بتوقيت بيروت - 2/14/2026 10:03:25 PM - GMT (+2 )
ليس من السهل تحديد كمية المياه الموجودة عبر المناظر الطبيعية. 1% بحدود من المياه العذبة على الأرض موجودة على السطح، حيث يمكن رؤيتها وقياسها بسهولة نسبية. ولكن تحت ذلك، تختلف القياسات بشكل كبير اعتمادًا على عمق منسوب المياه ومسامية الأرض التي لا يمكننا رؤيتها مباشرة.
ريد ماكسويل، وهو عالم هيدرولوجي في جامعة برينستون، يحب أن يفكر في هطول الأمطار والثلوج والمياه السطحية كحساب فحص يستخدم لاحتياجات إدارة المياه على المدى القصير و المياه الجوفية كحساب توفير، حيث من الأفضل أن يتراكم مبلغ أكبر بمرور الوقت.
لكن خريطة جديدة للمياه الجوفية يقدم ماكسويل وزملاؤه أعلى تقدير دقيق حتى الآن لكمية المياه الجوفية في الولايات المتحدة المتجاورة: حوالي 306.500 كيلومتر مكعب. وهذا يعادل 13 ضعف حجم الكل البحيرات الكبرى مجتمعة، ما يقرب من 7 أضعاف كمية المياه التي تصرفها جميع الأنهار على الأرض في السنة. يشمل هذا التقدير، الذي تم إجراؤه بدقة 30 مترًا، جميع المياه الجوفية حتى عمق 392 مترًا، وهو أعمق عمق تتوفر عنه بيانات مسامية موثوقة. وتراوحت التقديرات السابقة باستخدام قيود مماثلة من 159.000 إلى 570.000 كيلومتر مكعب.
وقال “إنها بالتأكيد خطوة للأمام من بعض جهود (رسم الخرائط) السابقة”. جرانت فيرجسون، وهو عالم هيدروجيولوجي في جامعة ساسكاتشوان ولم يشارك في البحث. “إنهم يبحثون عن دقة أفضل بكثير مما كنا عليه في الماضي ويستخدمون بعض التقنيات المثيرة للاهتمام.”
حسنًا، حسنًا، حسنًاوقد استندت التقديرات السابقة لكمية المياه الجوفية إلى حد كبير إلى ملاحظات الآبار.
وقال “هذا هو الشيء المجنون حقا فيما يتعلق بالمياه الجوفية بشكل عام”. لورا كوندون، عالم هيدرولوجي في جامعة أريزونا ومؤلف مشارك في هذه الورقة. “لدينا هذه الوخزات في باطن الأرض حيث يوجد بئر، وهي تقيس مدى عمق منسوب المياه الجوفية، وهذا ما يتعين علينا العمل معه.”
ولكن لا يتم قياس جميع الآبار بانتظام. ولأسباب واضحة، هناك ميل إلى وجود المزيد من الآبار في الأماكن التي يوجد بها المزيد من المياه الجوفية، مما يجعل البيانات عن المناطق التي تكون فيها المياه الجوفية أقل ندرة. ويمثل البئر نقطة واحدة فقط، في حين أن عمق منسوب المياه يمكن أن تختلف بشكل كبير على مسافات قصيرة.
استخدم الباحثون نقاط البيانات هذه، بالإضافة إلى معرفتهم بفيزياء كيفية تدفق المياه تحت الأرض، لنمذجة عمق منسوب المياه بدقة تبلغ حوالي كيلومتر واحد. لقد استخدموا أيضًا بيانات الأقمار الصناعية لالتقاط الاتجاهات واسعة النطاق في حركة المياه. لكن هذه البيانات ذات دقة أقل: بيانات من مهمة Tellus الخاصة بـ GRACE (استعادة الجاذبية وتجربة المناخ) التابعة لناسا، على سبيل المثال، تبلغ دقتها حوالي 300 كيلومتر، أي حوالي 10000 مرة أكثر خشونة من الخريطة الجديدة.
ولإثبات قيمة البيانات عالية الدقة، أظهر الفريق ما حدث عندما خفضوا دقة خريطتهم بأكملها من 30 مترًا إلى 100 كيلومتر، وهي الدقة المكانية للعديد من النماذج الهيدرولوجية العالمية. قدرت الخريطة الناتجة ذات التفاصيل الدقيقة ما يزيد قليلاً عن 252 ألف كيلومتر مكعب من المياه، وهو تقدير أقل من 18% مقارنة بالخريطة الجديدة.
بالإضافة إلى تحديد كميات المياه الجوفية بدقة عالية، تكشف الخريطة الجديدة عن معلومات أكثر دقة حول مصادر المياه الجوفية المعروفة.
على سبيل المثال، يظهر أن حوالي 40% من الأراضي في الولايات المتحدة المتجاورة لديها عمق منسوب مياه أقل من 10 أمتار. وقال كوندون: “هذا النطاق الذي يبلغ 10 أمتار هو النطاق الذي يمكن أن يكون فيه تفاعلات بين المياه الجوفية والنباتات وسطح الأرض”. “وهذا يشير حقًا إلى مدى ارتباط هذه الأنظمة.”
الانحياز للخيراستخدم العمل الجديد قياسات الآبار المباشرة بالإضافة إلى بيانات الأقمار الصناعية – حوالي مليون قياس، تم إجراؤها بين عامي 1895 و2023 – إلى جانب خرائط هطول الأمطار، ودرجة الحرارة، والتوصيل الهيدروليكي، ونسيج التربة، والارتفاع، ومسافة الجداول. ثم استخدم العلماء البيانات لتدريب نموذج التعلم الآلي.
بالإضافة إلى قدرته على فرز العديد من نقاط البيانات بسرعة، أشار ماكسويل إلى فائدة أخرى لنهج التعلم الآلي والتي قد تبدو غير متوقعة: وهي تحيزه. كانت التقديرات المبكرة للمياه الجوفية مبسطة نسبيًا، ولم تأخذ في الاعتبار الهيدروجيولوجيا أو حقيقة أن البشر أنفسهم يضخون المياه من الأرض. وتمكن نهج التعلم الآلي الذي اتبعه الفريق من دمج تلك المعلومات لأن الدليل على ضخ المياه الجوفية كان موجودًا في البيانات المستخدمة لتدريبه.
“عندما تسمع عن التحيز في التعلم الآلي طوال الوقت، فعادةً ما يكون له دلالة سلبية، أليس كذلك؟” قال ماكسويل. “كما اتضح، عندما لا تتمكن من فصل إشارة ضخ المياه الجوفية ونضوب المياه الجوفية من ما يقرب من مليون ملاحظة استخدمناها لتدريب نهج التعلم الآلي هذا، فقد تعلمت ضمنيًا هذا التحيز. … لقد تعلمت إشارات الضخ، وتعلمت إشارة الاستنفاد البشرية.”
ويأمل ماكسويل والباحثون الآخرون أن تكون الخريطة مصدرًا لصانعي القرار الإقليميين في مجال إدارة المياه، وكذلك للمزارعين الذين يتخذون قرارات بشأن الري. وأضافت كوندون أنها تأمل في زيادة الوعي بالمياه الجوفية بشكل عام.
وقالت: “المياه الجوفية موجودة في كل مكان طوال الوقت”. الخريطة “مليئة في كل مكان، أينما كنت. في بعض الأماكن يصل عمقها إلى 300 متر، وفي بعض الأماكن يصل عمقها إلى متر واحد. ولكن أينما كنت واقفًا، احفر للأسفل، وستجد مياهًا هناك في مكان ما.”
تم نشر هذه المقالة في الأصل على Eos.org. اقرأ المادة الأصلية.
إقرأ المزيد