من الفضاء إلى الإستراتيجية: استخدام بيانات الأقمار الصناعية لدفع عجلة التنمية منخفضة الانبعاثات

للمزيد من القراءة والاطلاع، قم بمراجعة وتنزيل الدراسة البحثية الكاملة للمؤلفين الصادرة بعنوان: " القياسات المعتمدة على الأقمار الصناعية لتتبع ثاني أكسيد الكربون والميثان في الغلاف الجوي على المستويات الوطنية ودون الوطنية والحضرية" هنا.

سد فجوة البيانات المتعلقة بالتنمية منخفضة الانبعاثات

يُعد مسار النمو منخفض الانبعاثات في القطاعات الرئيسية - بما في ذلك الزراعة والتعدين والغابات والصناعات التحويلية والبنية التحتية والمرافق - بالغ الأهمية لتحقيق التنمية المستدامة والحد من الفقر وإيجاد كوكب صالح للعيش. ويُعد دمج التخفيف من الانبعاثات في التخطيط الإنمائي أمرًا حيويًا لتحقيق القدرة على الصمود على الصعيد البيئي والاقتصادي على المدى الطويل.

غير أن سياسة الانبعاثات كانت مقيدة منذ فترة طويلة بسبب نقص البيانات المحلية والإقليمية الموثوقة عن تلوث الهواء اللازمة لتشخيص المشكلات وتصميم الإجراءات التدخلية وتتبع النتائج. وقد بدأ رصد الانبعاثات في الغلاف الجوي باستخدام الأقمار الصناعية في سد هذه الفجوة. وفي هذه المدونة، نقدم تقديرات جديدة عالية الدقة للانبعاثات مستمدة من قراءات الأقمار الصناعية التي أجرتها إدارتا البيانات والبحوث في البنك الدولي لدعم وضع السياسات المستندة إلى الشواهد والأدلة.

بيانات المصدر: قراءات الأقمار الصناعية عالية الدقة لرصد ثاني أكسيد الكربون والميثان

نستخدم مرصد الكربون المداري 2 التابع لناسا (OCO-2) لتتبع ثاني أكسيد الكربون، باستخدام قياسات ثاني أكسيد الكربون المتغيرة XCO₂ اليومية ذات المرجعية الجغرافية بدقة 1.29 × 2.25 كيلومتر. ويتبع المرصد مدارًا متزامنًا مع الشمس - مسار قمر صناعي يمر فوق نفس الجزء من الأرض في نفس الوقت المحلي كل يوم، مما يضمن قياسًا متسقًا لتلوث الهواء بمرور الوقت. ويعبر المرصد خطَ الاستواء حوالي الساعة 1:30 ظهرًا بالتوقيت المحلي، ويكرر التغطية كل 16 يومًا.

وبالنسبة للميثان، نستخدم بيانات مستمدة من أداة TROPOMI الملحقة بالقمر الصناعي (Sentinel-5P) التابع لوكالة الفضاء الأوربية، والذي يتبع مداراً متزامناً مشابهاً مع زيارات يومية ودقة تبلغ 5.5 × 3.5 كيلومتر. ونستخدم بيانات مركب الميثان المتغير XCH₄ من المستوى 2، مع تصحيح لانحراف انعكاس السطح.

وتدعم مجموعات البيانات المذكورة رصدًا متسقًا وعالي الدقة للانبعاثات.

تحويل تقديرات الأقمار الصناعية لتصبح قابلة للمقارنة عبر المكان والزمان

لضمان قابلية مقارنة تقديرات ثاني أكسيد الكربون والميثان في مختلف المناطق وبمرور الوقت، نقوم بمعالجة بيانات الأقمار الصناعية الأولية من أجل حساب التفاوتات المحلية، أي الاختلافات بين التركيزات المرصودة والتركيزات الأساسية. وتُقدر القيم الأساسية باستخدام طريقة هاكارانين وآخرين (2019) التي تراعي عاملي الزمان والموقع الجغرافي. ونظراً لأن التقديرات الأساسية اليومية بدقة مكانية عالية غير موثوقة، فإننا نحسب القيم الوسيطة اليومية لـتركيزات XCO₂ لكل نطاق عرض قدره 10 درجات ثم نُوَسّط هذه القيم إلى دقة درجة واحدة. ويجنبنا استخدام الوسيطات التشوهاتِ الناتجة عن القيم المتطرفة. ثم نطرح التقديرات الأساسية من كل قيمة تم رصدها للحصول على التفاوت المحلي. وأخيراً، نقوم بحساب متوسط هذه التفاوتات شهرياً لكل خلية شبكية بطول 5 كيلومترات لإنشاء مجموعة بيانات متسقة وعالية الدقة لتحليلها.

تتبع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان بمرور الوقت

تُخصص وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية درجات جودة لكل رصد من الأقمار الصناعية، ولا ندرج سوى تلك التي تلبي أو تتجاوز الحدود المقبولة لضمان تحليل الاتجاهات على نحو دقيق. ويؤدي هذا إلى تفاوت التغطية المكانية، لا سيما في المناطق التي تغطيها الغيوم. وبدلاً من تضييق نطاق الشبكة بشكل موحد – مما قد يغفل المناطق الصغيرة التي تحتوي على بيانات كافية – نقوم بتوسيع نطاق المراقبة حول كل خلية شبكية حتى تفي بالحد الأدنى المطلوب للبيانات. ويوازن هذا النهج التكيفي بين التفاصيل المحلية والقوة الإحصائية في جميع أنحاء المنطقة المشمولة بالدراسة.

ونتتبع اتجاهات الانبعاثات في كل خلية شبكية عالمية طولها 5 كيلومترات باستخدام مؤشرين اثنين، وهما:

• (1) اتجاه شهري طويل الأجل (2014–2024 لثاني أكسيد الكربون؛ و2018–2025 للميثان)؛
• (2) تغير قصير الأجل، ويُعَرَّف بأنه الفرق بين متوسط الاثني عشر شهراً الماضية والقيم السابقة عليها.

ويُسلط المؤشر الثاني الضوء على التطورات الأخيرة ذات الصلة بالسياسات على المدى القريب.

ونقوم بتلخيص الاتجاهات الخاصة بأي منطقة باستخدام طريقتين اثنتين، وهما:

• (1) غير مرجحة بأوزان - يتم التعامل مع جميع الخلايا الشبكية بالتساوي. ونقوم بحساب نسبة الخلايا ذات الاتجاهات المتزايدة والمتناقصة (بما في ذلك الاتجاهات التي ليس لها دلالة إحصائية) ونحدد الدرجة على النحو التالي: [زيادة بنسبة % - انخفاض بنسبة %]. 
• (2) مرجحة بأوزان - باستخدام نفس المنطق، ولكن بأوزان تستند إلى الانبعاثات المستمدة من قاعدة بيانات الانبعاثات للبرنامج العالمي لأبحاث الغلاف الجوي (EDGAR). وتعكس النسب المئوية حصص إجمالي الانبعاثات بدلاً من عدد الخلايا، مما يعطي وزناً أكبر للمناطق عالية الانبعاثات.

وفي كلتا الطريقتين، يتم تطبيع الدرجات لاحتساب نسبة النتائج ذات الدلالة الإحصائية في منطقة معينة. وقد تتراوح الدرجات النهائية من -100 (جميع الانخفاضات الجوهرية) إلى +100 (جميع الزيادات الجوهرية)، مما يسهل المقارنة بين المناطق.

درجات أداء الانبعاثات القابلة للتوسع لأي منطقة جغرافية

يتيح تتبع اتجاه الانبعاثات على مستوى الشبكة البالغة 5 كيلومترات تقدير درجات أداء الانبعاثات للمناطق الجغرافية ذات النطاق التعسفي. وتشمل مجموعات البيانات الخاصة بنا حالياً درجات أداء ثاني أكسيد الكربون والميثان طويلة وقصيرة الأجل لعدد 242 بلداً ومنطقة متنازع عليها، و3,242 إقليماً (وحدات إدارية من المستوى 1)، و36,563 إقليما فرعياً (وحدات إدارية من المستوى 2)، و13,636 منطقة حضرية وظيفية، و670 منطقة بحرية لإنتاج النفط والغاز داخل حدود المناطق الاقتصادية الوطنية الخالصة. ويدعم الترميز مفتوح المصدر التحديثات مع توفر البيانات والصور المستمدة من الأقمار الصناعية الجديدة.

رسم توضيحي للانبعاثات العالمية

ومن شأن تقديراتنا للاتجاهات والتغيرات على المستوى دون الوطني التي تعرضها الرسوم البيانية بالأعمدة أن تسهم في توجيه التخصيص الإستراتيجي للموارد المناخية الدولية، بما يتناسب مع تحديات الانبعاثات المستمرة والناشئة على حد سواء.

وعلى المدى البعيد، انخفضت مستويات ثاني أكسيد الكربون في 13,179 منطقة إدارية دون وطنية وارتفعت في الفترة الأخيرة في 9,616، بينما انخفضت في 9,663 منطقة، لكنها زادت في 10,790.

بالنسبة للميثان، تظهر الاتجاهات طويلة الأجل انخفاضاً في 13,734 منطقة إدارية دون وطنية وارتفاعاً في 9,675، بينما تشير أحدث البيانات إلى انخفاض في 15,143 منطقة وارتفاعٍ في 8,689 منطقة.

توسيع نطاق هذه الطريقة لتشمل ملوثات الهواء الأخرى

يمكن تطبيق نفس الأساليب وطريقة الحساب على البيانات المستمدة من القمر الصناعي GCOM-C التابع لوكالة الفضاء اليابانية والقمر الصناعي (Sentinel-5P) التابع لوكالة الفضاء الأوربية للحصول على تقدير عالي الدقة للانبعاثات ومستوى تعرض السكان للملوثات الأخرى، مثل الجسيمات الدقيقة (PM₂.₅) والنيتروجين (NO₂) وثاني أكسيد الكبريت (SO₂) وأول أكسيد الكربون والأوزون - على المستوى الوطني ودون الوطني (المستويين 1 و2) والحضري على مستوى العالم.

تُعد هذه المبادرة جزءاً من برنامج Space2Stats، وتجري مساندته بمنحة من صندوق البيانات العالمي التابع للبنك الدولي وتمويل من المديرية العامة للسياسات الإقليمية والحضرية التابعة للمفوضية الأوروبية. ويتمثل هدفه في تعزيز تصنيف البيانات وإتاحتها وتوحيد قياسها، مع النهوض بالبحوث والرؤى بشأن تحديات التنمية دون الوطنية، بما في ذلك المناخ والتنوع البيولوجي والطاقة النظيفة والأبعاد المتعلقة بالمساواة بين الجنسين.