تدابير وقائية تُقلل من أضرار تغير المناخ على البنية التحتية

تنفيذ أساليب مبتكرة للتنبؤ بالظواهر الجوية

تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)
تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)
TT

تدابير وقائية تُقلل من أضرار تغير المناخ على البنية التحتية

تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)
تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)

يؤثر تغير المناخ بشكل كبير في البنية التحتية في جميع أنحاء العالم، نتيجة ارتفاع درجات الحرارة وزيادة هطول الأمطار والفيضانات، وارتفاع مستويات سطح البحر، ويمكن أن تؤدي هذه التأثيرات إلى تلف الطرق والجسور وشبكات الكهرباء؛ ما يتطلّب إصلاحات مكلفة.

بنية تحتية مهددة

ورصدت دراسة أجراها باحثون من جامعات في ألمانيا وفنلندا والمكسيك والبرتغال مدى تأثير تغير المناخ في البنية التحتية، باستخدام التحليل العالمي للبيانات من عام 1997 إلى 2022، ودراسات حالة من 5 قارات حول العالم، ونصحت بضرورة اتخاذ تدابير استباقية لتعزيز متانة البنية التحتية لمواجهة تحديات تغير المناخ.

وركزت الدراسة، التي نُشرت في عدد 19 يونيو (حزيران) 2024 من دورية «ساينتفك ريبورتس»، على تقييم التأثير السلبي لتغير المناخ في البنية التحتية، خصوصاً في البلدان النامية، واستعراض أبرز مشاريع البنية التحتية وتدابير التكيف الحالية لمعالجة تغير المناخ.

وحلّل فريق البحث بيانات مشاريع للتكيف مع تغير المناخ من جميع أنحاء العالم، والاستراتيجيات المختلفة التي يجري تنفيذها، ففي اليابان، نُفّذت خطة تكيف للسكك الحديدية عبر زيادة درجة حرارة التشغيل القصوى لمواجهة ارتفاع درجات الحرارة.

وفي الولايات المتحدة، أُعيد إعمار نيوجيرسي بعد تأثير إعصار ساندي، لتكون البنية التحتية أكثر مقاومة لتغير المناخ. وفي أستراليا، ركزت خطة شبه جزيرة آير على تكييف البنية التحتية الساحلية لمواجهة زيادة الفيضانات الساحلية. أما في الدنمارك فهناك مشاريع تهدف إلى إدارة مخاطر الفيضانات بطرق مبتكرة لتحسين تصريف المياه وتقليل الأضرار. وأظهرت النتائج أن البنية التحتية الحالية عرضة لتأثيرات تغير المناخ، وهذا يبرز الحاجة إلى فهم أفضل للعلاقات والتأثيرات بين تغير المناخ ومجالات حيوية، مثل النقل والبنية التحتية الساحلية، خصوصاً في البلدان النامية والصناعية.

حلول علمية

وبناء على نتائج التحليل، وضع الباحثون مجموعة من الحلول العلمية، لمواجهة تأثيرات تغير المناخ في البنية التحتية حول العالم، أبرزها: ضرورة استثمار الحكومات في قدرة البنية التحتية على الصمود أمام تغير المناخ، عبر تدابير وقائية، للحد من التأثيرات المباشرة، وأبرزها الفيضانات، من خلال تطوير أنظمة الإنذار المبكر واعتمادها.

كما تشمل الحلول تعديل مواصفات البنية التحتية للطرق والجسور، لزيادة قدرتها على تحمّل درجات الحرارة المرتفعة والظواهر الجوية القاسية، وتعزيز مشاريع تصريف مياه الأمطار والفيضانات، وتنفيذ أساليب مبتكرة للتنبؤ بالظواهر الجوية. بالإضافة إلى ذلك العمل على تقليل انبعاثات غازات الدفيئة.

وشدد الباحثون على أن تأثيرات تغير المناخ في البنية التحتية الحيوية فورية وشديدة، ويتعيّن على الحكومات وصناع السياسات أن يتحرّكوا بصورة حاسمة لحماية البنية التحتية الحيوية وضمان الرفاهة المجتمعية، مشيرين إلى أن الاستثمار في تدابير التكيف حالياً من شأنه أن يخفّف من المخاطر المستقبلية ويحمي الاستقرار الاقتصادي والصحة العامة والسلامة.

تأثيرات الحرارة الشديدة

يقول أستاذ العلوم البيئية بجامعة «عين شمس» في مصر، الدكتور وحيد إمام، إن الحرارة الشديدة يمكن أن تسبّب تليين الأسفلت وتمدده؛ ما يؤدي إلى ظهور الشقوق والحفر بالطرق، كما أن الفيضانات قد تؤدي إلى تآكل أساسات الطرق وانجرافها، في حين يهدد ارتفاع مستوى البحر الطرق الساحلية بالغمر.

وأضاف إمام لـ«الشرق الأوسط»، أن موجات الحر قد تتسبّب في انقطاع التيار الكهربائي، وتقليل كفاءة توليد الطاقة الشمسية، في حين يؤثر نقص المياه والجفاف في توليد الطاقة الكهرومائية وعمليات التبريد في محطات الطاقة الحرارية، ونتيجة لذلك؛ تزيد تكاليف الصيانة والإصلاح ويزيد استهلاك الطاقة، بسبب زيادة استخدام أجهزة التبريد.

ونبه إلى ضرورة توجه العالم بقوة إلى الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة، مثل: الرياح والطاقة الشمسية لتقليل الانبعاثات وتنويع مصادر الطاقة، والاستثمار في تقنيات تخزين الطاقة لضمان إمدادات طاقة موثوقة في أثناء انقطاع التيار الكهربائي، بالإضافة إلى تنفيذ عمليات فحص وصيانة منتظمة للطرق والجسور.



ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
TT

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)

تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.

وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.

ألياف طبيعية

واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.

ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.

يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.

تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)

تقييم الأداء

أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.

وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).

وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.

في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.

وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.