تمكن باحثو جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) من وضع معايير تصميم عالية الدقة في تخطيط المدن بالمنطقة الساحلية لمدينة الملك عبد الله الاقتصادية (KAEC)، والتي تسلط الضوء على الضرورة الملحّة للحفاظ على الشعاب المرجانية في البحر الأحمر، على مستويي الاقتصاد والتخفيف من وطأة الكوارث. وقد توصل الباحثون إلى هذه النتائج باستخدام النمذجة الحاسوبية المتقدمة عالية الوضوح للتنبؤ بعرام العواصف وذروة ارتفاع الأمواج الذي يكشف عن الدور المهم الذي تؤديه الشعاب المرجانية في حماية المناطق الساحلية. يذكر أنه وعلى الرغم من كون الشعاب المرجانية لا تشكل سوى ١% فقط من سطح المحيطات، فإن ما بين ٢٥% الى ٥٠% من فصائل الكائنات البحرية تعتمد عليها وتشكل ثروة بيئية واجتماعية اقتصادية لما يفوق مليار إنسان، كما أن قيمتها الاقتصادية تفوق تريليون دولار في جميع أنحاء العالم.كما يؤثر تدهور النظم البيئية للشعاب المرجانية على حماية المناطق الساحلية، ومصايد الأسماك، والسياحة.

وفي هذا الصدد، يقول الدكتور سابيك لانجودان، من فريق النمذجة والتنبؤ المعني بمنطقة البحر الأحمر في «كاوست»: «كانت المهمة الأصلية هي إجراء النمذجة الحاسوبية لارتفاعات الأمواج القصوى؛ بغرض تعيين الحدّ الأدنى لارتفاع الأرضيات الآمن، من أجل تصميم الهياكل والطرق في المدينة»، إلا أنه مع وفرة الملحوظات بشأن رصد الأمواج ومستوى المياه وقياس الأعماق الدقيق بالقرب من الساحل، جنبًا إلى جنب مع قدرات المحاكاة المتقدمة والحوسبة الفائقة المتاحة لنا في «كاوست»، قمنا بتوسيع نطاق الدراسة من أجل تقصِّي دور الشعاب المرجانية في تغيير المناخ الموجي لهذه المنطقة المحمية بالشعاب. فللتنبؤ الدقيق بارتفاعات الأمواج العنيفة، من الضروري نمذجة كيفية تحوّل الأمواج في أثناء مرورها عبر الشعاب المرجانية وقاع البحر الضحل، باستخدام بيانات الأمواج على المدى الطويل. وتشترك العديد من المدخلات في المحاكاة الحاسوبية، بما في ذلك نموذج التغير الفيزيائي في شكل الموجة، وقياس الأعماق، والقوى الجوية المؤثرة، ودوران مياه البحر. ومع ذلك، فإن بنية تصميم المحاكاة والمنصة الحاسوبية على القدر نفسه من الأهمية؛ فعليهما يتوقف تحديد وضوح النتائج ودقتها.

يقول لانجودان: «قمنا بتهيئة نموذج عالي الوضوح باستخدام شبكة غير مهيكلة، مما يسمح لنا بتنويع دقة وضوح النموذج على امتداد المنطقة من خلايا تغطي نطاق ٦٠ كيلومترًا في عرض البحر إلى خلايا صغيرة تغطي ٦٠ مترًا بالقرب من الساحل». استخدم الباحثون موجةً مقترنةً ونموذجًا لدوران المياه لحساب التغيرات في ارتفاعات الأمواج الناتجة عن الاختلافات في مستوى المياه والتيارات المائية، وجمعوا بين ذلك ومجالات الأرصاد الجوية المشتقة من نموذج جوي إقليمي عالي الوضوح. يقول البروفيسور إبراهيم حطيط، أستاذ هندسة وعلوم الأرض وقائد المجموعة البحثية: «دراستنا عالية الوضوح أتاحت لنا مراجعة تخفيض الحدّ الأدنى للارتفاع الآمن في مدينة الملك عبد الله الاقتصادية، من ٤ أمتار إلى ٢.٣ متر، وعلى الرغم من أنه انخفاض طفيف نسبيًّا، فإنه سيؤدي إلى توفير نحو ٩٠ مليون متر مكعب من مواد الردم، بما يعادل نحو ٥٠٠ مليون دولار أمريكي».

ومع ذلك، أظهرت الدراسة أيضًا أن الارتفاع الآمن المُخفَّض يعتمد على وجود شعاب مرجانية قبالة ساحل البحر الأحمر، تعمل باعتبارها حاجز أمواج طبيعيًّا لتوفير الحماية للمناطق الساحلية من المخاطر، مثل أقصى ارتفاع تبلغه الأمواج، وغمر الأمواج للحواجز، والفيضانات، وتآكل الشواطئ. ويوضح المؤلف المشارك البروفيسور عمر كنيو، أستاذ علوم الرياضيات والحساب التطبيقية بالجامعة، أن الشعاب المرجانية تعمل على تخفيض ارتفاع الأمواج بمقدار النصف عند الساحل، ويمكن أن تظل السواحل المحمية بالشعاب المرجانية معرّضةً لخطر الأمواج الأكبر إذا انخفضت الحماية الساحلية التي توفرها الشعاب المرجانية بسبب تدهور المرجان أو ارتفاع مستوى سطح البحر.

وتجدر الإشارة إلى أن أبحاث «كاوست» قد أسهمت في ضمان موقع بارز لحماية الشعاب المرجانية باعتبارها إحدى التوصيات النهائية للسياسات في البيان الختامي لقمة قادة مجموعة العشرين ٢٠٢٠. ونتيجة لذلك، أطلقت مبادرة عالمية لحماية تلك الشعاب بقيادة المملكة العربية السعودية ودعم وتعاون من بلدان مجموعة العشرين. ولقد اختيرت «كاوست» لتكون نقطة التقاطع للمبادرة الجديدة، والاستفادة من البنية التحتية المتطورة للجامعة، ولريادتها في دراسات وأبحاث الشعاب المرجانية خلال العقد الأخير بقيادة البروفيسور كارلوس دوارتي، أستاذ العلوم البحرية، إضافة لموقعها الذي يسهل لباحثيها الوصول إلى النظم البيئية القريبة. وفي أبريل ٢٠٢٠، فصّلت دراسة عن المحيطات الدولية، أجريت بقيادة كارلوس دوارتي والبروفيسورة سوزانا أغوستي، أستاذة علوم البحار في «كاوست»، سبل تعافي الحياة البحرية وصولاً إلى الوفرة الكاملة بحلول ٢٠٥٠. وحددت هذه الدراسة تسعة عناصر جوهرية في الأنظمة البيئية البحرية لإعادة بناء الحياة البحرية، وكانت الشعاب المرجانية واحدة منها.