Multi-Hazard and Loss Event Sets for the Contiguous US
تستخدم هذه الدراسة أداة برمجية بلغة بايثون قابلة للتخصيص لتحليل بيانات المركز الوطني للمعلومات البيئية (NOAA NCEI) من عام 1996 إلى عام 2024، كاشفةً أن الأحداث متعددة المخاطر وما يصاحبها من خسائر بشرية واقتصادية في الولايات المتحدة المتصلة تحدث بشكل رئيسي خلال فصلي الربيع والصيف، مع وجود بؤر ساخنة مكانية كبيرة في الجنوب الغربي والوسط الأمريكي والمناطق الساحلية، بينما تسلط الضăn الضوء على حساسية تعريفات المخاطر المتعددة للنافذة الزمنية المختارة.
المؤلفون الأصليون:Joshua Green, Ivan D Haigh, Wiebke Jäger, Judith Claassen
نادرًا ما تحدث الكوارث بمعزل عن بعضها البعض. فالعاصة الواحدة يمكن أن تجلب أمطارًا غزيرة، ورياحًا شديدة، وفيضانات في آن واحد، بينما يمكن لفترة طويلة من الجفاف أن تمهد الطريق لحريق غابة يتحول لاحقًا، بفعل الأمطار، إلى انزلاق طيني. يطلق العلماء على هذه التهديدات المتداخلة اسم "المخاطر المتعددة". ولعقود من الزمن، اعتمد الباحثون ومخططوا الطوارئ على قواعد بيانات تسرد الكوارث واحدًا تلو الآخر، حيث تعامل مع الإعصار القمعي أو الفيضان كحدث منفصل. وبينما يساعد هذا النهج في تتبع وتيرة الأخطار الفردية، إلا أنه يغفل الواقع المعقد حيث يحفز خطرٌ واحدٌ خطرًا آخر، أو حيث يضرب عدة أخطار نفس المكان في الوقت ذاته. إن فهم هذه الروابط أمر حيوي لأن الضرر الناجم عن المخاطر المتفاعلة يمكن أن يكون أكبر بكثير من مجموع أجزائها. وللانتقال من مجرد إحصاء الكوارث إلى فهم كيفية اندماجها، يحتاج الباحثون إلى وسيلة لرسم خرائط لهذه الأحداث المتداخلة والخسائر التي تسببها.
قام فريق من الباحثين الآن ببناء أداة جديدة للقيام بذلك تحديدًا بالنسبة للولايات المتحدة. فقد أنشأوا نظامًا قابلًا للتخصيص يقوم بغربلة سجلات الطقس لعقود من الزمن للعثور على اللحظات التي ضربت فيها أنواع مختلفة من المخاطر نفس المقاطعة ضمن نافذة زمنية محددة. وباستخدام بيانات من قاعدة بيانات العواصف التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، والتي تحتوي على سجلات للأحداث الجوية التي تعود إلى عام 1950، ركز الفريق على الفترة ما بين عام 1996 و2024. قام الفريق بتنقية البيانات الخام، وملء التفاصيل المفقودة كلما أمكن ذلك، وتوحيد طريقة تسمية أنواع العواصف المختلفة، لإنشاء مجموعة موثوقة من السجلات. ثم حددوا ما يعتبر حدثًا "متعدد المخاطر" من خلال البحث عن الحالات التي وقع فيها خطران مختلفان أو أكثر، مثل إعصار قمعي وفيضان مفاجئ، في نفس المقاطعة خلال عشرة أو ثلاثين أو تسعين يومًا من بعضهما البعض. سمح هذا النهج لهم بإنشاء خريطة مفصلة لأماكن حدوث هذه التوليفات الخطرة ومدى تكلفتها من حيث الإصابات البشرية والخسائر المالية.
تكشف النتائج عن نمط واضح: معظم هذه الأحداث متعددة المخاطر تقع في فصلي الربيع والصيف. ويتماشى هذا التوقيت مع المواسم التي تنشط فيها العواصف الرعدية الشديدة، والأعاصة القمعية، والأعاصال المدارية في جميع أنحاء البلاد. ووجد الباحثون أن التوليفات الأكثر تكرارًا تتضمن رياح العواصف الرعدية مقترنة بالبرد، أو الفيضانات المفاجئة، أو الأعاصة القمعية. وهذه الأزواج الخطرة ليست موزعة بالتساوي على الخريطة؛ بل تتركز في بؤر ساخنة محددة. فمنطقة الجنوب الغربي، وتحديدًا المنطقة التي تلتقي فيها ولايات أريزونا ونيفادا وكاليفورنيا، تشهد عددًا كبيرًا من هذه الأحداث. كما تعد منطقة وسط الولايات المتحدة، بما في ذلك أجزاء من نبراسكا وكانساس وإنديانا، منطقة رئيسية أخرى حيث تتداخل العواصف الرعدية والأعاصة القمعية بشكل متكرر. وعلى طول ساحل الخليج والساحل الشرقي، يتغير النمط ليشمل الأعاصل المدارية، التي غالبًا ما تجلب مزيجًا من عواصف المد، والأمطار الغزيرة، والرياح العالية إلى نفس المجتمعات.
وعندما نظر الفريق في الحصيلة البشرية والمالية، أصبحت الصورة أكثر تحديدًا. إذ يتتبع عدد الوفيات والإصابات من هذه الأحداث عن كثب أماكن سكن الناس؛ حيث تشهد المناطق الحضرية الأكثر اكتظاظًا بالسكان أعلى عدد من الضحايا ببساطة بسبب تعرض المزيد من الناس للخطر. ومع ذلك، فإن الأضرار المالية تروي قصة مختلفة قليلًا. فبينما تكون خسائر الممتلكات مرتفعة في المناطق الساحلية وعلى طول البحيرات العظمية، فإن أكبر خسائر المحاصيل تحدث في القلب الزراعي للغرب الأوسط، وتحديدًا في نبراسكا وكانساس وإنديانا. كما سلطت الدراسة الضوء على قصور في كيفية فهمنا الحالي لهذه المخاطر؛ حيث أشار الباحثون إلى أن طريقتهم في النظر إلى الأحداث في غض-ي-ات أو أسابيع قليلة تلتقط التوليفات الفورية بشكل جيد، ولكنها قد تغفل سلاسل الأحداث بطيئة الحركة. فعلى سبيل المثال، يمكن للجفاف الذي يستمر لسنوات أن يجفف الغطاء النباتي، مما يجعل حريق الغابات اللاحق أسوأ بكثير، أو يمكن لحريق الغابات أن يزيل استقرار التربة، مما يؤدي إلى فيضانات بعد أشهر. وتتطلب هذه الروابط طويلة المدى نوعًا مختلفًا من التحليل عما استُخدم هنا.
وعلى الرغم من هذه القيود، فإن مجموعة البيانات الجديدة تمثل خطوة كبيرة للأمام. فهي توفر أول عرض تفصيلي على مستوى المقاطعة للتفاعلات متعددة المخاطر في الولايات المتحدة، بما يشمل مقاييس خسائر محددة. ومن خلال إظهار أين ومتى تحدث هذه التهديدات المتداخلة بالضبط، يمنح هذا العمل مديري الطوارئ والمؤسسات المالية صورة أوضح للمخاطر. وبدلاً من الاستعداد لنوع واحد من الكوارث، يمكن للمجتمعات الآن رؤية الأماكن التي يحتمل فيها مواجهة مزيج معقد من الأخطار. ويسمح هذا التحول في المنظور بتحسين التخطيط، مما يضمن توجيه الموارد إلى الأماكن التي تشكل فيها توليفة المخاطر تهديدًا أكبر للحياة والممتلكات. والأداة نفسها متاحة للاستخدام من قبل الآخرين، مما يعني أن الباحثين يمكنهم الآن تخصيص البحث للبحث عن أنواع محددة من المخاطر أو نوافذ زمنية مختلفة، مما يعزز فهمنا لكيفية تفاعل أخطار الطبيعة.
ملخص تقني: مجموعات أحداث المخاطر المتعددة والخسائر للولايات المتحدة المتصلة
بيان المشكلة غالبًا ما تعتمد أبحاث وإدارة الكوارث التقليدية على منظور "جميع المخاطر" أو "الخطر الواحد"، وهي منظورات تفشل في استيعاب علاقات التفاعل المعقدة بين أنواع المخاطر المختلفة. وبينما توجد مجموعات أحداث عالمية متعددة المخاطر (مثل MYRIAD-HESA، وLee et al., 2024؛ Jäger et al., 2025)، إلا أنها تفتقر غالبًا إلى الدقة المكانية ومقاييس الخسائر الكمية اللازمة لتحليل المخاطر على المستوى دون الوطني. وتعاني قواعد البيانات الحالية مثل EM-DAT من مشكلات في الجودة والمقاييس المكانية الفضفاضة، بينما تفتقر مجموعات البيانات الخاصة بالولايات المتحدة تحديدًا إلى تعريفات صريحة للتفاعل بين المخاطر المتعددة. وهناك حاجة ماسة لمجموعة بيانات عالية الدقة، تدعم قياس الخسائر، وتحدد خصيصًا الأحداث المتداخلة زمانيًا ومكانيًا لدعم الانتقال نحو منظورات المخاطر متعددة المخاطر في السياسات والتخطيط.
المنهجية تطوّر هذه الدراسة أداة بلغة بايثون (Python) قابلة للتخصيص لتنظيم مجموعات أحداث متعددة المخاطر من قاعدة بيانات العواصف التابعة للمراكز الوطنية للمعلومات البيئية (NCEI) التابعة لـ NOAA. تتضمن المنهجية الخطوات التالية:
المعالجة المسبقة للبيانات وتنظيفها:
تم تصفية قاعدة بيانات عواصف NCEI الخام (من 1950 إلى الوقت الحاضر) لتقتصر على الولايات المتحدة المتصلة (باستثناء ألاسكا، وهاواي، والأقاليم، والمناطق البحرية) وحصرها في الفترة ما بين 1996-2024.
تم توحيد أنواع المخاطر، عبر تجميع الفئات المتشابهة (مثل "الرياح العالية"، و"الرياح القوية") في 36 فئة متميزة.
شملت إجراءات ضبط الجودة إزالة المدخلات التي تفتقر إلى البيانات المكانية أو الزمانية، وتعويض مقاييس الخسائر المفقودة بقيم صفرية (مع الإقرار بإدخال "أصفار كاذبة").
تم تعديل الخسائر المالية (الممتلكات/المباني والمحاصيل) لتعديل التضخم باستخدام مؤشر أسعار المستهلك (CPI).
تم التحقق من صحة قاعدة البيانات المنظفة مقابل مجموعة بيانات SHELDUS، مما أظهر اتساقًا عاليًا في قيم الحقول.
تنظيم مجموعات الأحداث:
تم إنشاء أربع مجموعات أحداث متميزة بناءً على مرشح "التأثير العالي" (≥ حالة وفاة واحدة، أو ≥ إصابة واحدة، أو ≥ 50,000 دولار من خسائر الممتلكات/المحاصيل):
جميع المخاطر (AE): جميع الأحداث المصفاة دون مراعاة التفاعل.
الخطر الواحد (SH): الأحداث التي لم يقع فيها أي حدث آخر في نفس المقاطعة ضمن نافذة زمنية محددة.
أزواج المخاطر المتعددة (MHP): أزواج من الأحداث التي وقعت في نفس المقاطعة ضمن النافذة الزمنية المحددة.
الخطر المتعدد الفريد (MH): الأحداث الفردية الفريدة التي تشكل أزواج المخاطر المتعددة (MHPs).
تم تطبيق ثلاث نوافذ تداخل زمنية لاختبار الحساسية: 10 أيام، 30 يومًا، و90 يومًا.
التحليل:
تم تحليل التوزيعات المكانية، وتكرار العد، والخسائر المجمعة (البشرية والمالية) على مستوى المقاطعة.
تم فحص التوقيت الموسمي وأنواع المخاطر المهيمنة عبر مناطق التعداد في الولايات المتحدة.
النتائج الرئيسية
أعداد الأحداث: مع زيادة النافذة الزمنية، انخفض عدد أحداث "الخطر الواحد" (SH) بينما زادت أحداث "المخاطر المتعددة" (MH). بالنسبة للنافذة الممتدة لـ 30 يومًا، احتوت مجموعة البيانات على 116,204 إجمالي الأحداث (AE)، و55,825 حدث خطر واحد (SH)، و54,818 حدث مخاطر متعددة (MH)، و66,543 زوجًا من المخاطر المتعددة (MHPs).
التوزيع المكاني:
أحداث الخطر الواحد (SH): أظهرت توزيعًا متجانسًا نسبيًا عبر الولايات المتحدة.
أحداث المخاطر المتعددة (MH): أظهرت عدم تجانس مكاني مع بؤر ساخنة متميزة. تم تحديد تركيزات عالية في جنوب غرب الولايات المتحدة (أريزونا، نيفادا، كاليفورنيا)، والولايات المتحدة الوسطى (نبراسكا، كانساس، إنديانا)، وعلى طول سواحل الخليج والساحل الشرقي.
الخسائر: ارتبطت التأثيرات على الصحة البشرية (الوفيات/الإصابات) بقوة مع الكثافة السكانية. وكانت خسائر الممتلكات مرتفعة في المناطق الساحلية ومنطقة البحيرات العظمى، بينما تركزت خسائر المحاصيل في القطاع الزراعي في الغرب الأوسط.
الأنماط الزمنية: وقعت غالبية أحداث المخاطر في الربيع والصيف، مدفوعة بالعواصف الحملية (العواصف الرعدية، والأعاصير القمعية). وكانت أحداث الشتاء بارزة في الشمال الشرقي والشمال الغربي للمحيط الهادئ.
أزواج المخاطر المتعددة المهيمنة (MHPs): شملت أكثر الأزواج تكرارًا خلال 30 يومًا كلاً من 'البرد-رياح العواصف الرعدية'، و'الفيضان المفاجئ-الفيضان'، و'رياح العواصف الرعدية-الإعصار القمعي'. كانت الأزواج المرتبطة بالإعصار المداري مهيمنة على طول سواحل الخليج والساحل الشرقي، بينما كانت الأزواج المرتبطة بالشتاء (مثل 'الثلج-العاصفة الشتوية') منتشرة في منطقة البحيرات العظمى.
الحساسية الزمنية: وجدت الدراسة أن تعريف التفاعلات بين المخاطر المتعددة حساس للغاية للنافذة الزمنية المختارة. تلتقط النوافذ الأقصر الأحداث المركبة/المحفزة الفورية، بينما قد تكون النوافذ الأطول مطلوبة لالتقاط علاقات التمهيد/التعزيز (مثل الجفاف الذي يتبعه حرائق الغابات ثم الفيضانات اللاحقة)، رغم أن نوافذ الدراسة (حتى 90 يومًا) لم تلتقط سلاسل التمهيد متعددة السنوات.
المساهمات الرئيسية
مجموعة بيانات مبتكرة: تقدم الورقة أول مجموعة أحداث مخاطر متعددة خاصة بالولايات المتحدة تتضمن مقاييس خسائر كمية (بشرية ومالية) على مستوى المقاطعة، مما يعالج فجوة في مجموعات البيانات العالمية الموجودة.
أدوات مفتوحة المصدر: تتوفر أداة بايثون (Python) قابلة للتخصيص لتنظيف قاعدة بيانات NCEI وتوليد مجموعات الأحداث للجمهور، مما يسمح للباحثين بتعديل النوافذ الزمنية وفلاتر المخاطر.
التوصيف التجريبي: تقدم الدراسة خط أساس تجريبي مفصل للبؤر الساخنة للمخاطر المتعددة، والتوقيت الموسمي، وأزواج المخاطر المهيمنة عبر الولايات المتحدة المتصلة.
الأهمية والادعاءات يزعم المؤلفون أن هذا العمل يوفر أساسًا ضروريًا للانتقال من نهج "الخطر الواحد" أو "جميع المخاطر" إلى نهج حقيقي للمخاطر المتعددة في الحد من مخاطر الكوارث. ومن خلال قياس التجمع المكاني والزماني للمخاطر المتفاعلة وما يصاحبها من خسائر، تتيح مجموعة البيانات:
تحسين تحديد البؤر الساخنة للمخاطر المتعددة لإدارة الطوارئ وتخصيص الموارد.
فهم أفضل لكيفية ارتباط التعرض والهشاشة بتفاعلات مخاطر معينة.
إطار عمل لتحليل وتيرة وآثار الأحداث المركبة (مثل وقوع العواصف الرعدية والأعاصير القمعية معًا).
تشير الورقة صراحةً إلى القيود، بما في ذلك احتمال التقليل من تقدير الخسائر بسبب الإبلاقات الطوعية في قاعدة البيانات المصدر، وتحيز "الصفر الكاذب" الناتج عن تنظيف البيانات. كما تقر بأن الدقة على مستوى المقاطعة قد لا تلتقط التأثيرات المحلية للغاية. ويضع المؤلفون هذه المجموعة كأداة مكملة للجهود العالمية مثل MYRIAD-HESA، مصممة خصيصًا للتحليل عالي الدقة والمركز على الخسائر داخل الولايات المتحدة.