تويت
نرى- نحن البشر- أن الرمال مصدر طبيعي لا ينضب، وتصيبنا الدهشة الشديدة عندما نعرف أن عدد النجوم في الكون يفوق عدد حبات الرّمال على شواطئنا، ومع هذا فإن بعض المناطق في كوكبنا لا يوجد بها ما يكفي من الرمال. إذ اكتشف العلماء حديثًا أن الطريقة التي تُحسَب بها كميات الرّمال على كوكبنا تمنحنا معلومات مُضلِّلة، لأنها كثيرًا ما تُقاس قياسًا خاطئًا.
تقول آنا فيلا كونسيجو، الأستاذ المساعد بكلية علوم الأرض في جامعة سيدني: «ليست كل الرّمال متماثلة، ومع هذا فإن النماذج التي تدرس سلوك الرمال وحركتها مُصممة لدراسة نوع واحد فقط من الرمال، وهذا يعني أننا لا نملك صورةً دقيقة لما يحصل للرمال فعلًا خاصةً على السواحل، أكثر مناطق الكوكب عُرضةً للتغير المناخي».
تتعرض الحواجز المرجانية والجزر لضغوط بيئية متزايدة بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر والعواصف التي يسببها تغير المناخ
عمل الدكتور أمين ريازي من جامعة شرق البحر المتوسط في أثناء زيارة قصيرة له إلى جامعة سيدني مع كونسيجو على تطوير نماذج هندسية تستخدم أشكالًا مختلفة لحبيبات الرمال، على عكس النماذج القياسية التقليدية التي تفترض أن جميع حبيبات الرمال كروية الشكل، وهذا ينطبق فقط على حبيبات الرمال الشائعة المُكوَّنة من السيليكا الأرضية والكوارتز.
لكن الرّمال الكربونية التي تنشأ من الأصداف والشعاب المرجانية والهياكل العظمية لبعض الحيوانات البحرية لها شكل بيضاوي، وكثافتها أقل وبها حواف وثقوب أكثر. أخذت النماذج الجديدة هذه الخواص في الحُسبان وكانت النتائج مدهشة، إذ اكتشف العلماء أن النماذج القديمة قدَّرت المساحات المغطاة بالرمال الكربونية بنسبة أقل بـ35% مما هي عليه في الواقع.
أظهرت الدراسة المنشورة في Nature journal Scientific Reports أن النماذج الهندسية التقليدية تُبالغ في تقديرها لحركة الرمال الكربونية الموجودة على قيعان البحار بنسبة تزيد على 20%، وتقلل من قيمة النقل المعلق لهذه الرمال بنسبة لا تقل عن 10%.
تقول كونسيجو: «هذا يعني أننا لا نحسب كمية الرمال الموجودة حسابًا دقيقًا، ورغم تأثير هذا في عمليات البناء والتصنيع، فإن أثره الأكبر يكمن في إدارة المناطق الساحلية المتأثرة بالتغير المناخي».
تُستخدم الرمال في كثير من الصناعات، من زجاج الهواتف المحمولة إلى رصف الطرق، وله دور مهم في الاقتصاد. وتُعَد الرمال والحصى أكثر المواد الخام استخراجًا على الكوكب، متفوقةً بذلك على الوقود الأحفوري.
ذكر تقرير نُشر في مجلة Nature العام الماضي أن عمليات استخراج الرّمال غير القانونية تحدث في نحو 70 دولة حول العالم، وأن مئات الأشخاص قُتلوا في معارك نشبت للسيطرة على مصادر الرمال في السنوات العشر الماضية.
وتضيف كونسيجو: «لا توجد حروب في أستراليا لاستخراج الرمال، لكن لدينا مناطق كثيرة تعاني التعرية وانحسار الرمال، مثل جيميز بيتش في بورت ستيفنز».
آنا فيلا كونسيجو، من كلية علوم الأرض- جامعة سيدني، تجمع الرمال في خليج توماليس- كاليفورنيا
نماذج رياضية جديدة:
درس فريق كونسيجو عينة من الرّمال الكربونية من منطقة قريبة من جزيرة هيرون على الحاجز المرجاني العظيم، ورصدوا استجابتها في ظروف تجريبية، وطوروا بناءً على ملاحظاتهم معادلات رياضية جديدة تتوقع حركة الرمال الكربونية بدقة أعلى، وتحقق الفريق من صحة معادلاتهم بتطبيقها على بيانات موجودة سابقًا عن حركة الرّمال الكربونية، جُمعت في السنوات الست الماضية من مراقبة الرّمال على الساحل الشمالي في أواهو في هاواي.
يقول الدكتور تريستان ساليس من قسم علوم الأرض: «تزداد مع الوقت أهمية مراقبة حركة الرّمال الكربونية، فإذا كانت الجزر والشعاب المرجانية معرضة لخطر التعرية بسبب ارتفاع منسوب البحار، فنحن بحاجة إلى أن نفهم استجابة الرمال التي تحميها للتيارات المحيطية والأمواج الشديدة، ومن المرجح أن تُستَخدم المعادلات الرياضية الجديدة في تحديث نماذج نقل الرواسب، وتقييم استجابة الشواطئ والجزر المرجانية لديناميكا المحيطات في المناطق الغنية بالرمال الكربونية المعرضة لخطر التغير المناخي».
تستخدم الهندسة الساحلية في الوقت الحالي نماذج مخصصة لقياس رمال السيليكا، وتأمل كونسيجو أن تُستخدم النماذج التي طورتها مع فريقها في تحسين إدارة المناطق الساحلية. تقول كونسيجو: «يعني هذا أن نستطيع تكوين صورة أدق بكثير عن تأثير المحيطات في النظم البيئية البحرية، حيث تسود الرمال الكربونية. إن فهم طريقة تحرك الرواسب وسبب حدوثه وتوقيته مهم جدًا لإدارة تأثيرات التغير المناخي وتوقعها، وسيساعد عملنا الجديد على تطوير استراتيجيات التكيف مع الأزمة والتخفيف منها».
تقول آنا فيلا كونسيجو، الأستاذ المساعد بكلية علوم الأرض في جامعة سيدني: «ليست كل الرّمال متماثلة، ومع هذا فإن النماذج التي تدرس سلوك الرمال وحركتها مُصممة لدراسة نوع واحد فقط من الرمال، وهذا يعني أننا لا نملك صورةً دقيقة لما يحصل للرمال فعلًا خاصةً على السواحل، أكثر مناطق الكوكب عُرضةً للتغير المناخي».
تتعرض الحواجز المرجانية والجزر لضغوط بيئية متزايدة بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر والعواصف التي يسببها تغير المناخ
عمل الدكتور أمين ريازي من جامعة شرق البحر المتوسط في أثناء زيارة قصيرة له إلى جامعة سيدني مع كونسيجو على تطوير نماذج هندسية تستخدم أشكالًا مختلفة لحبيبات الرمال، على عكس النماذج القياسية التقليدية التي تفترض أن جميع حبيبات الرمال كروية الشكل، وهذا ينطبق فقط على حبيبات الرمال الشائعة المُكوَّنة من السيليكا الأرضية والكوارتز.
لكن الرّمال الكربونية التي تنشأ من الأصداف والشعاب المرجانية والهياكل العظمية لبعض الحيوانات البحرية لها شكل بيضاوي، وكثافتها أقل وبها حواف وثقوب أكثر. أخذت النماذج الجديدة هذه الخواص في الحُسبان وكانت النتائج مدهشة، إذ اكتشف العلماء أن النماذج القديمة قدَّرت المساحات المغطاة بالرمال الكربونية بنسبة أقل بـ35% مما هي عليه في الواقع.
أظهرت الدراسة المنشورة في Nature journal Scientific Reports أن النماذج الهندسية التقليدية تُبالغ في تقديرها لحركة الرمال الكربونية الموجودة على قيعان البحار بنسبة تزيد على 20%، وتقلل من قيمة النقل المعلق لهذه الرمال بنسبة لا تقل عن 10%.
تقول كونسيجو: «هذا يعني أننا لا نحسب كمية الرمال الموجودة حسابًا دقيقًا، ورغم تأثير هذا في عمليات البناء والتصنيع، فإن أثره الأكبر يكمن في إدارة المناطق الساحلية المتأثرة بالتغير المناخي».
تُستخدم الرمال في كثير من الصناعات، من زجاج الهواتف المحمولة إلى رصف الطرق، وله دور مهم في الاقتصاد. وتُعَد الرمال والحصى أكثر المواد الخام استخراجًا على الكوكب، متفوقةً بذلك على الوقود الأحفوري.
ذكر تقرير نُشر في مجلة Nature العام الماضي أن عمليات استخراج الرّمال غير القانونية تحدث في نحو 70 دولة حول العالم، وأن مئات الأشخاص قُتلوا في معارك نشبت للسيطرة على مصادر الرمال في السنوات العشر الماضية.
وتضيف كونسيجو: «لا توجد حروب في أستراليا لاستخراج الرمال، لكن لدينا مناطق كثيرة تعاني التعرية وانحسار الرمال، مثل جيميز بيتش في بورت ستيفنز».
آنا فيلا كونسيجو، من كلية علوم الأرض- جامعة سيدني، تجمع الرمال في خليج توماليس- كاليفورنيا
نماذج رياضية جديدة:
درس فريق كونسيجو عينة من الرّمال الكربونية من منطقة قريبة من جزيرة هيرون على الحاجز المرجاني العظيم، ورصدوا استجابتها في ظروف تجريبية، وطوروا بناءً على ملاحظاتهم معادلات رياضية جديدة تتوقع حركة الرمال الكربونية بدقة أعلى، وتحقق الفريق من صحة معادلاتهم بتطبيقها على بيانات موجودة سابقًا عن حركة الرّمال الكربونية، جُمعت في السنوات الست الماضية من مراقبة الرّمال على الساحل الشمالي في أواهو في هاواي.
يقول الدكتور تريستان ساليس من قسم علوم الأرض: «تزداد مع الوقت أهمية مراقبة حركة الرّمال الكربونية، فإذا كانت الجزر والشعاب المرجانية معرضة لخطر التعرية بسبب ارتفاع منسوب البحار، فنحن بحاجة إلى أن نفهم استجابة الرمال التي تحميها للتيارات المحيطية والأمواج الشديدة، ومن المرجح أن تُستَخدم المعادلات الرياضية الجديدة في تحديث نماذج نقل الرواسب، وتقييم استجابة الشواطئ والجزر المرجانية لديناميكا المحيطات في المناطق الغنية بالرمال الكربونية المعرضة لخطر التغير المناخي».
تستخدم الهندسة الساحلية في الوقت الحالي نماذج مخصصة لقياس رمال السيليكا، وتأمل كونسيجو أن تُستخدم النماذج التي طورتها مع فريقها في تحسين إدارة المناطق الساحلية. تقول كونسيجو: «يعني هذا أن نستطيع تكوين صورة أدق بكثير عن تأثير المحيطات في النظم البيئية البحرية، حيث تسود الرمال الكربونية. إن فهم طريقة تحرك الرواسب وسبب حدوثه وتوقيته مهم جدًا لإدارة تأثيرات التغير المناخي وتوقعها، وسيساعد عملنا الجديد على تطوير استراتيجيات التكيف مع الأزمة والتخفيف منها».