Ανάκτηση της βλάστησης μετά από ακραία γεγονότα καύσωνα με τη χρήση της τηλεπισκόπισης και παθητικών αισθητήρων χειρός εγγύτητας
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος άρθρου: Ανάκτηση της βλάστησης μετά από ακραία γεγονότα καύσωνα με τη χρήση της τηλεπισκόπισης και παθητικών αισθητήρων χειρός εγγύτητας
Τα ακραία γεγονότα χειμερινής ανόδου της θερμοκρασίας στις υπο-Αρκτικές περιοχές έχουν προκαλέσει σοβαρή ζημιά στη βλάστηση εξ’ αιτίας των γρήγορων μεταβολών της θερμοκρασίας και λιώσιμο των πάγων. Η συχνότητα του ακραίου καιρού αναμένεται να αυξηθεί εξ’ αιτίας της κλιματικής αλλαγής, αυξάνοντας με αυτό τον τρόπο την πιθανότητα για επαναλαμβανόμενες ζημιές στη βλάστηση στις περιοχές αυτές. Στη συγκεκριμένη εργασία, παρουσιάζονται δεδομένα ανάκτησης της βλάστησης από ένα τέτοιο φυσικό φαινόμενο με πολλαπλές πειραματικές προσομοιώσεις στις υπο-Αρκτικές περιοχές, χρησιμοποιώντας την τηλεπισκόπιση, παθητικούς αισθητήρες χειρός και επίγειες έρευνες.
Η Κανονικοποιημένη Διαφορά του Δείκτη Βλάστησης (NDVI) ανακτήθηκε γρήγορα (μετά από δύο χρόνια), έπειτα από πτώση της κατά 26%, λόγω ενός φαινομένου ακραίας χειμερινής θέρμανσης της περιοχής. Η ανάκτηση αυτή συσχετίστηκε με τη μείωση επίσης του φυτού Empetrum nigrum, με βάση τις επίγειες έρευνες. Ωστόσο το NDVI μειώθηκε επίσης κατά 16% λόγων των καιρικών φαινομένων σε πειραματικό στάδιο (τόσο στον έλεγχο όσο και στη θεραπεία), υποδηλώνοντας ότι στη βλάστηση είχε συμβεί μη- προφανής ζημιά, πέρα από τους νεκρούς βλαστούς, οι οποίοι και θεωρήθηκαν υπεύθυνοι για τη μείωση του δείκτη NDVI κατά 26%.
Η μεγαλύτερη ζημιά μετά από ένα ακραίο καιρικό φαινόμενο φαίνεται να είναι παροδικό. Ωστόσο, οι επιπτώσεις του στα ανώτερα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας (τρωκτικά, τάρανδοι και αρκούδες) μπορούν να είναι μεγάλες και απρόβλεπτες. Επαναλαμβανόμενα παγκόσμια φαινόμενα που παρατηρούνται χρόνια με τα χρόνια, μπορούν να καταλήξουν σε ζημιά, η οποία χρειάζεται πάνω από χρόνο για να ανακάμψει.
Η συχνότητα των ακραίων καιρικών φαινομένων αναμένεται να αυξηθεί εξ’ αιτίας της κλιματικής αλλαγής. Τέτοιου είδους ακραία γεγονότα μπορούν να ξεπεράσουν τα όρια θνησιμότητας των ζώων, τα οποία οδηγούν σε αλυσιδωτές συνέπειες σε όλο το οικοσύστημα. Το παραπάνω φαινόμενο είναι το αποτέλεσμα των μη εποχιακών καιρικών συνθηκών και των εναλλαγών τους και για παράδειγμα στην Αρκτική, ο ξαφνικός καύσωνας το χειμώνα, ο οποίος λιώνει το χιόνι, έχει ήδη επηρεάσει τους πληθυσμούς των ζώων, το έδαφος, τα φυτά, όπως επίσης και τους καταναλωτές τους. Λόγω των ακραίων καιρικών συνθηκών, προβλέπεται για το χειμώνα και τις αρχές της άνοιξης, οι περιοχές αυτές να έχουν περισσότερες συνέπειες στο οικοσύστημά τους.
Μία πρόσφατη περίπτωση ακραίων καιρικών φαινομένων στις υπο- Αρκτικές περιοχές ήταν η περίπτωση καύσωνα κατά τη διάρκεια των χειμερινών μηνών, το οποίο συνέβη στη βόρεια Σκανδιναβία το Δεκέμβρη του 2007. Σε περίοδο 12 ημερών οι θερμοκρασίες κυμαίνονταν από 2 έως 10 βαθμούς Κελσίου, με αποτέλεσμα να λιώσει το χιόνι και 1400 τετραγωνικά χιλιόμετρα βλάστησης να εκτεθούν στη ζέστη. Το γεγονός αυτό ακολουθήθηκε από πιο χαμηλές θερμοκρασίες με τη βλάστηση να εκτίθεται για δεύτερη φορά δίχως να είναι καλυμμένη από το χιόνι. Μία μεγάλη μείωση του NDVI ανάμεσα σε δύο καλοκαίρια (2007,2008) παρατηρήθηκε να οφείλεται σε αυτό το γεγονός. Ο NDVI είναι ένας δείκτης τηλεπισκόπισης που προβάλει μία ένδειξη της ποσότητας της φυτικής βιομάζας και ως εκ τούτου η μείωση του, που παρατηρείται, υποδηλώνει μία σημαντική επίδραση στη δομή του οικοσυστήματος, συμπεριλαμβανόμενης της μείωσης της παραγωγής του πρωτογενούς τομέα και της μείωσης της ικανότητα του περιβάλλοντος να απορροφά άνθρακα. Αυτή η μείωση του δείκτη συσχετίστηκε με τη θνησιμότητα των βλαστών των θάμνων ως παρόμοια θνησιμότητα με αυτή που βρέθηκε σε πειραματικές προσομοιώσεις ακραίων γεγονότων του χειμώνα. Τα πειράματα αυτά έδειξαν ότι μία εβδομάδα καύσωνα ήταν αρκετή να αναγεννήσει την άνοιξη, και να κάνει τα φυτά πιο ευάλωτα στο κρύο. Η αναμενόμενη αύξηση της συχνότητας των καταστροφών έχει σημασία για την ανάπτυξη της βλάστησης στην περιοχής της Αρκτικής. Ακόμα παραμένει άγνωστη η έκταση της καταστροφής της βλάστησης, η ανάκαμψη του NDVI, καθώς και το ποσοστό και η κατεύθυνση της κοινότητας σχετικά με οποιαδήποτε ανάκτηση μπορεί να γίνει.
Εκτός από τις μακροπρόθεσμες δυναμικές της βλάστησης στην περιοχή της Αρκτικής, υπάρχουν και σημαντικές βραχυπρόθεσμες επιπτώσεις των ακραίων καιρικών συνθηκών του πλανήτη για το οικοσύστημα και ιδιαίτερα για τους αυτόχθονες πληθυσμούς που εξαρτώνται από τις υπο- Αρκτικές περιοχές για την επιβίωση τους. Για παράδειγμα, ένα ακραίο φαινόμενο χειμερινής θέρμανσης μπορεί να μειώσει την παραγωγή των μούρων, επηρεάζοντας με αυτό τον τρόπο την επιβίωση των πληθυσμών, οι οποίοι το χρησιμοποιούν ως κύρια διατροφή τους. Επιπλέον, επηρεάζεται και το εμπόριο, το οποίο βασίζεται στη συγκομιδή των μούρων.
Στη συγκεκριμένη περίπτωση, εξετάστηκε ο αντίκτυπος των ακραίων γεγονότων στο έδαφος και μέσω της μέτρησης του NDVI, ακολουθώντας το φυσικό γεγονός της χειμερινής θέρμανσης του 2007. Επίσης, εξετάστηκαν οι επιπτώσεις των ακραίων καιρικών γεγονότων στο έδαφος, μέσω της μέτρησης των τιμών του NDVI σε μία περιοχή και στα επίπεδα των φύλλων. Το παραπάνω πραγματοποιήθηκε σε περιοχές σχετικές με τα φυσικά φαινόμενα καταστροφής και σε αντίστοιχες πειραματικές περιοχές με ακραίες χειμερινές αυξήσεις της θερμοκρασίας, οι οποίες υπήρξαν για συνεχόμενα χρόνια. Περιγράφοντας την αργή ανάπτυξη και ανάκτηση των περιοχών του υπο- Αρκτικού οικοσυστήματος, έγινε η υπόθεση ότι τα τοπικά επίπεδα τιμών του NDVI δε θα ξαναγυρίσουν στις τιμές προ των γεγονότων σε μικρό χρονικό διάστημα. Επίσης, οι τιμές του NDVI στην περιοχή και στα επίπεδα των ειδών που υπάρχουν μειώνονται στις πειραματικές περιοχές.
Η σύνθεση των ειδών είναι ένας σοβαρός παράγοντας για τις τοπικές τιμές του NVDI, υποστηρίζοντας ότι το ποσοστό των επιμέρους συστατικών θα πρέπει να απεικονίσει το μέσο NDVI. Αυτή η υπόθεση ελέγχθηκε από την αναδημιουργία του NDVI από NDVI φύλλων από ιδιαίτερα είδη και τη σχετική τους αφθονία.
Προσομοιώσεις των χειμερινών γεγονότων ανόδου της θερμοκρασίας στον τομέα πραγματοποιήθηκαν σε μία κοινότητα πολικού ψύχους κοντά στο σταθμό Abisko στη βόρεια Σουηδία (Σχήμα 1). Προκειμένου να γίνει περισσότερο έντονο το ακραίο φαινόμενο, θερμάνθηκε επιπλέον και το έδαφος με ειδικά καλώδια. Τα καλώδια εδάφους ήταν ενεργοποιημένα δύο ημέρες μετά τους λαμπτήρες, ώστε να προσομοιωθεί η καθυστέρηση του λιωσίματος των πάγων κατά τη διάρκεια ενός φυσικού γεγονότος. Επιπλέον, η προσομοίωση των ακραίων γεγονότων της χειμερινής ανόδου της θερμοκρασίας άρχιζε πάντα κατά τη διάρκεια της πρώτης εβδομάδας του Μαρτίου το 2007, του 2008, 2009 και οδήγησε σε θερμοκρασίες 5°C και 10°C, ακολουθώντας πολύ πιο χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από -17°C) κατά τη διάρκεια του υπόλοιπου χειμώνα και της άνοιξης λόγω της έλλειψης της βαθιάς κάλυψης χιονιού. Οι προσομοιώσεις οδήγησαν σε ιδιαίτερη ζημιά όσον αφορά τη βλάστηση και συγκεκριμένα μείωσαν την παραγωγή των μούρων.
Οι περιφερειακές τιμές του NDVI ανακτήθηκαν εντελώς μετά από 2 χρόνια, το 2010 και μετά από μία πτώση της τάξης του 26% από το 2008, έπειτα από ακραία γεγονότα χειμερινής θέρμανσης. Ειδικότερα, οι τιμές του NDVI αυξήθηκαν στο περιφερειακό επίπεδο στις τιμές του NDVI προ ακραίων γεγονότων, κατά τη διάρκεια του 2009-2010 και υπήρξε επίσης μία μείωση των χαμηλότερων τιμών που ήταν συχνότερες το 2008 (Σχήμα 2). Οι τοπικές περιοχές, με προφανή καταστροφή της βλάστησης, το 2008, ανέκτησαν επίσης τις αντίστοιχες τιμές NDVI το 2009 και 2010.
Η ζημιά στους βλαστούς των μούρων παρέμεινε υψηλή (Σχήμα 3), αν και σύμφωνα με δεδομένα του 2010, υποστηρίχθηκε ότι δεν υπήρξε καμία διαφορά σχετικά με την αναλογία της καταστροφής των βλαστών μεταξύ των κατεστραμμένων και μη περιοχών. Η περιφερειακή αξία των τιμών του NDVI, για κάθε χρόνο είναι χαμηλότερη από τις τοπικές τιμές NDVI της Langstranda, Katterjak και Vassijaure, εφόσον περιλαμβάνει συνολικά περισσότερο υψηλές αλπικές περιοχές, χέρσα εδάφη και οργανισμούς νερού.
Τέλος, πρέπει να επισημανθεί ότι δεν υπήρξε καμία επίδραση στις τιμές του NDVI της εφαρμογής των ακραίων καιρικών γεγονότων στο έδαφος (κατά το πειραματικό στάδιο), μετά την πρώτη προσομοίωση (2007). Μετά από τις δεύτερες (2008) και τρίτες (2009) προσομοιώσεις των γεγονότων, οι τιμές του NDVI του εδάφους λόγω της επεξεργασίας της θερμοκρασίας μειώθηκε κατά 12%, ενώ δε βρέθηκε καμία άλλη διαφορά τιμής του NDVI για τις υπόλοιπες επεξεργασίες. Το ίδιο σχέδιο βρέθηκε στο πρώτο έτος αποκατάστασης (2010) με τις τιμές του NDVI να μειώνονται κατά 24%. Το NDVI των φυλλωμάτων δεν επηρεάστηκε από τις επεξεργασίες κατά τη διάρκεια των ετών, όμως ήταν χαμηλότερα κατά 16% στη διάρκεια του καλοκαιριού του 2008 έναντι των προηγούμενων χρόνων.
