Αναλύοντας Χωρικά και Χρονικά τις Δασικές Πυρκαγιές και το πώς φαίνονται από το Διάστημα

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς: Dr.Emilio Chuvieco and David Cocero

Αντικείμενο εφαρμογής

Πρόληψη πυρκαγιών και εκτίμηση των αποτελεσμάτων αυτών χρησιμοποιώντας τη δορυφορική τηλεπισκόπιση.

Στόχος εφαρμογής

Η εργασία αυτή παρουσιάζει σημερινές εφαρμογές και μελλοντικές ικανότητες των τηλεπισκοπικών συστημάτων για τις πυρκαγιές δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στις ευρωπαϊκές χώρες της Μεσογείου.

Εισαγωγή

Η εκτίμηση των αποτελεσμάτων των πυρκαγιών θεωρείται ένας κρίσιμος παράγοντας για τη καλή λειτουργία του οικοσυστήματος, από τότε που οι πυρκαγιές παίζουν πρωτεύοντα ρόλο στην σύνθεση της βλάστησης, στη βιοποικιλότητα, στη διάβρωση του εδάφους και στον υδρολογικό κύκλο.

Το πρόβλημα

Η εγκατάλειψη των αγροτικών περιοχών στη λεκάνη της Μεσογείου έφερε μια ασυνήθιστη συσσώρευση δασικής καύσιμης ύλης κάτι το οποίο αυξάνει τον κίνδυνο για δασικές πυρκαγιές. Από την άλλη πλευρά, η αύξηση χρήσης των δασών ως χώροι αναψυχής συνεπάγεται αύξηση των ανθρωπογενών αιτιών εκκίνησης μιας πυρκαγιάς. Σύμφωνα με τα τελευταία στατιστικά στοιχεία 200.000 πυρκαγιές συνέβησαν στις μεσογειακές χώρες στο διάστημα 1990-1993 καταστρέφοντας 2.000.000 εκτάρια γης.

Μεθοδολογία

Η δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι ένα εργαλείο κατάλληλο για την έρευνα των δασικών πυρκαγιών καθώς οι δορυφορικοί δέκτες πάνω από μία περιοχή αποστέλλουν συνέχεια πληροφορίες κι έτσι συμβάλλουν στην πρόληψη, στην ανίχνευση και στη χαρτογράφηση των δασικών πυρκαγιών.

Η συμβολή της τηλεπισκόπησης στις δασικές πυρκαγιές μπορεί να ταξινομηθεί στις εξής κατηγορίες:

• Βραχυπρόθεσμη εκτίμηση κινδύνου για πυρκαγιές

Η εκτίμηση του κινδύνου για πυρκαγιές απαιτεί συνεχή παρακολούθηση της έλλειψης βλάστησης. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος για την εκτίμηση της κατάστασης της βλάστησης είναι η ανάλυση των δεικτών βλάστησης (VI). Ένας εναλλακτικός τρόπος για την εκτίμηση της βλάστησης και της υγρασίας είναι η μελέτη του θερμικού δυναμικού από την κάλυψη της βλάστησης. Ο συνδυασμός της επιφανειακής θερμοκρασίας και του δείκτη NDVI εφαρμόστηκαν με επιτυχία στην εκτίμηση της επικινδυνότητας για πυρκαγιές στη νότια Γαλλία.

• Μακροπρόθεσμη εκτίμηση κινδύνου για πυρκαγιές

Ο μακροπρόθεσμος κίνδυνος αναφέρεται σε μόνιμους παράγοντες που σχετίζονται με τις πυρκαγιές όπως η τοπογραφία, η δομή της βλάστησης, οι ανθρώπινες δραστηριότητες ή οι μετεωρολογικές συνθήκες. Για το λόγο αυτό, οι ικανότητες των συστημάτων GIS μετατρέπουν τους παραπάνω παράγοντες σε κατάλληλα εργαλεία για τη χαρτογράφηση κινδύνου των πυρκαγιών. Τη τελευταία δεκαετία έχουν αναπτυχθεί αρκετές εφαρμογές GIS προς αυτήν την κατεύθυνση. Το κρίσιμο σημείο των εφαρμογών αυτών είναι το επίπεδο βλάστησης διότι έχει αποδειχθεί η στενή συσχέτιση ανάμεσα στην εξάπλωση και την ένταση μιας πυρκαγιάς, με τη βλάστηση (μοντέλο καυσίμου για πυρκαγιά). Για την εξέταση των «μοντέλων καυσίμου» χρησιμοποιείται η τηλεπισκόπιση μέσω της οποίας γίνεται ψηφιακή επεξεργασία δορυφορικών εικόνων. Οι περισσότεροι δουλεύουν με εικόνες Landsat-MSS ή TM, αλλά σημαντικά συμπεράσματα έχουν βγει και από χαμηλότερης ανάλυσης δέκτες όπως ο NOAA-AVHRR.

• Ανίχνευση πυρκαγιών (κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς)

Η ανίχνευση πυρκαγιών με τηλεπισκόπιση βασίζεται στην ανάλυση δεδομένων στη μέση υπέρυθρη συχνότητα. Δεδομένου ότι οι θερμοκρασίες στις δασικές πυρκαγιές κυμαίνονται από 500 έως 1000 K το καταλληλότερο κανάλι για την ανίχνευση πυρκαγιών εντοπίζεται ανάμεσα στο 5,8 και 2,9 μm. Ως συνέπεια, το μέσο υπέρυθρο κανάλι είναι πιο ευαίσθητο στην ανίχνευση και παρακολούθηση ενεργών πυρκαγιών.

Οι δορυφόροι της Γης όπως είναι ο Landsat ή ο SPOT, δεν παρέχουν πληροφορίες με επαρκή χρονική συχνότητα για την ανίχνευση πυρκαγιών. Αντίθετα, οι μετεωρολογικοί δορυφόροι όπως ο NOAA-AVHRR, είναι περισσότερο χρήσιμοι για την ανίχνευση εξαιτίας του επαρκούς κύκλου κάλυψης (12 ώρες) και της υψηλής φασματικής τους ανάλυσης.

Χρησιμοποιώντας τέτοιες δορυφορικές εικόνες έχουν αναπτυχθεί πιλοτικές εφαρμογές στον Καναδά, σε τροπικά δάση και σε δάση της Μεσογείου. Η ακρίβεια ανίχνευσης των μικρών πυρκαγιών περιορίστηκε στο 10-12% και καλύτερα αποτελέσματα αναφέρθηκαν σε περιοχές χωρίς συννεφιά.

Μειονεκτήματα:

1. Χαμηλά θερμική ευαισθησία, μέχρι 320Κ (για το κανάλι 3 του AVHRR).

2. Κάποια σημεία δασικών πυρκαγιών μπορούν εύκολα να μπερδευτούν με αγροτικές πυρκαγιές ή με υπερθερμασμένα γυμνά εδάφη

Σε κάθε περίπτωση, οι αισθητήρες με υψηλότερη θερμική ευαισθησία είναι επιθυμητοί. Αυτό έχει επιτευχθεί στη Βραζιλία με τη κατασκευή αερομεταφερόμενων σαρωτών με θερμική ευαισθησία έως 900Κ. Μελλοντικά, ο MODIS θα περιλαμβάνει ένα μέσο υπέρυθρο κανάλι με θερμική ευαισθησία 500Κ.

• Εκτίμηση αποτελεσμάτων της πυρκαγιάς (μετά την πυρκαγιά)

Το διεθνώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για τις επιδράσεις των πυρκαγιών απαιτεί μια ποσοτική αξιολόγηση της χρονικής και χωρικής κατανομής των πυρκαγιών. Οι περισσότερες χαρτογραφήσεις πυρκαγιών βασίζονται στα δεδομένα του καναλιού 3 το οποίο παρουσιάζει αρκετές δυσκολίες στην ανίχνευση των πυρκαγιών και κατ΄επέκταση στη χαρτογράφηση της καμένης γης.

Μια άλλη προσέγγιση στην αξιολόγηση των καμένων περιοχών είναι η καταμέτρηση των συνεπειών των πυρκαγιών με σύγκριση των δεικτών βλάστησης πριν και μετά την πυρκαγιά. Η καμένη γη εμφανίζει πολύ μικρή αντανάκλαση στο κοντινό υπέρυθρο, άρα οι τιμές του δείκτη NDVI της καμένης βλάστησης είναι πολύ μικρότερες από αυτές των υγιών φυτών.

Συμπεράσματα και μελλοντικές προοπτικές

Οι προοπτικές για καλύτερους αισθητήρες χωρικής και χρονικής ανάλυσης θα συμβάλλουν στο να ξεπεραστούν οι τωρινοί περιορισμοί των δορυφορικών δεδομένων για τη διαχείριση των πυρκαγιών. Τα δεδομένα από τον MODIS θα αυξήσουν τις παρεχόμενες λεπτομέρειες σε σχέση με αυτές που δίνει ο αισθητήρας AVHRR για τη βραχυπρόθεσμη εκτίμηση πυρκαγιάς αλλά και για τη χαρτογράφηση πυρκαγιών. Επίσης, η αυξανόμενη τάση προς το συνδυασμό της τηλεπισκόπισης με τα GIS συστήματα μπορεί να συνεισφέρει στην εκτίμηση του κινδύνου και των συνεπειών από τις πυρκαγιές.