علم فيزياء وكيمياء المحيطات
يقدم فريق بحوث علم فيزياء وكيمياء المحيطات المشورة العلمية فيما يتعلق بكيفية الحفاظ على بيئة بحرية صحية ومستدامة؛ لتحقيق النفع للأمة، ولحماية النظام البيئي البحري من تغير المناخ، وكذلك لتوعية المجتمع وأصحاب المصلحة من خلال المنشورات العلمية وأنشطة التوعية والبرامج التعليمية.
البحوث
- في علم المحيطات وظواهرها الفيزيائي، نركّز على دراسة بنية العمود المائي، والتفاعل بين الهواء والبحر، وتأثير الرياح (ريح الشمال، وكاوس، وناشي)، والمد والجزر، وتدرجات الكثافة على الدوران، وخصائص الأمواج، ونقل الرواسب، والتغييرات المورفولوجية الناتجة عن التطورات الساحلية والعمليات الساحلية المختلفة باستخدام القياسات، وإعداد النماذج، والاستشعار عن بُعد.
- تتضمن الأبحاث الجارية للمجموعة دراسة الهيدروغرافيا والدوران داخل المنطقة الاقتصادية الخالصة لدولة قطر والتنوع الموسمي والسنوي في توزيع معايير علم المحيطات، وتحديد الكتل المائية. تُجمع البيانات الهيدروغرافية (درجة الحرارة، والملوحة، والصور الموجزة البصرية وللتيار) وبيانات التقاء الأمواج باستخدام المعدات على متن سفينة الأبحاث جنان، وتحليلها للتحقق من تأثير القوى المحيطية والجوية على مختلف المقاييس المكانية والزمانية.
- يُجرى إعداد النماذج العددية لاستكمال دراسات المراقبة ممن أجل فهم أشمل لنظام تفاعل الغلاف الجوي والمحيطات، والترسيب، وديناميكا الجسيمات، كذا التنبؤ بحالة البيئة البحرية من حيث تأثرها بالمجهدات الطبيعية والبشرية المنشأ. تُجرى دراسات إعداد النماذج العددية باستخدام مجموعات الحوسبة عالية الأداء.
- نظرًا لأن العمليات / الظواهر، التي تحدث في أي جزء من الخليج العربي / الفارسي لها تأثير على البيئة البحرية لدولة قطر، فلا يمكن دراسة المنطقة الاقتصادية الخالصة لدولة قطر بمعزل عن غيرها، لا سيما في أثناء إعداد نماذج الدوران، والأمواج، ونقل الملوثات، كذلك نحن بحاجة إلى دراسة الخليج بأكمله بصفته إقليم واحد.
- تستخدم مجموعة البحث أجهزة عل متن السفينة، ومحمولة، وراسية من أجل جمع بيانات علم المحيطات عن الأمواج، والتيارات، والمد والجزر. يُجرى تحليل البيانات، والتصوير المرئي باستخدام أحدث البرامج وبرمجة الحاسوب. بالإضافة إلى البحث الخاص، تقدم المجموعة أيضًا الدعم الفني والعلمي من أجل الحصول على البيانات الهيدروغرافية وتحليلها من أجل مركز علوم البيئة وجامعة قطر وفرق البحث والمشروعات الوطنية والدولية الأخرى.
أجهزة علم المحيطات
تنهار النظم البيئية الطبيعية في كافة أنحاء العالم، وتفقد خصائصها الوظيفية البيولوجية، وبالتالي تفقد إنتاجيتها الاقتصادية. لذا، بهدف مواجهة هذا التهديد الخطير، نطّور استراتيجيات جديدة لاستعادة النظم البيئية الطبيعية.
- نستخدم أدوات متطورة للغاية من أجل جمع بيانات علم المحيطات على متن سفينة الأبحاث جنان والسفن ذات الرافعات. ترسو عدادات تسجيل التيار، ومسجلات منسوب المياه، ومحددات دوبلر الصوتية لقياس التيار في مواقع مختارة في المنطقة الاقتصادية الخالصة لدولة قطر من أجل قياسات سلاسل زمنية للأمواج، والمد والجزر، والتيارات. يُستخدم نظام قياس الموصلية ودرجة الحرارة والعمق من أجل قياس البارامترات الفيزيائية.
- تتكون أنظمة قياس الموصلية ودرجة الحرارة والعمق على متن سفينة الأبحاث جنان من: جهاز SeaBird SBE-25 CTD متصل بجهاز كاروسيل لجمع عينات المياه SeaBird SBE-32، وجهاز SeaBird SBE-25 CTD قائم بذاته. يتميز SBE-911plus، وSBE-25 أيضًا بأجهزة استشعار مساعدة من أجل قياس الخصائص البصرية (الفلورة، والعكارة، والإشعاع ذو التمثيل الضوئي المتوفر، وانتقال الضوء وخفوته وتشتته) والخصائص الكيمائية (الأس الهيدروجيني، والأكسجين المذاب).
- جهاز تارموسالينوغراف: يُستخدم جهاز التارموسالينوغراف SeaBird SBE-21 SeaCAT على متن سفينة الأبحاث جنان من أجل قياس جاري مستمر لدرجة حرارة سطح البحر والملوحة.
- التوصيف الحالي للسفينة المتحركة: مساح المحيطات من معدات تيليدين للبحث والتطوير بنظام تشغيل 150 كيلو هيرتز، ومحدد دوبلر الصوتي لقياس التيار محملان على هيكل سفينة أبحاث جنان، كذا جرى تجهيز جهاز Teledyne RDI Workhorse Sentinel 600 كيلو هيرتز، ومحدد دوبلر الصوتي لقياس التيار 600 كيلو هرتز وتحميلهما على متن سفينة الأبحاث جنان من أجل التخطيط الجانب للتيارات الرأسية.
- مقاييس التيار الراسية: تُستخدم أجهزة محدد دوبلر الصوتية لقياس التيار الراسية (Teledyne RDI Sentinel 50 فولت-500 كيلو هيرتز، وNortek Aquadopp Z-cell 1 ميغاهيرتز)، ومقاييس التيار الدوارة (Aanderaa SeaGuard) من أجل جمع بيانات مكان التيار والتخطيط الجانبي له. يتوفر أيضًا MiniTiDE WLRs (لمستوى المياه)، والانبعاثات الصوتية من أجل الرسو والنشر.
- البيانات الملاحية والجوية: تُجمع البيانات الملاحية والجوية الجارية باستخدام المعدات الملاحية لسفينة البحث جنان، ومحطة الأرصاد الجوية على متن السفينة.
تحليل البيانات وإدارتها وعرضها عرضًا مرئيًا: تُحلل بيانات المحيطات والأرصاد الجوية، التي جرى قياسها وإعادة تحليلها تحليلًا نقديًا من أجل تقييم السمات / المشكلات العلمية في الخليج العربي والمنطقة الاقتصادية الخالصة لدولة قطر. علاوة على ذلك، تُقيم بيانات إعادة التحليل المعترف بها على نطاق واسع من المصادر العالمية، مثل: المراكز الوطنية للتنبؤ البيئي / إعادة تحليل نظام التنبؤات المناخية، والمركز الأوروبي لإعادة تحليل توقعات الطقس على المدى المتوسط، وخدمة مراقبة البيئة البحرية في كوبرنيكوس من أجل معالجة المتغيرات طويلة الأجل في بارامترات بيانات المحيطات والأرصاد الجوية. وتُستخدم البرامج المتطورة وأدوات العرض المرئي لاشتقاق الإحصائيات والتخطيط والتفسيرات، كما تُستخدم أحدث أجهزة الكمبيوتر والبرمجيات والبرمجة الخاصة بها لتنفيذ قواعد بيانات علم المحيطات ولتحليل بيانات علم المحيطات وعرضها عرضًا مرئيًا.
الدراسات الحديثة
تقييم طويل المدى لإمكانات طاقة الرياح البرية والبحرية في دولة قطر
يسبب استغلال موارد الطاقة التقليدية في زيادة متعمدة في انبعاثات غاز الكربون في الغلاف الجوي، مما يحفز اتجاهات الاحتباس الحراري العالمي. وهو أمر مثير للقلق، خاصة بالنسبة إلى دولة قطر، حيث يُعتمد الوقود الأحفوري (النفط والغاز) إلى حد كبير من أجل إنتاج الطاقة. يمكن تقليل الاعتماد على هذه الموارد تدريجيًا من خلال استخدام الطاقة النظيفة والمتجددة. إن توصيف الموارد خطوة من الأهمية بمكان من أجل تقييم مصادر الطاقة المتجددة المتاحة. وأحد الأمثلة على ذلك، هي طاقة الرياح، التي لم تٌقيم تقييمًا موثوقًا حتى الآن في دولة قطر. لذا، قمنا بتحليل إمكانات طاقة الرياح على طول المناطق البرية والبحرية في دولة قطر على مدى 40 عامًا (1979–2018) من بيانات الرياح في الساعة المستخرجة من قاعدة بيانات المركز الأوروبي لإعادة تحليل توقعات الطقس على المدى المتوسط. حيث جرى اشتقاق متوسط كثافة طاقة الرياح الشهرية والموسمية والسنوية والعقدية. علاوة على ذلك، جرى إجراء اختبارات الموثوقية في مواقع برية وبحرية مختارة، كذلك جرى تقييم الاتجاهات والتباين بين السنوات. تكشف الدراسة أن موارد الرياح المتاحة معتدلة بشكل عام ولكنها متوافقة مع عدم وجود اتجاهات شديدة خلال فترة 40 عامًا. بالإضافة إلى ذلك، جرى تحديد التباين بين السنوي في طاقة الرياح، مما أدى إلى تأمين روابط مع ظاهرة النينيو – التذبذب الجنوبي.
المؤشرات الفيزيائية والكيميائية الأرضية الأحيائية في وسط الخليج العربي
أجريت قياسات في الموقع للمؤشرات الفيزيائية والكيميائية الأرضية الأحيائية على طول أحد القطاعات في المنطقة الاقتصادية الخالصة في دولة قطر خلال أواخر الصيف (سبتمبر 2014)، والشتاء (يناير 2015) للتحقيق في تبايناتها الرأسية والمكانية والزمانية. كشفت الدراسة أن العمود المائي يتميز بالتقسيم الطبقي القوي خلال أواخر الصيف في أعمق محطة، حيث يبلغ عمق المياه حوالي 65 مترًا، وبلغ تغير درجة حرارة السطح إلى القاع حوالي 9.1 درجة مئوية. إن عمود الماء متجانس عموديًا خلال فصل الشتاء بسبب تبريد السطح واختلاط الرياح. يتميز السطح حتى 23 مترًا من عمود الماء بوفرة الأكسجين المذاب خلال أواخر الصيف والشتاء في المناطق البحرية، ومع ذلك، يوجد انخفاض نسبيًا في الأكسجين المذاب خلال أواخر الصيف بسبب ضعف الاختلاط وحركة الهواء الأفقية في ظل الرياح والتيارات الضعيفة. ينخفض الأكسجين المذاب إلى مستويات نقص التشبع بالأكسجين تحت طبقة الهبوط الحراري الصيفية، وتمتد طبقة الأكسجين المذاب في الشتاء إلى القاع. يُعد الكلوروفيل-أ مرتفعًا نسبيًا خلال أواخر الصيف في المنطقة البحرية، بينما يكون منخفضًا جدًا في المناطق القريبة من الشاطئ، وهو مرتبط بالمجهدات بشرية المنشأ من الساحل الشرقي الأوسط لدولة قطر.
الحد الأقصى لسرعة الرياح الشمالية وارتفاع الأمواج فوق بحر العرب والخليج العربي / الفارسي والبحر الأحمر مستمدة من 40 عامًا من بيانات المركز الأوروبي لإعادة تحليل توقعات الطقس على المدى المتوسط.
خاصة تلك الناجمة عن أحداث الشمال ومكران، بالإضافة إلى نظام الرياح الموسمية الشمالية الشرقية. لقد حللنا علم المناخ واتجاهات أقصى سرعة رياح شمالية وارتفاع كبير للموج في بحر العرب والحبار الهامشية المتصلة، والخليج العربي / الفارسي والبحر الأحمر، خلال موسم الرياح غير الموسمية مستمدًا من 40 عامًا من بيانات رياح وأمواج المركز الأوروبي لإعادة تحليل توقعات الطقس على المدى المتوسط، المناخ المقدر الشهري والسنوي والعقدي المتطرف واتجاهاتها. تبرز الدراسة اتجاهًا متزايدًا في أقصى سرعة رياح شمالية (0.8 – 1.2 سم / ثانية / سنة) وأقصى ارتفاع للموج (0.42 – 0.88 سم / السنة) في جنوب بحر العرب ووسطه، وهو ما يتوافق مع الاتجاه العالمي في أقصى درجات سرعة الرياح وارتفاع الأمواج. يُظهر شمال بحر العرب بما في ذلك بحر عمان اتجاهًا تنازليًا ملحوظًا في أقصى سرعة رياح شمالية (– 1.4 سم / ثانية / سنة) وأقصى ارتفاع للموج (– 0.67 سم / سنة)، بينما أظهر الخليج والبحر الأحمر اتجاهًا متباينًا قطاعيًا، مما يشير إلى هيمنة التأثيرات الموضعية في تعديل المناخ الإقليمي.
تحليل القيمة القصوى لمناخ الأمواج حول جزر فرسان جنوب البحر الأحمر
تبحث الدراسة في تحليل القيمة القصوى لمناخ الأمواج حول المنطقة الساحلية المحمية لجزر فرسان في جنوب البحر الأحمر. علاوة على ذلك، تُقدم فكرة عامة عن ظروف الأمواج الشديدة في جنوب البحر الأحمر، التي تتأثر بالرياح الموسمية الهندية والمناخات المحلية وكذلك بتأثير التضاريس المعقدة بسبب وجود الشعاب المرجانية ومستوى الانحدار الشديد في قياس الأعماق. تُقدر مستويات عودة ارتفاع الأمواج المهمة للمناطق الضحلة والعميقة المختارة حول جزر الفرسان باستخدام نماذج القيمة القصوى، والقيمة القصوى المعممة، وتوزيع باريتو المعمم. يُظهر تحليل الاتجاهات أن اتجاهات الحدود القصوى القريبة (النسبة المئوية للارتفاع الأمواج 90 و95) مهمة في المناطق البحرية حول جزر فرسان، ولكنها ليست مهمة في المناطق القريبة من الشاطئ. يشير التحليل الموسمي إلى أن التقديرات الموسمية لـارتفاعات الأمواج المتطرفة أكثر موثوقية من التقديرات السنوية، مع الأخذ في الاعتبار الاختلافات في آليات توليد الموجات الموسمية.
إعداد النماذج العددية: يُستخدم خادم سطح مكتب متطور (Apple Mac Pro 12-core) ومجموعات الحوسبة عالية الأداء في جامعة قطر، من أجل تنفيذ نماذج عددية عالية الأداء من النظام البيئي البحري والغلاف الجوي وديناميكيات الرواسب والجسيمات. تُستخدم أحدث النماذج العددية للتكهن بماضي الدوران والأمواج والمد والجزر في الخليج العربي والمنطقة الاقتصادية الخالصة لدولة قطر. كما تُنفذ التوقعات طويلة الأجل وقصيرة الأجل تُحلل من أجل دراسة التباين وتأثيرات تغير المناخ. بالإضافة إلى ذلك، تُوفر المنقطة الاقتصادية الخالصة حلول البحث والتطوير للمشكلات البحرية المتعلقة بالتطورات الساحلية في البلاد باستخدام نماذج عددية مقترنة بعمليات الرصد.
دوران الخليج العربي باستخدام الجيل الثاني من نموذج لوفان لا نوف للمحيطات الجليدية: طُبق الجيل الثاني من نموذج لوفان لانوف للمحيطات الجليدية (www.climate.be/slim) من أجل محاكاة الدوران في الخليج العربي. يحّل الجيل الثاني من نموذج لوفان لانوف للمحيطات الجليدية المعادلات، التي تحكم الظواهر الجيوفيزيائية، والبيئية، والمياه الجوفية عن طريق نهج العناصر المحدودة (طريقة Galerkin المتقطعة) على شبكات غير منظمة أحادية وثنائية وثلاثية الأبعاد. للاستفادة من أحدث التطورات، يجرى ربط الجيل الثاني من نموذج لوفان لانوف للمحيطات الجليدية أيضًا بالأدوات الحالية (غالبًا ما تستند إلى نُهج عددية مختلفة جذريًا)، مثل نموذج الجريان المضطرب للمحيطات العام المعروف والمستخدم على نطاق واسع (www.gotm.net).
البحوث
- تركز الأنشطة البحثية في علم المحيطات الكيميائي على استكشاف مجموعة واسعة من العمليات التي تؤثر على الدورة الكيميائية والديناميات البيوجيوكيميائية للمياه البحرية والأحياء والرواسب في المنطقة الاقتصادية الخالصة لدولة قطر. من الأهمية بمكان لهذه الجهود الاعتبارات المتعلقة بكيفية تأثير كيمياء مياه البحر على النشاط البيولوجي والاستجابة له وتأثير النشاط البشري على البيئة البحرية.
- نحن نستخدم مجموعة من الأساليب المختبرية والميدانية. وعادة ما تكون بحوثنا متعددة التخصصات وتتضمن تكامل المفاهيم الكيميائية مع المعلومات حول العمليات الفيزيائية أو البيولوجية أو الجيولوجية التي تؤثر على النظم الطبيعية. وتشمل مجالات الدراسة ما يلي: الكيمياء العضوية وغير ر العضوية لمياه البحر. ويكون التقسيم الطبقي والهيدروغرافي على أساس مقتفيات كيميائية ونظيرية، والكيمياء الجيولوجية النظيرية للرواسب والجسيمات العالقة، والتفاعل الجيوكيميائي للرواسب مع مياه البحر والمياه الخلالية، والجيوكيمياء لمدخلات (الغبار) الإيولية والمصادر الصخرية، والدورات الجيوكيميائية للكربون والأكسجين والكبريت والنيتروجين وعناصر أخرى، وكيمياء أنظمة نقص الأكسجين ونقص الأكسجين، وكيمياء نظام الكربونات البحرية وتحمض المحيطات.
- الهيدروغرافية (مثل درجة الحرارة، والملوحة، والكثافة، والتيارات)، البيولوجية (مثل البكتيريا، والكلوروفيل أ، والعوالق النباتية، والعوالق الحيوانية، وقنديل البحر، والقشريات، وذوات الصدفتين، والأسماك)، والمواد الكيميائية (مثل العناصر الغذائية، والأكسجين المذاب، ودرجة الحموضة، والمعادن الثقيلة، والملوثات العضوية وغير العضوية، والبصرية (الفلورة ، والعكارة، والإشعاع النشط صناعيًااً - PAR- ، ونقل الضوء والتوهين)، وبيانات الأرصاد الجوية (سرعة الرياح واتجاهها) التي يتم جمعها على متن سفينة البحوث الأبحاث البحرية جنان. ولقد جُهزت السفينة وفق أعلى معايير الجودة، كما أنها توفر الفرص لأخذ العينات لفترات طويلة وعلى نطاق واسع في منطقة الخليج، وكذلك في مياه بحر العرب وبحر عمان والبحر الأحمر والمحيط الهندي.
- خلال عمليات المسح البحرية، تُختار محطات أخذ العينات بناءً على الجوانب الديناميكية المختلفة للمنطقة الاقتصادية الخالصة في دولة قطر. تتضمن بعض حملات المراقبة الموسمية الحالية أخذ العينات الهيدروغرافية والجيوكيميائية الحيوية في المحطات الساحلية والبحرية في القطاعات الواقعة على الجرف الشرقي لشبه جزيرة دولة قطر، وهي تمتد حوالي 200 كيلومتر إلى أقصى عمق يصل إلى 67 مترًا.
- يجري الطلاب بحوثهم لفهم: الهيدروغرافيا الإقليمية والموسمية والكيمياء الحيوية للمياه القطرية، وهو أمر لازم للتنبؤ بآثار الضغوط البيئية والتغير العالمي، وهيكل عمود الماء وتوزيع الكتل المائية من أجل تحديد خصائص وحالة الموائل المختلفة، وتقييم جودة مياه البحر والإنتاجية البحرية. يُتوقَّع أن تشكل النتائج التي تم الحصول عليها من هذه الدراسات الهيدروغرافية والكيميائية الحيوية قاعدة معارف أوقيانوغرافية قوية، وتوفر الدعم العلمي لصانعي القرار وأصحاب المصلحة الوطنيين وتساعد في تخفيف الآثار الضارة للعوامل البيئية (مثل قتل الأسماك، وتبيض الشعاب المرجانية، وتكاثر الطحالب الضارة، ونقص الأكسجة). من الأهمية البالغة لهذه الجهود الاعتبارات المتعلقة بكيفية تأثير كيمياء المحيطات واستجابتها للنشاط البيولوجي وتأثير النشاط البشري على البيئة البحرية.
الدراسات الحالية
الدراسات الميدانية والمختبرية لطبقة رواسب القار الموجودة في جزيرة رأس ركن والشواطئ الشمالية القطرية
تم استكمال مسح ميداني مفصل، والذي يبحث في أصل حصائر القار الموجودة في جزيرة بعيدة غير مأهولة، جزيرة رأس راكان، الواقعة على الطرف الشمالي القطري. وكان تركيز هذه الدراسة على تحديد الأصل المحتمل لطبقة رواسب القار وتقييم المخاطر البيئية الناجمة عنها. وبناء على بيانات الرصد الميدانية، تم وضع فرضية أن حصائر القار الموجودة في جزيرة رأس راكان قد ترسبت بفعل (1) تسرب نفطي كبير نسبيًا و(2) تسرب نفطي قديم. وتشير بيانات الرصد المادية التي تم جمعها من المسوحات الميدانية إلى أن التلوث الناجم عن حصائر القار كان واسع الانتشار. فيما كانت حصائر القار الموجودة في جزيرة أم تيس وشواطئ الرويس والغارية وفويرط الواقعة على الطرف الشمالي القطري مماثلة لتلك الموجودة في شواطئ جزيرة رأس راكان. علاوة على ذلك، كانت جميع عينات حصائر القار مواد عالية التجوية شديدة السواد وتشبه قار الزفت. وتمت مقارنة بصمات الهوباين في عينات جزيرة رأس راكان مع بصمات عينات حصائر القار التي تم جمعها من أربع شواطئ شمالية أخرى وكانت البيانات متطابقة. وعليه، يُستنتج من ذلك أن حصائر القار الموجودة في جزيرة رأس راكان تطورت على الأرجح من البقايا المترسبة بفعل حدث تسرب نفطي كبير على مستوى النطاق الإقليمي. بالإضافة إلى ذلك، كانت بصمات الهوباين الموجودة في جميع عينات حصائر القار متطابقة بشكل متقارب من بصمات النفط الخام المرجعي من البصرة، مدينة عراقية تقع على الحدود مع دولة الكويت. علاوة على ذلك، كانت بصمات حصائر القار متطابقة تقريبًا مع بصمات الهوباين الخاصة بالنفط الخام الكويتي، الأمر الذي تم استنتاجه من بيانات الدراسات السابقة. وبناءً على أن مصدر التسرب النفطي في حرب الخليج عام 1991 هو النفط الخام الكويتي، تشير النتائج إلى أن حصائر القار الموجودة حاليًا في الشواطئ القطرية الشمالية يرجع أصلها إلى حدث تسرب نفطي في حرب الخليج عام 1991. أوضحت مجموعة بيانات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH) أن حصائر القار هذه تحتوي على العديد من الـ PAH عالية السمية، ويشمل ذلك البنزوبيرين وبنزوفلورانثين، والتي هي مركبات مسرطنة معروفة.
التوزيع المكاني لطبقة رواسب القار الموجودة على طول الساحل الغربي القطري وخصائصها التركيبية وعوامل التجوية الخاصة بها

تم تقييم التوزيع المكاني لطبقة رواسب القار الموجودة على طول الساحل الغربي القطري ومركباتها الكيميائية ونمط التجوية الخاصة بها بناءً على عينات حصائر القار التي تم جمعها من 12 منطقة ساحلية. ونطاق توزيع حصائر القار هو 0-104 جم -1 بمتوسط قيمة تساوي 9.25 جم -1. وبالرغم من أن مستوى حصائر القار الحالية أقل بثلاثين مرة عن ذلك الموجود خلال الفترة 1993-1997 (بمتوسط 290 جم -1)، فإن نمط التوزيع مماثل. وربما تكون الرياح والتيارات السائدة قد دفعت بالانجراف السطحي للمخلفات النفطية الطافية باتجاه الساحل الشمالي الغربي القطري. فيما تم إحصاء الخصائص الكيميائية والتركيبية لطبقة رواسب القار باستخدام مؤشرات ATR-FTIR الطيفية (مثال، المؤشرات الأليفاتية والعطرية والسلاسل الطويلة والكربونيل) وبعض من خواصها القابلة للمقارنة مع المركبات الأسفلتية للنفط الخام الإيراني. وتقل المركبات العطرية لطبقة رواسب القار في الساحل الشمالي الغربي عن تلك الموجودة في الساحل الشمالي. فيما تشير قيم مؤشر الكربونيل إلى أن العينات المأخوذة من الساحل الشمالي الغربي قد تعرضت لعوامل تجوية عالية عن تلك الموجودة في السواحل الشمالية والسواحل الجنوبية الغربية. ويمكن استخدام تركيز الهيدروكربونات (بما في ذلك الأليفاتية والعطرية) في حصائر القار لدراسة المخاطر البيئية على الكائنات الحية المرتبطة بالرواسب.
خرائط القمر الصناعي WorldView-3 لرواسب حصائر القار في جزيرة رأس راكان في الساحل الشمالي القطري

استخدمت بيانات القمر الصناعي WorldView-3 (WV-3) لدراسة السلوك الطيفي لرواسب حصائر القار ولرسم خرائط لتكونات حصائر القار الموجودة في ساحل جزيرة رأس راكان في الجزء الشمالي من دولة قطر. تشير دراسة الأطياف المختبرية لمواد القار أن خواص الامتصاص التشخيصية تكون عند مستوى 0.6 و1.1 مكرومتر في نطاق الأشعة المرئية وتحت الحمراء القريبة (VNIR) و1.52 و1.73 و2.04 و2.31 مكرومتر في نطاق الأشعة تحت الحمراء للموجات القصيرة (SWIR). فيما ميز رسم الخرائط باستخدام بيانات القمر الصناعي WV-3 بواسطة طرق تمديد فك الارتباط والفصل الخطي الطيفي (LSU) حصائر القار ونباتات التربة الرملية والسبخة بدرجات ألوان مختلفة. وقد تأكدت قدرة مستشعر القمر الصناعي WV-3 وإمكانيات طرق معالجة الصور عن طريق رسم خرائط لتكونات القار في رأس عشيرج وشمال شرق الرويس. وقد تم التحقق من صحة النتائج من خلال الدراسات والتحاليل المختبرية لعينات الحقول.
مصادر القمامة البحرية على طول الساحل الغربي القطري وتوزيعها المكاني وخصائصها

تم تقييم التوزيع المكاني للقمامة البحرية ومصادرها وخصائصها من 36 موقعًا منتشرًا في 12 شاطئًا على طول الساحل الغربي القطري. وتم العثور على إجمالي 2376 قطعة قمامة بحرية بأحجام مختلفة بمتوسط وفرة 1.98 قطعة/متر مربع. وكان ترتيب وفرة القمامة البحرية على طول الساحل كما يلي: البلاستيك (71.4%)> المعدن (9.3%)> الزجاج (5.1%)> الورق (4.4%)> القماش (4.0%)> المطاط (3.9%)> الخشب المصنع (2.0٪). وكان للمواقع في الجزء الجنوبي والشمالي-شمالي غربي من نطاق الدراسة تركزات أعلى من القمامة البحرية بدرجة كبيرة. ومن المثير للدهشة أن ما يقرب من 47٪ من الزجاجات المصنعة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) التي رست على الشاطئ كانت قد انجرفت من دول مجاورة وكان أغلبها قد تم تصنيعه في العاميين الماضيين. بالإضافة إلى ذلك، معظم الزجاجات البلاستيكية الآتية من الدول المجاورة كانت قد جرفتها الرياح (شمالية بشكل رئيسي) والتيارات باتجاه الساحل القطري. فيما يقدم دوران المياه في الخليج قرائنًا واضحةً على مسارات القمامة البحرية التي رست على شواطئ الساحل القطري. بينما يتأثر الساحل القطري بالسلب بفعل القمامة البحرية التي يرجع أصلها إلى أنشطة الصيد وزجاجات PET الآتية من الدول المجاورة. فيما قد تبنت المنظمة الإقليمية لحماية البيئة البحرية (ROPME) في دول الخليج أجندة أعمال الأمم المتحدة 2030 من أجل أهداف التنمية المستدامة (SDG) لتخفيف التلوث الناجم عن القمامة البحرية لمساعدة البيئة الطبيعة للمنطقة واستعادتها والمحافظة عليها.
العوامل المؤثرة على التوزيع الرأسي للجسيمات البلاستيكية الدقيقة الموجودة في رواسب الشاطئ حول جزيرة رأس راكان في دولة قطر

تمت دراسة التوزيع الرأسي وخصائص للجسيمات البلاستيكية الدقيقة (MPs) الموجودة في رواسب الشاطئ حول جزيرة رأس راكان في دولة قطر. وتراوح التوزيع الرأسي للجسيمات البلاستيكية الدقيقة من 0 إلى 665 جسيم/كجم بحد وفرة أقصى على الطبقة السطحية بطول (0–5 سم). وقد وجد أن أعداد الجسيمات البلاستيكية الدقيقة أعلى في الأجزاء الغربية والشمالية من الجزيرة. ويعكس التوزيع درجة التأثير البشري السابق والحالي (بما في ذلك إنتاج البلاستيك واستخدامه والمخلفات التي لم يحسن التعامل معها والنمو السكاني). بينما كانت الحبيبات هي الشائعة في الجسيمات البلاستيكية الدقيقة الموجودة في الطبقة السطحية، في حين أن الألياف كانت هي العنصر الأكثر تواترًا في الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الرواسب السفلية. وكان البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) والبولي أميد (PA) من أكثر أنواع البوليمرات وفرة من الجسيمات البلاستيكية الدقيقة الموجودة في الرواسب. وتُعد الرياح والتيارات والأمواج والعمليات القريبة من الشاطئ هي العوامل الرئيسية المؤثرة في عملية نقل وترسيب الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الخليج. وهذه أول دراسة تتناول تباين عمق الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في منطقة الخليج. وكانت النتائج مجدية لبيان الاتجاه التاريخي للتلوث الناجم عن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الخليج. كانت قيم تركز الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الطبقة السطحية من الرواسب الموجودة في جزيرة رأس راكان أعلى من تلك الموجودة في اليابسة في قطر والأجزاء الأخرى من منطقة الخليج. وعليه، نحتاج إلى برامج رصد التلوث الناجم عن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة المنتظمة ودراسات النمذجة العددية في جميع الجزر البعيدة في الخليج لتقييم الخطر المتعلق بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة على الكائنات الحية.
مساهمات جهاز مطياف تحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء في مجال أبحاث التلوث الناجم عن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة

تم تحديد الجسيمات البلاستيكية الدقيقة وإنشاء تقارير بها في المصفوفات البيئية من القطبين إلى خط الاستواء ومن الغلاف الجوي إلى أعماق المحيطات. وبالرغم من استخدام أساليب مطيافية تحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) في أبحاث الجسيمات البلاستيكية الدقيقة قد ارتفع بشكل كبير منذ عام 2004، فلا تزال توجد بعض التحديات التي يتعين التغلب عليها في مجال توحيد البروتوكولات التشغيلية للتحديد والتقدير الكمي. وبالتالي، لقد راجعنا وركزنا على التطورات الأخيرة في أساليب FTIR (المطيافية والتصوير الكيميائي) المستخدمة لتحديد خصائص العديد من أنواع البوليمرات الموجودة في الجسيمات البلاستيكية الدقيقة ولتتبع مصيرها ونقلها في مصفوفات بيئية مختلفة. ويُستخدم أسلوب الانعكاسية الإجمالية الموهنة (ATR) المقترن مع مطيافية FTIR استخدامًا واسعًا لتحديد خواص الجسيمات البلاستيكية الدقيقة ذات الأحجام الكبيرة، في حين تتطلب الجسيمات البلاستيكية الدقيقة ذات الأحجام الصغيرة استخدام µFTIR المقترن مع جهاز كشف صفائف المستوى البؤري الذي يسهل إنتاج التصوير الكيميائي بشكل أسرع للجسيمات البلاستيكية الدقيقة عن طريق الفحص الآني لعديد من الآلاف من الأطياف ضمن عملية قياس واحدة. بينما يُستخدم أسلوب FTIR أيضًا لدراسة التغييرات في مركبات الروابط الكيميائية (الهيدروكسيل ومجموعات الكربونيل والأكسجين الكربوني) للجسيمات البلاستيكية الدقيقة خلال عمليات التجوية المتعددة. علاوة على ذلك، تستخدم طريقة FTIR لفهم الأثار البيئية للجسيمات البلاستيكية الدقيقة المبتلعة والمُلوّثات المتعلقة بها والاختلافات الكيميائية الحيوية على مستوى الخلية. ونحتاج لوضع المعايير التالية في الاعتبار خلال معالجة البيانات والتقييم وتحديد الجسيمات البلاستيكية الدقيقة باستخدام مطيافية FTIR: (i)عند مقارنة/مطابقة طيف غير معروف بمكتبة دراسات أو مكتبة طيفية تجارية، من المهم التحقق من وضع اكتساب أطياف FTIR (اكتسب الوضع نفسه أو أوضاع مختلفة) و(ii) عند مقارنة أو مطابقة التغير الطيفي الحاصل بفعل عوامل التجوية والزمن مع المكتبة الطيفية و(iii) ينبغي استخدام الطبقة العازلة المرغوبة لتقليل التداخل الطيفي. من المتوقع أن يؤدي توحيد تقنيات القياس الكيميائي وتقليل وقت معالجة البيانات وتحسين قدرات معالجة الملفات للأنظمة إلى تحسين تحليل FTIR في أبحاث التلوث الناجم عن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة. نظرًا لأن تحديد الجسيمات البلاستيكية الدقيقة بمقدار < 10µm باستخدام أسلوب FTIR يمثل مهمة صعبة، نحتاج إلى تطوير ملحقات إضافية جديدة أو استخدام مجموعة مناسبة من الأساليب الحالية من أجل أبحاث الجسيمات البلاستيكية الدقيقة المستقبلية.
المجلات
- Aboobacker, V.M., Shanas, P.R., Veerasingam, S., Ibrahim M.A.S. Al-Ansari, Fadhil N Sadooni, Vethamony, P., 2021: Long-term assessment of onshore and offshore wind energy potentials of Qatar, Energies (In Press).
- Rajendran. S, Vethamony. P, Sadooni F.N, Hamad Al Saad, Jassim A. Al-Khayat, Govil. H, Nasir. S (2021). Detection of Wakashio oil spill off Mauritius using Sentinel-1 and 2 data: capability of sensors, image transformation methods and mapping. Environmental Pollution (in press).
- Rajendran, S, Sadooni, F.N, Hamad Al Saad, Govil, H., Nasir, S, Vethamony, P (2021) Monitoring Oil Spill in Norilsk, Russia using satellite data. Scientific Reports (in press).
- Rakib, M.F., Al-Ansari, E.M.A.S., Husrevoglu, S., Yigiterhan, O., Al-Maslamani, I.A., Aboobacker, V.M., Vethamony, P., 2021: Observed Variability in Physical and Biogeochemical Parameters in the Central Arabian Gulf, Oceanologia, https://doi.org/10.1016/j.oceano.2020.12.003
- Vasimalla Suneel, Sivaprakasam Sathish Kumar, Ramakrishnan Balaji, P. Vethamony (2021). Formation and weathering assessment of oil-suspended sediment aggregates through a laboratory investigation, Environmental Science and Pollution Research, https://doi.org/10.1007/s11356-020-11813-w
- Ranjani, M., Veerasingam, S., Venkatachalapathy, Mugilarasan, M., R., Bagaev, A., Mukhanov, Vethamony, P., 2021. Assessment of potential ecological risk of microplastics in coastal sediments of India: a meta-analysis. Marine Pollution Bulletin, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.111969
- Rajendran, S., Al-Khayat, J.A., Veerasingam, S., Nasir, S., Vethamony, P., Sadooni, F.N., Al-Kuwari, H.A.S., 2021. WorldView-3 mapping of tar deposits of the Ras Rakan Island, Northern coast of Qatar: Environmental Perspective. Marine Pollution Bulletin, 163 (2021) 111988.
- Veerasingam, S., Vethamony, P., Aboobacker, V.M., Giraldes, A.E., Dib, S., Al-Khayat, J.A., 2021. Factors influencing the vertical distribution of microplastics in the beach sediments around the Ras Rakan Island, Qatar. Environmental Science and Pollution Research, doi.org/10.1007/s11356-020-12100-4
- Marieh Arekhi, Leigh G. Terry, Gerald F. John, Jassim A. Al-Khayat, Azenith B. Castillo, P. Vethamony, T. Prabhakar Clement (2020). Field and Laboratory Investigation of Tarmat Deposits found on Ras Rakan Island and Northern Beaches of Qatar. Science of the Total Environment, 735 (2020) 139516. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139516 (IF: 6.551).
- Veerasingam, S., Al-Khayat, J.A., Haseeba, K.P., Aboobacker, V.M., Hamza, S., Vethamony, P., 2020. Spatial distribution, structural characterization and weathering of tarmats along the west coast of Qatar. Marine Pollution Bulletin, 159, 111486.
- Veerasingam, S., Al-Khayat, J.A., Aboobacker, V.M., Hamza, S., Vethamony, P., 2020. Sources, spatial distribution and characteristics of marine litter along the west coast of Qatar. Marine Pollution Bulletin, 159, 111478.
- Veerasingam, S., Ranjani, M., Venkatachalapathy, R., Bagaev, A., Mukhanov, V., Litvinyuk, D., Mugilarasan, M., Gurumoorthi, K., Guganathan, L., Aboobacker, V.M., Vethamony, P., 2020. Contributions of Fourier Transform Infrared Spectroscopy in microplastic pollution research: A review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology doi:10.1080/10643389.2020.1807450
- Veerasingam, S., Ranjani, M., Venkatachalapathy, R., Bagaev, A., Mukhanov, V., Litvinyuk, D., Verzhevskaya, L., Guganathan, L., Vethamony, P., 2020. Microplastics in different environmental compartments in India: Analytical methods, distribution, associated contaminants and research needs. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 133, 116071.
- Aboobacker, V.M., Shanas, P.R., Ibrahim M.A.S. Al-Ansari, Sanil Kumar V., Vethamony, P., 2020: The maxima in northerly wind speeds and wave heights over the Arabian Sea, the Arabian/Persian Gulf and the Red Sea derived from 40 years of ERA5 data, Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-020-05518-6
- Shamji, V.R., Aboobacker, V.M., Vineesh, T.C., 2020: Extreme value analysis of wave climate around Farasan Islands, southern Red sea, Ocean Engineering, 207: 107395. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107395
- Yigiterhan, O., Al-Ansari, E.M., Nelson, A., Abdel-Moati, M. A., Turner, J., Alsaadi, H. A., paul, B., Al-Maslamani, I. A., Al-Ansi Al-Yafei, M. A., Murray, J. W. (2020). Trace element composition of size-fractionated suspended particulate matter samples from the Qatari Exclusive Economic Zone of the Arabian Gulf: the role of atmospheric dust. Biogeosciences. https://doi.org/10.5194/bg-17-381-2020
- Elsayed, H., Yigiterhan, O., Al-Ansari, E. M. A. S., Al-Ashwel, A. A., Elezz, A. A., Al-Maslamani, I. (2020). Methylmercury bioaccumulation among different food chain levels in the EEZ of Qatar (Arabian Gulf). Regional Studies in Marine Science. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2020.101334
- Mohammad A. A. Al-Najjar, Christopher Munday, Artur Fink, Mohamed A.R. Abdel-Moati, Waleed Hamza, Laura Korte, Jan-Berend Stuut, Ibrahim S. Al-Ansari, Ibrahim Al-Maslamani & Dirk de Beer (2020). Nutritive effect of dust on microbial biodiversity and productivity of the Arabian Gulf, Aquatic Ecosystem Health & Management.
- Suneel V, Mahua Saha, Chayanika Rathore, Jenica Sequeira, P.M. Nikhil Mohan, Durbar Ray, S. Veerasingam, V. Trinadha Rao, P. Vethamony (2019). Assessing the source of oil deposited in the surface sediment of Mormugao Port, Goa - A case study of MV Qing incident, Mar. Poll. Bull., 145, 88-95.
- Suneel, V, Trinadha Rao, V, Gopika Suresh, Aditya Chaudhary, R., P.Vethamony, Ratheesh, P.(2019). Oil pollution in the Eastern Arabian Sea from invisible sources: a multi-technique approach, Mar. Poll. Bull., 146, 683-695.
- Samiksha S. V., P. Vethamony, P. K. Bhaskaran, P. Pednekar, M. Jishad and A. James (2019). Attenuation of wave energy due to mangrove vegetation off Mumbai, India, Energies 2019, 12, 4286; https://www.mdpi.com/1996-1073/12/22/4286.
- Renjith VishnuRadhan, Eldho T I, P Vethamony, Saheed P P, Shirodkar P V (2018). Assessment of the environmental health of an ecologically sensitive, semi-enclosed, basin - A water quality modelling approach, Marine Pollution Bulletin, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2018.10.035
- Soliman, Y., Al-Ansari, E.M.A.S., Sericano, J. L., Wade, T. L. (2019). Spatio-temporal distribution and sources identifications of polycyclic aromatic hydrocarbons and their alkyl homolog in surface sediments in the central Arabian Gulf. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.093
- Yigiterhan, O., Alfoldy, B. Z., Giamberini, M., Turner, J. C., Al-Ansari, I. S., Abdel-Moatii, M. A., Al-Maslamani, I. A., Mahfouz, M. M. K., Elobaid, E. A., Hassan, H. A., Obbard, J. P., Murray, J. W. (2017). Geochemical Composition of Aeolian Dust and Surface Deposits from the Qatar Peninsula. Chemical Geology. doi:10.1016/ j.chemgeo.2017.10.030
- Al-Ansari, E. M. A. S., Abdel-Moati, M. A. R., Yigiterhan, O., Al-Maslamani, Soliman, Y., Rowe, G. T., Wade, T. L., Al-Shaikh, I. M., Helmi, A., Kuklyte, L., Chatting, M., Al-Ansi Al-Yafei,, M. A. (2017). Mercury accumulation in Lethrinus nebulosus from the marine waters of the Qatar EEZ. Marine Pollution Bulletin. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.04.024
- Hassan, H. M., Castillo, A. B., Yigiterhan, O., Elobaid, E. A., Al-Obaidly, A., Al-Ansari, E., Obbard, J. P. (2017). Baseline concentrations and distributions of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in surface sediments from the Qatar marine environment. Marine Pollution Bulletin. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.10.093
- Al-Ansari, E.M.A.S., Rowe, G., Abdel-Moati, M.A.R., Yigiterhan, O., Al-Maslamani, I., Al-yafei, M.A., Al-Shaikh, I., Upstill-Goddard, R. (2015). Hypoxia in the central Arabian Gulf Exclusive Economic Zone (EEZ) of Qatar. Estuarine, Coastal and Shelf Science. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2015.03.022
- Soliman, Y.S., Al-Ansari, E.M.S., wade, T. L. (2014). Concentration, composition and sources of PAHs in the coastal sediments of the exclusive economic zone (EEZ) of Qatar, Arabian Gulf. Marine Pollution Bulletin. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.04.027
- Quigg, A., Al-Ansi, M., Nour Al Din, N., Wei, C. Nunnally, C. C., Al-Ansari, I. S., Rowe, G. T., Soliman, Y., Al-Masalamani, I., Mahmoud, I., Youssef, N., Abdel-Moati, M. A. (2013). Phytoplankton along the coastal shelf of an oligotrophic hypersaline environment in a semi-enclosed marginal sea: Qatar (Arabian Gulf). Continental Shelf Research. https://doi.org/10.1016/j.csr.2013.04.015
المؤتمرات
- Haseeba, K.P., Veerasingam, S., Shafeeq, H., Al-Khayat, J., Vethamony, P., 2020. Assessment of tarmat contamination and its chemical characterization along the west coast of Qatar, Arabian Gulf. Qatar University Annual Research Forum & Exhibition (QUARFE), 28 October 2020, Qatar University. DOI:10.29117/quarfe.2020.0075
- Veerasingam, S., Al-Khayat, J.A, Vethamony, P., 2020. COVID-19 Personal Protection Equipment (PPE): A Potential source of microplastic pollution in the State of Qatar. Qatar University Annual Research Forum & Exhibition (QUARFE), 28 October 2020, Qatar University. DOI: 10.29117/quarfe.2020.0284
- Izumi, C., Al-Thani, J., Yigiterhan, O., Al-Ansari, E.M.A.S., Vethamony, P., Sorino, C. F., Anderson, D., Murray, J. W. (2020). Ocean Acidification and Carbonate Chemistry in the Central Arabian Gulf. Qatar University Annual Research Forum 2020. https://doi.org/10.29117/quarfe.2020.0319
- Aboobacker, V.M., Ebrahim M.A.S. Al-Ansari, Shanas, P.R., Veerasingam, S., Vethamony, P., 2020: Wind energy potentials along the onshore and offshore Qatar, Proceedings of the Qatar University Annual Research Forum and Exhibition (QUARFE), 28 October 2020, Qatar University. https://doi.org/10.29117/quarfe.2020.0018