Abstract

The ongoing effects of climate change are contributing to a gradual rise in sea levels, which has become a significant environmental concern. It creates a serious threat to coastal areas, especially in the Gulf Region, which includes various cities bordering the Arabian Gulf, the Red and the Arabian Sea. This phenomenon has the potential to significantly influence the socioeconomics of the region by altering coastal marine ecosystems and can pose serious infrastructure sustainability challenges. This research focuses on analyzing the sea-level variability in the Arabian Sea using satellite altimetry data from 1993 to 2023. The analysis was conducted along a profile that runs along the coastline of the Arabian Sea, closer to the southeastern coastal areas of the Arabian Peninsula Region. To ensure stationarity, the satellite altimetry time series data (1993- 2023) was decomposed into seasonal and trend components. The seasonal components were modeled using the first-order Fourier Series. Along the profile, the results were presented at four points i.e., point 1 is located at the southern end of the Arabian Sea, while point 4 is located at the northern end of the profile (close to Oman Gulf). A variability in the seasonality model with maximum peak-to-peak amplitude (-13 cm to +10 cm) was observed at 3rd point toward the north, and as one moves towards the south the seasonal change gradually decreases with a minimum value at the last point located in the south (- 8.2 cm to 6.2 cm). Trend analysis was conducted using Mann-Kendall Test to assess its significance and was modeled using piecewise linear regression to quantify the oscillations in different epochs. The magnitude and direction of the trends at all selected locations vary at different time epochs, suggesting the role of climatic forcing that controls the sea level variability at the inter-annual scales. The results shows that the fastest sea level rise was after 2013 in point 4 closer to the confluence of the Arabian Sea and Oman Gulf, which is 1.17±011cm/year. In the other hand, the slowest rise was before 2010 in point 1 closer to the confluence of the Red Sea and the Arabian Sea with a rise of 0.49 mm/year. This is a baseline cost-effective study that uses freely available satellite data to understand sea level variability in the study area, underlining seasonal, inter-annual, and long-term variability and further help to observe the possible teleconnection between the Arabian Sea, Arabian Gulf, and the Red Sea.

Saleha Saeed Binishaq, Zayed University

Name of Guide/supervisor

Muhammad Usman

Year of awarding

2025

Keywords

Climate change, Sea-level rise, Arabian Sea, Satellite altimetry, Spatiotemporal analysis

Arabic Title

التحليل الزماني المكاني لتغير مستوى سطح البحر في بحر العرب باستخدام بيانات قياس الارتفاع بالأقمار الصناعية

Arabic Abstract

تساهم التأثيرات المستمرة لتغير المناخ في الارتفاع التدريجي لمستويات سطح البحر، مما يشكل مصدر قلق بيئي كبير. ويمثل ذلك تهديدًا للمناطق الساحلية، لا سيما في منطقة شبه الجزيرة العربية، التي تضم العديد من المدن المطلة على الخليج العربي وبحر العرب والبحر الأحمر. لهذه الظاهرة تأثيرات كبيرة على الجوانب الاجتماعية والاقتصادية للمنطقة من خلال تغيير النظم البيئية البحرية الساحلية، كما أنها قد تشكل تحديات كبيرة لاستدامة البنية التحتية. يركز هذا البحث على تحليل التغيرات في مستوى سطح البحر في بحر العرب باستخدام بيانات قياس الارتفاع بالأقمار الصناعية. قمنا بإجراء تحليل مكاني زماني مفصل لجميع البيانات المتاحة خلال الفترة الممتدة من عام 1993 إلى 2023، وذلك على طول مقطع يعكس أقصى درجات التغير (والذي يُظهر أعلى فرق بين القيم القصوى والدنيا)، ويبلغ طوله حوالي 1330 كم، ويمتد هذا المقطع على طول بحر العرب، بالقرب من المناطق الساحلية الجنوبية الشرقية لشبه الجزيرة العربية. لضمان استقرار السلاسل الزمنية، قمنا بتفكيك البيانات إلى مكونات موسمية واتجاهية. وقد تم نمذجة المكونات الموسمية باستخدام متسلسلة فورييه من الدرجة الأولى .(First-order Fourier Series) تقدم هذه الدراسة نتائج تحليلية لأربعة مواقع رئيسية على طول المقطع المدروس، حيث تقع النقطة الأولى في أقصى الجنوب، بينما تقع النقطة الرابعة في أقصى الشمال بالقرب من خليج عمان. وقد لوحظ وجود تباين في النموذج الموسمي عند النقطة الثالثة (في الجزء الشمالي من المقطع)، حيث سجلت أعلى قيمة اتساع من الذروة إلى الذروة تتراوح بين (+10 سم إلى +13 سم)، بينما تقل التغيرات الموسمية تدريجياً باتجاه الجنوب لتصل إلى أقل قيمة عند النقطة الأخيرة الواقعة في أقصى الجنوب (−8.2 سم إلى −6.2 سم). فيما يتعلق بالمكون الاتجاهي، استخدمنا اختبار مان-كيندال (Mann-Kendall Test) لتقييم مدى دلالته الإحصائية، وتمت نمذجته باستخدام الانحدار الخطي المجزأ. وقد تبين أن مقدار واتجاه الاتجاه يتغيران عبر الفترات الزمنية المختلفة، مما يشير إلى تأثير العوامل المناخية في التحكم في تباين مستوى سطح البحر على المقاييس الزمنية السنوية. في السنوات الأخيرة، وتحديدًا منذ عام 2013، تم تسجيل أسرع معدل ارتفاع بالقرب من نقطة التقاء بحر العرب وخليج عمان (النقطة 4)، حيث بلغ الارتفاع 1.17 ± 0.11 سم/سنة. تعد هذه الدراسة أساسًا لفهم تباين مستوى سطح البحر على المستويات الموسمية، والسنوية، وعلى المدى الطويل. كما أنها تسهم في دراسة الروابط المحتملة بين بحر العرب، والخليج العربي، والبحر الأحمر

Arabic Keywords

تغير المناخ، ارتفاع مستوى سطح البحر، بحر العرب، قياس الارتفاع المكاني الزماني بالأقمار الصناعية، التحليل المكاني الزماني

Download

Share

COinS