطقة نفسها ارتفاعًا قياسيًا آخر في مستوى سطح البحر نتيجة إعصار كاميل عام 1969، حيث بلغ ارتفاع المد 7.50 مترًا (24.6 قدمًا) ، وذلك أيضًا في باس كريستيان. ^{[ 50 ]} وحدث ارتفاع في مستوى سطح البحر بلغ 4.27 مترًا (14 قدمًا) في مدينة نيويورك خلال إعصار ساندي في أكتوبر 2012. ^{[ 51 ]}      

• الفيضانات الساحلية
• حاسوب إيشيغورو ستورم سيرج
• تسونامي
• موجة عاتية
• مبنى مقاوم لأمواج التسونامي

• الصفحات الرئيسية لمشروع ارتفاع الأمواج الناتج عن العواصف التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. مؤرشفة بتاريخ 3 مايو 2021 على موقع Wayback Machine.
• بيانات عن الكوارث في بنغلاديش على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 29 سبتمبر 2007) من منظمة NIRAPAD للاستجابة للكوارث.
• صفحة مركز الأعاصير الوطني التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي وهيئة الأرصاد الجوية الوطنية (NOAA NWS) حول ارتفاع منسوب مياه البحر بسبب العواصف
• فيضانات الساحل الشرقي الإنجليزي عام 1953 على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 2 فبراير 2009)
• تم أرشفة DeltaWorks.Org في 2019-05-02 على Wayback Machine ، ويتضمن صورًا وفيديوهات ورسومًا متحركة عن فيضان بحر الشمال عام 1953.
• مخرجات نموذج ارتفاع مستوى سطح البحر الناتج عن العواصف في المملكة المتحدة ومعلومات مقياس المد والجزر في الوقت الفعلي من المرفق الوطني للمد والجزر ومستوى سطح البحر