استخدام الأراضي

تتمثل إحدى الوظائف الأساسية لعلم تغيرات الأراضي في توثيق أنماط تغيرات المناظر الطبيعية على المدى الطويل ونمذجتها، والتي قد تنجم عن النشاط البشري والعمليات الطبيعية على حد سواء. ^{[ 23 ]} وفي سياق رصد وتقييم تغيرات الغطاء الأرضي واستخدامات الأراضي، يدرس العلماء عدة عوامل، منها مواقع تغير الغطاء الأرضي واستخدامات الأراضي، ومدى هذه التغيرات ونطاقها الزمني، وكيفية اختلافها بمرور الوقت. ^{[ 9 ]} ولتحقيق هذه الغاية، يستخدم العلماء مجموعة متنوعة من الأدوات، بما في ذلك صور الأقمار الصناعية ومصادر أخرى للبيانات المستشعرة عن بُعد (مثل صور الطائرات)، والملاحظات الميدانية، والسجلات التاريخية، ونمذجة إعادة البناء. ^{[ 23 ]} وتتيح هذه الأدوات، ولا سيما صور الأقمار الصناعية، لعلماء تغيرات الأراضي رصد معدلات تغيرات الأراضي بدقة، وإنشاء سجل متسق طويل الأجل لتحديد تباين التغيرات بمرور الوقت. ^{[ 9 ]} ومن خلال رصد أنماط تغيرات الغطاء الأرضي، يستطيع العلماء تحديد عواقب هذه التغيرات، والتنبؤ بتأثير التغيرات المستقبلية، واستخدام هذه المعلومات لتوجيه الإدارة الاستراتيجية للأراضي .

يُعدّ نمذجة المخاطر والهشاشة أحد التطبيقات العملية لعلم تغيرات استخدام الأراضي. ويمكن للتنبؤات الدقيقة بكيفية تأثير النشاط البشري على تغير الغطاء الأرضي بمرور الوقت، فضلاً عن تأثير هذه التغيرات على استدامة النظم البيئية والبشرية، أن تُسهم في وضع سياسات مُصممة لمعالجة هذه التغيرات. ^{[ 10 ]}

Studying risk and vulnerability entails the development of quantitative, qualitative, and geospatial models, methods, and support tools.^[24] The purpose of these tools is to communicate the vulnerability of both human communities and natural ecosystems to hazard events or long-term land change. Modeling risk and vulnerability requires analyses of community sensitivity to hazards, an understanding of geographic distributions of people and infrastructure, and accurate calculation of the probability of specific disturbances occurring.^[24]

A key method for studying risk and vulnerability is land change modeling (LCM), which can be used to simulate changes and land use and land cover.^[25] LCMs can be used to predict how land use and land cover may change under alternate circumstances, which is useful for risk assessment, in that it allows for the prediction of potential impacts and can be used to inform policy decisions, albeit with some uncertainty.^[25]

Land change models (LCMs) describe, project, and explain changes in and the dynamics of land use and land-cover. LCMs are a means of understanding ways that humans change the Earth's surface in the past, present, and future.

Land change models are valuable in development policy, helping guide more appropriate decisions for resource management and the natural environment at a variety of scales ranging from a small piece of land to the entire spatial extent.^[26][27] Moreover, developments within land-cover, environmental and socio-economic data (as well as within technological infrastructures) have increased opportunities for land change modeling to help support and influence decisions that affect human-environment systems,^[26] as national and international attention increasingly focuses on issues of global climate change and sustainability.

إزالة الغابات هي التحويل المنهجي والدائم للأراضي الحرجية السابقة لاستخدامات أخرى. ^{[ 11 ]} لطالما كانت إزالة الغابات عاملاً رئيسياً في تغيير استخدام الأراضي وتغطيتها. ^{[ 10 ]} تُعدّ الغابات جزءاً حيوياً من النظام البيئي العالمي، وهي ضرورية لامتصاص الكربون ، والعمليات البيئية، والتنوع البيولوجي . ^{[ 10 ]} مع ذلك، ومنذ اختراع الزراعة، انخفض الغطاء الحرجي العالمي بنسبة 35%. ^{[ 10 ]}

نادرًا ما يكون هناك سبب مباشر أو جوهري واحد لإزالة الغابات. ^{[ 28 ]} بل إن إزالة الغابات هي نتيجة لتداخل قوى نظامية تعمل في آنٍ واحد أو بالتتابع لتغيير الغطاء الأرضي. ^{[ 28 ]} تحدث إزالة الغابات لأسباب عديدة مترابطة. ^{[ 29 ]} على سبيل المثال، غالبًا ما يُنظر إلى إزالة الغابات على نطاق واسع على أنها نتاج الزراعة الصناعية، ومع ذلك فإن جزءًا كبيرًا من إزالة الغابات القديمة هو نتيجة للزراعة المهاجرة على نطاق صغير. ^{[ 29 ]} مع إزالة الغطاء الحرجي، تُستنزف موارد الغابات، ويؤدي تزايد عدد السكان إلى ندرتها، مما يدفع الناس إلى الانتقال مرة أخرى إلى غابات لم تُمس سابقًا، مما يُعيد بدء عملية إزالة الغابات. ^{[ 29 ]} هناك عدة أسباب وراء هذه الهجرة المستمرة: قد يؤدي نقص الأراضي الزراعية المتاحة بسبب الفقر وارتفاع التكاليف إلى زيادة كثافة الزراعة على الأراضي الزراعية الموجودة. ^{[ 29 ]} يؤدي هذا إلى الاستغلال المفرط للأراضي الزراعية، وينتج عنه في نهاية المطاف التصحر ، وهو تغيير آخر في الغطاء الأرضي، مما يجعل التربة غير صالحة للاستخدام وغير مربحة، مما يتطلب من المزارعين البحث عن غابات قديمة غير مأهولة وغير مأهولة. ^{[ 29 ]}

إلى جانب الهجرة الريفية والزراعة المعيشية، يمكن للتنمية الاقتصادية أن تلعب دورًا كبيرًا في إزالة الغابات. ^{[ 28 ]} فعلى سبيل المثال، أدت التوسعات في الطرق والسكك الحديدية، المصممة لتحسين جودة الحياة، إلى إزالة غابات واسعة النطاق في الأمازون وأمريكا الوسطى . ^{[ 28 ]} علاوة على ذلك، غالبًا ما ترتبط المحركات الأساسية للتنمية الاقتصادية بالانخراط الاقتصادي العالمي، بدءًا من زيادة الصادرات وصولًا إلى الديون الخارجية . ^{[ 28 ]}

بشكل عام، يُشير التمدن إلى ازدياد عدد السكان القاطنين في المناطق الحضرية. ويشمل التمدن كلاً من النمو السكاني في المدن والتوسع العمراني للمناطق الحضرية. ^{[ 30 ]} ووفقًا للأمم المتحدة ، فقد ازداد عدد سكان المدن عالميًا بشكل سريع منذ عام 1950، من 751 مليون نسمة إلى 4.2 مليار نسمة في عام 2018، وتشير التوقعات الحالية إلى استمرار هذا النمو. ^{[ 31 ]} ويصاحب هذا التحول السكاني تغيرات كبيرة في التدفق الاقتصادي والثقافة وأنماط الحياة، فضلًا عن التوزيع المكاني للسكان. ^{[ 31 ]} وعلى الرغم من أن المناطق الحضرية لا تغطي سوى 3% من سطح الأرض، إلا أنها تُحدث تأثيرًا كبيرًا على استخدام الأراضي وتغير الغطاء الأرضي. ^{[ 32 ]}

يُعدّ التوسع الحضري عاملاً هاماً في تغيير استخدامات الأراضي وتغطيتها لأسبابٍ عديدة. فعلى وجه الخصوص، يؤثر التوسع الحضري على تغيير استخدامات الأراضي في مناطق أخرى من خلال تغيير الروابط بين المناطق الحضرية والريفية، أو البصمة البيئية لنقل السلع والخدمات بين هذه المناطق. ^{[ 16 ]} كما يؤدي ازدياد التوسع الحضري إلى زيادة الاستهلاك، مما يزيد الضغط على الأراضي الريفية المحيطة. ^{[ 16 ]} وقد يؤدي التوسع العمراني أيضاً إلى الاستيلاء على الأراضي المجاورة التي كانت تُستخدم سابقاً لزراعة المحاصيل. ^{[ 16 ]}

يؤثر التوسع الحضري أيضًا على الغطاء الأرضي من خلال ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية. تحدث هذه الجزر عندما تشهد المناطق الحضرية درجات حرارة أعلى من المناطق المحيطة بها، وذلك نتيجةً لكثافة المباني والطرق التي تمتص الإشعاع الشمسي وتعيد إشعاعه، وانخفاض كثافة الغطاء النباتي. ^{[ 33 ]} ويمكن أن تؤثر درجات الحرارة المرتفعة المصاحبة للجزر الحرارية سلبًا على صحة الإنسان، لا سيما في المناطق ذات الدخل المنخفض. ^{[ 33 ]}

يُعدّ التراجع السريع لبحر آرال مثالًا على كيفية تأثير استخدام الأراضي وتغييرها على المستوى المحلي بشكلٍ مُضاعف على النظم المناخية الإقليمية، لا سيما عندما تُخلّ الأنشطة البشرية بشدة بالدورات المناخية الطبيعية، وكيف يُمكن استخدام علم تغيير الأراضي لرسم خرائط هذه التغييرات ودراستها. ^{[ 34 ]} في عام 1960، كان بحر آرال، الواقع في آسيا الوسطى، رابع أكبر بحيرة في العالم. ^{[ 35 ]} ومع ذلك، أدّى مشروع تحويل المياه، الذي نفّذه الاتحاد السوفيتي لريّ السهول القاحلة فيما يُعرف الآن بكازاخستان وأوزبكستان وتركمانستان ، إلى فقدان بحر آرال 85% من غطائه الأرضي و90% من حجمه. ^{[ 35 ]} كان لفقدان بحر آرال تأثير كبير على التفاعلات بين الإنسان والبيئة في المنطقة، بما في ذلك تدمير صناعة صيد الأسماك في البحر وتملّح الأراضي الزراعية بفعل انتشار طبقات الملح الجاف بفعل الرياح. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

بالإضافة إلى ذلك، تمكن العلماء من استخدام تقنيات مثل جهاز التصوير الطيفي متوسط ​​الدقة (MODIS) التابع لوكالة ناسا لتتبع التغيرات التي تطرأ على بحر آرال والمناخ المحيط به مع مرور الوقت. ^{[ 36 ]} ويُعدّ استخدام النمذجة وصور الأقمار الصناعية لتتبع التغيرات في الغطاء الأرضي الناتجة عن الأنشطة البشرية سمةً مميزةً لنطاق علم تغيرات الأراضي.

في أمريكا الاستعمارية، لم تكن هناك سوى قوانين قليلة تنظم استخدام الأراضي. ومع تحول المجتمع من الريف إلى المدينة، اكتسب تنظيم الأراضي العامة أهمية بالغة، لا سيما بالنسبة للحكومات المحلية التي سعت إلى ضبط الصناعة والتجارة والإسكان داخل حدودها. صدر أول قانون لتقسيم المناطق في مدينة نيويورك عام ١٩١٦، ^{[ ٣٨ ] [ ٣٩ ]} وبحلول ثلاثينيات القرن العشرين، تبنت معظم الولايات قوانين مماثلة . وفي سبعينيات القرن العشرين، أدت المخاوف بشأن البيئة والحفاظ على التراث التاريخي إلى فرض المزيد من القوانين واللوائح.

اليوم، تنظم الحكومات الفيدرالية وحكومات الولايات والحكومات المحلية النمو والتطوير من خلال القوانين التشريعية . ومع ذلك، فإن غالبية الضوابط المفروضة على الأراضي تنبع من تصرفات المطورين العقاريين والأفراد. ويمكن للقرارات القضائية وإنفاذ ترتيبات استخدام الأراضي الخاصة أن يعزز التنظيم العام، ويحقق أشكالاً ومستويات من الرقابة لا يمكن للتخطيط العمراني التنظيمي تحقيقها. وهناك قلق متزايد من أن تنظيم استخدام الأراضي يُعد سبباً مباشراً للفصل السكني في الولايات المتحدة اليوم. ^{[ 40 ]}

قانونان اتحاديان رئيسيان تم إقرارهما في الستينيات يحدان بشكل كبير من استخدام الأراضي. وهما قانون الحفاظ على التراث التاريخي الوطني لعام 1966 (المضمن اليوم في 16 USC 461 وما يليه) وقانون السياسة البيئية الوطنية لعام 1969 (42 USC 4321 وما يليه).