DOI: https://doi.org/10.28991/cej-2026-012-01-09
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Khaled Mahmoud Abdel Aziz
الموضوع الرئيسي: ديناميات السواحل والبحار
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة ديناميات الشواطئ على طول ساحل البحر الأحمر، وتحديداً في منطقة تبوك بالمملكة العربية السعودية، باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية (GIS) لتحليل التغيرات من 1980 إلى 2025. تستخدم الأبحاث صور الأقمار الصناعية متعددة الأوقات لاستخراج مواقع الشواطئ وتحسب معدلات التغير باستخدام طريقة معدل النقطة النهائية (EPR). تشير النتائج إلى أن معدلات التآكل تتجاوز بشكل كبير معدلات الترسيب، مع معدل تآكل متوسط قدره -1.99 م/سنة مقارنة بمعدل ترسيب متوسط قدره 1.13 م/سنة. يكشف التحليل المكاني عن إجمالي مساحة التآكل تبلغ 19.624 كم²، في حين أن مساحة الترسيب كانت أصغر بكثير، حيث بلغت 1.634 كم²، مما يبرز هيمنة التآكل على طول الساحل.
كما يوضح التحليل مزيدًا من تفاصيل تقلبات تغييرات الشواطئ على مر العقود. من 1980 إلى 1990، لوحظ تآكل شديد بشكل خاص حول قرى مشروع نيوم، بينما أظهر العقد التالي (1990-2000) استقرارًا نسبيًا، على الرغم من أن التآكل لا يزال يتجاوز الترسيب. استمر الفترة من 2000 إلى 2013 في إظهار مساحة تآكل أكبر، خاصة بالقرب من ميناء نيوم، وبحلول 2013 إلى 2025، ظلت معدلات التآكل مرتفعة دون تقلبات كبيرة. يوفر هذا التقييم الشامل بيانات أساسية حيوية لإدارة السواحل والتخطيط للتنمية المستدامة في منطقة البحر الأحمر، مما يبرز الحاجة إلى تدخلات مستهدفة لمعالجة تحديات التآكل المستمرة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الأهمية الحاسمة لديناميات الشواطئ في سياق التنمية المستدامة والتخطيط الحضري، نظرًا لأن ما يقرب من نصف سكان العالم يعيشون بالقرب من المناطق الساحلية. على الرغم من تغطيته لأقل من 20% من سطح الأرض، فإن السواحل حيوية للأنشطة الاقتصادية والتنوع البيولوجي. يشكل تغيير الشواطئ، المدفوع بكل من العمليات الطبيعية (مثل التآكل وترسيب الرواسب) والأنشطة البشرية (مثل التنمية الساحلية وتغير المناخ)، تحديات بيئية واقتصادية واجتماعية كبيرة. تؤكد الورقة على ضرورة التحليلات متعددة الأوقات وتقنيات الاستشعار عن بعد لرصد وتقييم تغييرات الشواطئ بشكل فعال، خاصة في المناطق التي تشهد تحضرًا سريعًا، مثل الخليج العربي.
كما تحدد المقدمة فجوة في نمذجة تغييرات الشواطئ الشاملة في منطقة البحر الأحمر، لا سيما فيما يتعلق بدمج العمليات الهيدروديناميكية وديناميات نقل الرواسب. تشير إلى دراسات سابقة استخدمت نظم المعلومات الجغرافية (GIS) والاستشعار عن بعد لتحليل تغييرات الشواطئ في مناطق ساحلية سعودية مختلفة، مما يكشف عن هيمنة التآكل المتأثر بالأنشطة البشرية. تهدف الدراسة إلى سد هذه الفجوة المعرفية من خلال فحص التغيرات في الشواطئ على طول الساحل الشمالي الغربي للمملكة العربية السعودية، وتحديداً ضمن منطقة مشروع نيوم، من 1980 إلى 2025. من خلال استخدام تقنيات الاستشعار عن بعد وGIS، تسعى الأبحاث إلى قياس معدلات التآكل والترسيب، وبالتالي توفير أساس علمي لإدارة السواحل والتخطيط للتنمية المستقبلية.
الطرق
استخدمت الدراسة صور الأقمار الصناعية متعددة الأطياف من لاندسات من 1980 إلى 2025 لتحليل ديناميات الشواطئ، مستخدمة حزم البرمجيات مثل ArcGIS 10.8 وENVI 5.3 ونظام تحليل الشواطئ الرقمي (DSAS). تضمنت المنهجية حساب أربعة مؤشرات إحصائية رئيسية: غلاف تغيير الشاطئ (SCE)، حركة الشاطئ الصافية (NSM)، معدل النقطة النهائية (EPR)، ومعدل الانحدار الخطي (LRR). سهلت DSAS حساب معدلات تغيير الشواطئ من خلال أتمتة إعداد مواقع القياس وتوفير تقييمات إحصائية قوية، والتي تعتبر ضرورية لإدارة فعالة للمنطقة الساحلية.
تم حساب NSM باستخدام الصيغة \( \text{NSM} = d_i – d_0 \)، حيث يمثل \( d_0 \) و \( d_i \) المسافات للشواطئ الأقدم والأحدث، على التوالي. تشير NSM الإيجابية إلى تقدم الشاطئ، بينما تشير القيمة السلبية إلى التآكل. تم تحديد EPR بواسطة الصيغة \( \text{EPR} = \frac{D_{\text{new}} – D_{\text{old}}}{T_{\text{new}} – T_{\text{old}}} \)، مما يسمح بتقييم سلوك الشاطئ مع مرور الوقت مع نقاط بيانات قليلة. قدم SCE أقصى فصل بين الشواطئ على طول مقطع عرضي، بينما استخدم LRR نهج الانحدار الأقل تربيعًا لتحليل التغيرات الساحلية على المدى الطويل، مما يدمج بشكل فعال مواقع الشواطئ المتعددة للتغلب على قيود EPR. تمكّن هذه المنهجيات مجتمعة من التنبؤ بسلوك الشاطئ المستقبلي بناءً على الاتجاهات التاريخية.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة، التي أجريت باستخدام برمجيات ENVI وArcGIS، عن تغييرات كبيرة في الشواطئ في منطقة مشروع نيوم على طول البحر الأحمر من 1980 إلى 2025. أظهر تحليل صور لاندسات تآكلًا كبيرًا، خاصة من 1980 إلى 1990، حيث وصل أقصى تآكل إلى حوالي -1229 م في قرية قيال، مع معدل تآكل متوسط قدره -7.77 م/سنة خلال هذه الفترة. اختلفت معدلات تغيير الشواطئ عبر أطر زمنية مختلفة، مع استمرار تآكل ملحوظ خلال الفترات اللاحقة، بما في ذلك أقصى تآكل قدره -926 م من 2000 إلى 2013 و-902 م من 2013 إلى 2025. بالمقابل، لوحظ ترسيب محدود، حيث سجل أعلى مستوى عند 607 م في قرية شرما بين 2013 و2025.
كما أبرزت الدراسة تغييرات غير منتظمة في الشواطئ، حيث وصل أقصى فصل بين الشواطئ إلى 2311 م في جبل شر. بشكل عام، كان معدل التآكل المتوسط عبر فترة الدراسة بأكملها (1980-2025) -1.99 م/سنة، بينما كان معدل الترسيب المتوسط 1.13 م/سنة، مما يشير إلى اتجاه مستمر للتآكل يتجاوز الترسيب. تؤكد النتائج على تأثير كل من العوامل الطبيعية والبشرية، بما في ذلك تطوير البنية التحتية وتغير المناخ، على الديناميات الساحلية في المنطقة.
المناقشة
تستكشف الدراسة تغييرات الشواطئ على طول الساحل الشرقي للبحر الأحمر في المملكة العربية السعودية، وخاصة ضمن منطقة مشروع نيوم، على مدى فترة 45 عامًا من 1980 إلى 2025. باستخدام صور الأقمار الصناعية من لاندسات وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية (GIS)، تسلط الأبحاث الضوء على تآكل الشواطئ الكبير، مع تقلبات في المعدلات عبر فترات زمنية مختلفة. تشير النتائج إلى أن المنطقة، التي تشمل قرى المويلح، السورة، شرما، الخريبة، وقيال، قد شهدت معدلات تآكل عالية، حيث بلغت ذروتها حوالي -16.43 م/سنة، بينما ظلت معدلات الترسيب منخفضة نسبيًا، مع أقصى معدل 7.9 م/سنة. يكشف التحليل أن التآكل لا يتبع نمطًا ثابتًا، حيث يظهر عدم استقرار وتقلب، خاصة بين 1980 و1990.
تشير النتائج أيضًا إلى أنه بينما شهد القسم من ميناء نيوم إلى وادي العين تآكلًا، كانت شدته أقل حدة من تلك في منطقة مشروع نيوم. تجدر الإشارة إلى أن الفترة من 2000 إلى 2013 شهدت اضطرابات كبيرة في التآكل، خاصة حول قرى نيوم. تؤكد الدراسة على ضرورة المراقبة المستمرة للتغيرات الساحلية باستخدام صور الأقمار الصناعية عالية الدقة وبيانات الأرض لتعزيز دقة القياس وتقييم المخاطر الساحلية المستقبلية، خاصة في ضوء التطورات الحضرية والسياحية المستمرة المرتبطة بمشروع نيوم، وهو مبادرة رئيسية في إطار رؤية السعودية 2030.
DOI: https://doi.org/10.28991/cej-2026-012-01-09
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Khaled Mahmoud Abdel Aziz
Primary Topic: Coastal and Marine Dynamics
Overview
This study investigates shoreline dynamics along the Red Sea coast, specifically in the Tabuk region of Saudi Arabia, utilizing remote sensing and Geographic Information Systems (GIS) techniques to analyze changes from 1980 to 2025. The research employs multi-temporal satellite imagery to extract shoreline positions and calculates change rates using the End Point Rate (EPR) method. Findings indicate that erosion rates significantly surpass accretion rates, with an average erosion rate of -1.99 m/yr compared to an average accretion rate of 1.13 m/yr. The spatial analysis reveals a total erosion area of 19.624 km², contrasting with a much smaller accretion area of 1.634 km², highlighting the predominance of erosion along the coastline.
The analysis further details the variability of shoreline changes over the decades. From 1980 to 1990, severe erosion was particularly noted around NEOM project villages, while the subsequent decade (1990-2000) showed relative stability, although erosion still outpaced accretion. The period from 2000 to 2013 continued to exhibit a larger erosion area, especially near NEOM Port, and by 2013 to 2025, erosion rates remained high without significant fluctuations. This comprehensive assessment provides critical baseline data for coastal management and sustainable development planning in the Red Sea region, emphasizing the need for targeted interventions to address the ongoing erosion challenges.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical importance of shoreline dynamics in the context of sustainable development and urban planning, given that nearly half of the global population lives near coastal areas. Despite covering less than 20% of the Earth’s land surface, coastlines are vital for economic activities and biodiversity. Shoreline change, driven by both natural processes (such as erosion and sediment deposition) and human activities (like coastal development and climate change), poses significant environmental and socio-economic challenges. The paper emphasizes the necessity of multi-temporal analyses and remote sensing technologies for effective monitoring and assessment of shoreline changes, particularly in regions experiencing rapid urbanization, such as the Arabian Gulf.
The introduction also identifies a gap in comprehensive shoreline-change modeling in the Red Sea region, particularly regarding the integration of hydrodynamic processes and sediment transport dynamics. It references previous studies that utilized Geographic Information Systems (GIS) and remote sensing to analyze shoreline changes in various Saudi coastal areas, revealing a predominance of erosion influenced by human activities. The study aims to fill this knowledge gap by examining shoreline variations along the northwestern coast of Saudi Arabia, specifically within the NEOM Project area, from 1980 to 2025. By employing remote sensing and GIS techniques, the research seeks to quantify erosion and accretion rates, thereby providing a scientific basis for coastal management and future development planning.
Methods
The study utilized multispectral Landsat satellite imagery from 1980 to 2025 to analyze shoreline dynamics, employing software packages such as ArcGIS 10.8, ENVI 5.3, and the Digital Shoreline Analysis System (DSAS). The methodology involved calculating four key statistical indicators: Shoreline Change Envelope (SCE), Net Shoreline Movement (NSM), End Point Rate (EPR), and Linear Regression Rate (LRR). DSAS facilitated the computation of shoreline change rates by automating the setup of measurement sites and providing robust statistical evaluations, which are essential for effective coastal zone management.
The NSM was calculated using the formula \( \text{NSM} = d_i – d_0 \), where \( d_0 \) and \( d_i \) represent the distances of the oldest and youngest shorelines, respectively. A positive NSM indicates shoreline advancement, while a negative value signifies erosion. EPR was determined by the formula \( \text{EPR} = \frac{D_{\text{new}} – D_{\text{old}}}{T_{\text{new}} – T_{\text{old}}} \), allowing for the assessment of shoreline behavior over time with minimal data points. The SCE provided the maximum separation between shorelines along a transect, while the LRR utilized a least-squares regression approach to analyze long-term coastal changes, effectively incorporating multiple shoreline positions to overcome the limitations of EPR. These methodologies collectively enable the prediction of future shoreline behavior based on historical trends.
Results
The results of the study, conducted using ENVI and ArcGIS software, reveal significant shoreline changes in the NEOM project area along the Red Sea from 1980 to 2025. Analysis of Landsat images indicated substantial erosion, particularly from 1980 to 1990, where maximum erosion reached approximately -1229 m at Qiyal village, with an average erosion rate of -7.77 m/year during this period. The shoreline change rates varied across different time frames, with notable erosion persisting through subsequent periods, including a maximum of -926 m from 2000 to 2013 and -902 m from 2013 to 2025. Conversely, limited accretion was observed, with the highest recorded at 607 m in Sharma village between 2013 and 2025.
The study also highlighted irregular shoreline changes, with the maximum separation between shorelines reaching 2311 m at Jabal Shar. Overall, the average erosion rate across the entire study period (1980-2025) was -1.99 m/year, while the average accretion rate was 1.13 m/year, indicating a persistent trend of erosion outpacing accretion. The findings underscore the influence of both natural and anthropogenic factors, including infrastructure development and climate change, on coastal dynamics in the region.
Discussion
The study investigates shoreline changes along the eastern coast of the Red Sea in Saudi Arabia, particularly within the NEOM project area, over a 45-year period from 1980 to 2025. Utilizing Landsat satellite imagery and Geographic Information System (GIS) techniques, the research highlights significant shoreline erosion, with rates fluctuating across different time intervals. The findings indicate that the area, which includes the villages of Al Muwaylih, As Sawrah, Sharma, Al Khuraybah, and Qiyal, has experienced high erosion rates, peaking at approximately -16.43 m/year, while accretion rates remained comparatively low, with a maximum of 7.9 m/year. The analysis reveals that erosion does not follow a consistent pattern, exhibiting instability and fluctuation, particularly pronounced between 1980 and 1990.
The results further suggest that while the section from NEOM Port to Wadi al Ayn experienced erosion, its intensity was less severe than in the NEOM project area. Notably, the period from 2000 to 2013 saw significant disturbances in erosion, especially around the NEOM villages. The study underscores the necessity for continuous monitoring of coastal changes using high-resolution satellite imagery and ground data to enhance measurement accuracy and assess future coastal risks, particularly in light of the ongoing urban and tourism developments associated with the NEOM project, a key initiative under Saudi Vision 2030.