Από διάστημα σε είδος: οικολογικές εφαρμογές για δορυφορική τηλεπισκόπηση

Από RemoteSensing Wiki

[[1]]

[[2]]

TRENDS in Ecology and Evolution:18 No.6, Ιούνιος 2003

Jeremy T. Kerr & Marsha Ostrovsky

Περίληψη

Μια ποικιλία οικολογικών εφαρμογών απαιτούν δεδομένα από ευρεία χωρική έκταση που δεν μπορούν να συλλεχθούν με τη χρήση μεθόδων πεδίου. Δεδομένα τηλεπισκόπησης και των τεχνικών αντιμετώπιση αυτών των αναγκών, οι οποίες περιλαμβάνουν τον προσδιορισμό και λεπτομερώς τις βιοφυσικές χαρακτηριστικά των ειδών οικοτόπων, προβλέποντας την κατανομή τους και τη χωρική τους μεταβλητότητα σε πλούτο, καθώς και την ανίχνευση φυσικών και ανθρώπινων - προκάλεσε αλλαγή σε κλίμακες που κυμαίνονται από μεμονωμένες τοπία σε ολόκληρο τον κόσμο. Τέτοιες μετρήσεις εμπεριέχουν ουσιώδη σφάλματα που μπορεί να είναι δύσκολο να ξεπεραστούν, αλλά διορθωμένα δεδομένα είναι εύκολα διαθέσιμα και μπορεί να είναι αρκετά υψηλής ανάλυσης, ώστε να μπορούν να ενσωματωθούν σε παραδοσιακές μελέτες. Οικολόγοι και βιολόγοι που ασχολούνται με θέματα προστασίας της φύσης (conservation), βρίσκουν νέους τρόπους για να προσεγγίσουν την έρευνά τους με την ισχυρά δεδομένα από την τηλεπισκόπηση.

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες επηρεάζουν πλέον το μεγαλύτερο μέρος της επίγειας βιόσφαιρας και αυξάνονται σε ένταση και έκταση. Οι απορρέουσες απώλειες και η υποβάθμιση των ενδιαιτημάτων επηρεάζουν τις λειτουργίες των οικοσυστημάτων μειώνουν την αξία των υπηρεσιών οικοσυστήματος για τον άνθρωπο. Παρά το γεγονός της οικολογικής βελτίωσης της γνώσης των παραγόντων που περιορίζουν την κατανομή των ειδών, τα ποσοστά εξαφάνισης συνεχίζουν να επιταχύνουν. Η ανάγκη να είμαστε σε θέση να ανιχνεύσουμε και να προβλέψουμε τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον δεν ήταν ποτέ μεγαλύτερη. Ωστόσο, οι παραδοσιακοί τομείς των οικολογικών δεδομένων δεν μεταφράζονται άμεσα σε περιφερειακή ή παγκόσμια κλίμακα και τα μοντέλα που προέρχονται αποκλειστικά από αυτά τα τοπικά δεδομένα είναι απίθανο να προβλέψουν τις παγκόσμιες συνέπειες των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Ως εκ τούτου, οι οικολόγοι και οι βιολόγοι στρέφονται προς την ταχέως αναπτυσσόμενη πειθαρχία της εξ’ αποστάσεως ανίχνευσης για την παροχή των τεχνικών και των πηγών δεδομένων που απαιτούνται για την προετοιμασία των επιστημονικών αποκρίσεων σε περιβαλλοντικές αλλαγές. Αν και η ανάγκη για δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι ιδιαίτερα επιτακτική για τις επιστήμες που αφορά η προστασία του περιβάλλοντος, οι μέσω δορυφόρου παρατηρήσεις της γης χρησιμοποιούνται επίσης για τη βασική οικολογική έρευνα.

Τα δορυφορικά δεδομένα τηλεπισκόπησης υπόκεινται σε μεγάλα σφάλματα, τα οποία αν δε διορθωθούν, μπορούν να μειώσουν σημαντικά τη χρησιμότητά τους για οικολογικές εφαρμογές. Πριν την αντανάκλαση και την άφιξη της ακτινοβολίας από έναν δορυφόρο, αυτή αλληλεπιδρά με δύο «θορυβώδη» περιβάλλοντα: την επιφάνεια της Γης και την ατμόσφαιρα. Η ατμοσφαιρική αλλοίωση του σήματος της τηλεπισκόπησης μπορεί να προκύψει μέσω της αλληλεπίδρασης με όζον, υδρατμούς, αερολύματα, και άλλα ατμοσφαιρικά συστατικά. Σε μια συννεφιασμένη ημέρα, η δορυφορική οπτική απομακρυσμένων αισθητήρων αλλοιώνεται από τις κορυφές των νεφών. Σκιές, ιδίως όταν διαφέρουν μεταξύ των πεδίων ορατότητας των αισθητήρων (π.χ. πολύ υψηλή ευκρίνεια - AVHRR ή αισθητήρες βλάστησης - VGT), ομίχλη και διασπορά από επίγειες επιφάνειες μπορεί να μειώσει σημαντικά τη συνοχή των δεδομένων και οι συνέπειες αυτού είναι πολύ δύσκολο να αντιμετωπιστούν πλήρως.

Αν και μεγάλου μήκους κύματος, τα συστήματα ενεργητικής τηλεπισκόπησης (π.χ. ραντάρ συνθετικού διαφράγματος) επηρεάζονται πολύ λιγότερο από τις ιδιοτροπίες του καιρού, υπόκεινται σε δικούς τους περιορισμούς, αλλά εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρύτερα για την οικολογική εφαρμογές. Ευτυχώς, πολλά ελεύθερα διαθέσιμα σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης έχουν ήδη υποστεί επεξεργασία για τη μείωση της μόλυνσης και άλλα σφάλματα και είναι άμεσα διαθέσιμα για οικολογική έρευνα.

Εδώ, θα συζητήσουμε τις πρόσφατες περιβαλλοντικές και οικολογικές εφαρμογές των δορυφορικών δεδομένων τηλεπισκόπησης, καθώς και μερικούς από τους περιορισμούς που είναι εγγενείς σε μετρήσεις. Η τηλεπισκόπηση δημιουργεί μια αξιόλογη σειρά από οικολογικά πολύτιμες μετρήσεις, η οποία περιλαμβάνει λεπτομέρειες των οικοσυστημάτων (κάλυψης γης) και τις βιοφυσικές ιδιότητες (ολοκληρωμένες μετρήσεις του οικοσυστήματος) καθώς και την ικανότητα να ανιχνεύει και φυσικά ανθρωπογενείς μεταβολές εντός και μεταξύ των τοπίων. Αν και υπάρχει μια αντιληπτή αναντιστοιχία μεταξύ της ευρείας κλίμακας τηλεπισκόπησης και της τοπικής κλίμακας στον τομέα των οικολογικών δεδομένων, η τηλεπισκόπηση παρέχει την ώθηση για ένα όλο και πιο ευρύ φάσμα οικολογικών μεταβλητών.

Κάλυψεις γης

Η δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκτιμηθεί η ποικιλία, το είδος και η έκταση της κάλυψης της γης κατά τη διάρκεια μελέτης μιας περιοχής, καλύπτοντας μια βασική ανάγκη που είναι κοινή για πολλές οικολογικές εφαρμογές. Δεδομένα κάλυψης γης περιγράφουν τα φυσικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας του περιβάλλοντος, η οποία μπορεί να κυμαίνεται από γυμνό βράχο σε τροπικά δάση και ότι προέρχονται συνήθως από την εφαρμογή των στατιστικών της ομαδοποίηση των πολυφασματικών δεδομένων τηλεπισκόπησης. Η τηλεπισκόπηση μπορεί επίσης να βοηθήσει στην ανάπτυξη στοιχείων για τη χρήση της γης που απεικονίζουν ανθρώπινες αλληλεπιδράσεις με το φυσικό περιβάλλον, αν και η σχέση μεταξύ της κάλυψης και της χρήση γης δεν είναι κατ 'ανάγκην ένα-προς-ένα (π.χ. δασικές και χορτολιβαδικές εκτάσεις γης είναι διαφορετικές εξωτερικά, αλλά μπορούν να έχουν την ίδια ψυχαγωγική χρήση γης αν βρίσκονται μέσα σε ένα πάρκο). Ανάλογα με τα όργανα ανίχνευσης και τους διαθέσιμους πόρους, η καλύψεις γης και οι ταξινομήσεις μπορεί να εντοπίσουν πολύ συγκεκριμένα ενδιαιτήματα. Το Εθνικό Σύστημα Ταξινόμησης της Βλάστησης ( NVCS) είναι ένα πρότυπο σύστημα κάλυψης γης και ταξινόμησης που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με την πολλούς μεγάλους επιστημονικούς οργανισμούς, καθώς και οργανισμούς για την προστασία του περιβάλλοντος (π.χ. The Nature Conservancy, Οικολογική Εταιρεία της Αμερικής) και το οποίο συνεχίζει να εξελίσσεται. Είναι πλέον ευρέως διαδεδομένα τα συστήματα που χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση των ενδιαιτημάτων άγριας ζωής.

Διαφορετικές κάλυψης γης και προσεγγίσεις ταξινόμησης διαφέρουν στο δυναμικό τους για τους απαιτητικούς στη λεπτομέρεια και, κατά συνέπεια, η χρησιμότητα τους για την κάλυψη των συγκεκριμένων αναγκών (π.χ. τον εντοπισμό όλων των καλύψεων ενός συγκεκριμένου ενδιαιτήματος). Ανεξάρτητα από την προσέγγιση, η επικύρωση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης είναι που απαιτούνται για την εκτίμηση και, όπου είναι απαραίτητο, τη βελτίωση της ακρίβειας. Τα δεδομένα εδάφους χρησιμοποιούνται ευρύτερα για το σκοπό αυτό και περιλαμβάνουν θετική Ταυτοποίηση και παραδείγματα για κάθε κάλυψη γης ενδιαφέροντος και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή ακρίβειας της ταξινόμησης.

Δεδομένα κάλυψης γης έχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα πολύτιμα για την πρόβλεψη της κατανομής μεμονωμένων ειδών και σύνολα ειδών σε ολόκληρους τομείς που διαφορετικά δεν θα μπορούσαν να ερευνηθούν. Διάφορα μοντέλα πρόβλεψης έχουν κερδίσει έδαφος, καθώς η διαθεσιμότητα και η ακρίβεια της γης που καλύπτουν σύνολα δεδομένων, έχουν βελτιωθεί. Το πρόγραμμα ανάλυσης GAP είναι η βάση για τη μοντελοποίηση της κατανομή των ειδών. Πρόκειται για μια προσπάθεια που έχει ως στόχο να αναπτύξει λεπτομερείς χάρτες με τις προτιμήσεις ενδιαιτημάτων για είδη στόχους. Τα πρωτογενή προϊόντα από την GAP είναι εύκολα διαθέσιμα. Κλιματολογικά, βιοφυσικά και δεδομένα για την κάλυψη της γης μπορεί επίσης να είναι ολοκληρωμένα για να προβλέψουν την παρουσία και απουσία των επιμέρους ειδών σε όλη την γκάμα τους με τη χρήση των γενετικών αλγορίθμων ή μοντέλων. Σε ευρύτερη κλίμακα, τα στοιχεία ετερογένειας των ενδιαιτημάτων, τα οποία προέρχονται από θεματικά λεπτομερή μοντέλα κάλυψης γης, στο παράδειγμα της Καναδικής πεταλούδας και της κοινότητας της αποτελούν εργαλεία πρόβλεψης του βιολογικού πλούτου και των ομοιοτήτων μιας κοινότητας, καλύτερα σε σχέση με οτιδήποτε άλλο έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα.

Η επιτυχής πρόβλεψη των κατανομών των ειδών με την χρήση των δεδομένων κάλυψης γης εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά τους. Για τα είδη που δεν καταλαμβάνουν όλα τα κατάλληλα ενδιαιτήματα για οποιοδήποτε λόγο (όπως για είδη με μεταπληθυσμιακή δομή), χάρτες κάλυψης γης μπορεί να προβλέψουν τις δυνατότητες και όχι τις πραγματικές κατανομές ειδών. Για παράδειγμα, η παρουσία συγκεκριμένων ειδών πεταλούδας, φυτών, ή πτηνών στο Εθνικό Πάρκο Γιέλοουστοουν (Yellowstone National Park) στις ΗΠΑ, είναι προβλέψιμη όταν έχουν ειδικές απαιτήσεις ενδιαιτήματος, είναι άφθονα, ή και τα δύο. Οι πραγματικές κατανομές των σπάνιων ειδών που δεν είναι εξειδικευμένα σε συγκεκριμένα ενδιαιτήματα δε μπορούσαν να προβλεφθούν από ακόμη και εξαιρετικά λεπτομερή και ακριβή δεδομένα κάλυψης γης. Οι ταξινομήσεις κάλυψης γης που χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση των ενδιαιτημάτων άγριας ζωής πρέπει να είναι επαρκούς χωρικής και θεματικής ανάλυσης για να προσδιορίσουν με αξιοπιστία τα ενδιαιτήματα που είδη ζώων δυνητικά καταλαμβάνουν. Είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα είναι απαραίτητο να συγκεντρωθούν επιτόπιες (ή άλλες βοηθητικές) μετρήσεις πεδίου για να αντιμετωπιστούν αυτές οι αυστηρές απαιτήσεις για τη στήριξη μίας αξιόπιστης πρόβλεψης κατανομής πολλών ειδών.

Ολοκληρωμένες μετρήσεις οικοσυστήματος

Σε αντίθεση με μετρήσεις πεδίου των λειτουργιών των οικοσυστημάτων, οι οποίες δε μπορούν εύκολα να μετατραπούν σε εκτιμήσεις λειτουργίας ενός ολόκληρου οικοσυστήματος, η τηλεπισκόπηση μπορεί να παρέχει ταυτόχρονες εκτιμήσεις της λειτουργίας ενός οικοσυστήματος για εκτεταμένες περιοχές. Η τηλεπισκόπηση της βλάστησης παρέχει ένα πολλά υποσχόμενο εργαλείο και ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο μέτρησης της λειτουργίας ενός οικοσυστήματος σε χωρικές κλίμακες που είναι πιο συγκρίσιμες με τις εκτάσεις που προκαλείται ανθρωπογενής περιβαλλοντική αλλαγή. Η καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητα (NPP) αντιπροσωπεύει μια πτυχή της ολοκληρωμένης λειτουργίας των οικοσυστημάτων για την οποία η κανονικοποιημένη διαφορά δείκτη βλάστησης (NDVI) χρησιμοποιείται , ιδιαίτερα μετά από τη διόρθωση των μετεωρολογικών και εδαφολογικών δεδομένων. Το NDVI επίσης παρουσιάζει σημαντική συσχέτιση με την απορροφήσα φωτοσυνθετική ενεργή ακτινοβολία (APAR), γεγονός το οποίο συνέβαλλε στην κοινή χρήση του ως εκτιμητή της υπέργειας NPP. Παρόμοια με το NPP, το NDVI είναι ευαίσθητο στις μεταβολες της θερμοκρασίας και της ατμοσφαιρικής κατακρήμνησης.

Μετρήσεις του NDVI , ειδικά όταν συνδυάζονται με στοιχεία χρήσεων γης, είναι όλο και πιο σημαντικές για τις μελέτες στις οποίες υπάρχει ανάγκη διάκρισης μεταξύ της φυσικής διακύμανσης στη λειτουργία του οικοσύστημα και τις αλλαγές που προκύπτουν από ανθρώπινες δραστηριότητες. Σε μια μελέτη φυσικών λιβαδιών και καλλιεργούμενων εκτάσεις, οι χρήσεις γης αναδείχθηκαν ως ο σημαντικότερος δείκτης επίδρασης στη λειτουργία των οικοσυστημάτων, όπως μετράται με το ολοκληρωμένο ετήσιο NDVI. Το NDVI, είναι πολύ πιο ευμετάβλητο σε γεωργικές και αστικές περιοχές και είναι στενά συνδεδεμένο με την έκταση της κάλυψης της βλάστησης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση αλλαγών κάλυψης γης (π.χ. αντικατάσταση των δασών από τη γεωργία) και ως δείκτης τόσο της ετερογένειας του τοπίου, όσο και της βιοποικιλότητας, καθιστώντας δυνατό τον προσδιορισμό των προστατευόμενων περιοχών. Το NDVI δεν είναι πανάκεια και όπως και με άλλες μεθόδους απομακρυσμένης ανίχνευσης δεδομένων, είναι επιρρεπές σε λάθη, ιδίως σε περιοχές υψηλής τοπογραφικής ποικιλομορφίας. Επιπλέον, κάποιες φορές δεν ανταποκρίνεται σε μετρήσεις οικολογικών παραμέτρων που ενδιαφέρουν πολλούς βιολόγους, όπως είναι ο δείκτης επιφάνειας φυλλώματος (Leaf Area Indrex – LAI) και μπορεί να επηρεαστεί από το ανακλαστικότητα των εδαφικών υποστρωμάτων, όταν η βλάστηση έχει μερική κάλυψη. Μια σειρά από άλλους δείκτες βλάστησης, οι οποίοι θα μπορούσαν να είναι καλύτερα προσαρμοσμένοι για ορισμένες εφαρμογές είναι διαθέσιμοι (π.χ. ο μειωμένος απλός δείκτης αναλογίας βλάστησης εκτιμά πιο άμεσα το LAI) και μπορούν να μειώσουν τα σφάλματα. Το NDVI, ωστόσο, παραμένει ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος και πιο εντατικά μελετημένος δείκτη βλάστησης.

Άλλοι ολοκληρωμένοι δείκτες της λειτουργίας των οικοσυστημάτων, όπως η θερμοκρασία επιφανειακής φωτεινότητας (Ts), χρησιμοποιούνται από την επιστημονική κοινότητα της τηλεπισκόπισης, αλλά όχι τόσο από την επιστημονική κοινότητα της οικολογίας. Το Ts μετρά την ποσότητα της εκπεμπόμενης θερμικής ενέργειας και της ενεργειακή απόδοση των χερσαίων οικοσυστημάτων. Τροποποιήσεις στις ενεργειακές αποδόσεις σε ένα οικοσύστημα ακολουθούν πολλές ανθρώπινες ή φυσικές διαταραχές, ιδίως εάν αυτές οδηγούν σε απλούστευση των δομικών ιδιοτήτων ενός οικοσυστήματος και χαρακτηριστικές μεταβολές στον δείκτη Ts συχνά ακολουθούν. Ο δείκτης αυτός είναι λιγότερο διαδεδομένος από οτι είναι το NDVI ως δείκτης της λειτουργίας του οικοσυστήματος, αλλά έχει σημαντικές δυνατότητες.

Αλλαγές ανίχνευσης

Οικολογικές μελέτες όλο και περισσότερο απαιτούν βιοφυσικά δεδομένα μέσα στο χρόνο και σε μεγάλες περιοχές, ένα έργο για το οποίο η τηλεπισκόπηση είναι ιδιαίτερα ισχυρό εργαλείο. Σε περίπου παγκόσμια κλίμακα τηλεπισκόπησης, σύνολα δεδομένων γίνονται διαθέσιμα συνεχώς από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 με τη βοήθεια μιας σειράς μετεωρολογικών δορυφόρων που μεταφέρουν όργανα AVHRR. Η πλειψηφία των δεδομένων AVHRR είναι εύκολα προσβάσιμα και παρέχουν τις μοναδικές σχεδόν συνεχής, μακροχρόνιες μετρήσεις των βασικών οικολογικών παραμέτρων, όπως η έκταση των ενδιαιτημάτων, ετερογένεια και πρωτογενής παραγωγικότητα, σε περιφερειακή ή παγκόσμια κλίμακα . Οι αισθητήρες Landsat για τη συλλογή δεδομένων βρίσκονται σε λειτουργία για ακόμα μεγαλύτερο διάστημα (από τις αρχές της δεκαετίας του 1970) και έχουν καλύτερη χωρική ανάλυση από ότι οι AVHRR ή βλάστησης (15 -120 μ ανα εικονοστοιχείο έναντι1 χμ ανα εικονοστοιχείο). Τα δεδομένα Landsat δεν μπορούν να παρέχουν παρακολούθηση οικοσυστήματος σε πραγματικό χρόνο σε ευρείες περιοχές, λόγω της σχετικά μακριάς περιόδου που μεσολαβεί από την ημερομηνία λήψης δεδομένων μέχρι την επόμενη (16-18 ημέρες). Ωστόσο, η βάση δεδομένων Landsat είναι μεγαλύτερη σε σχέση με τι βάσεις που έχουν παρέχει άλλοι δορυφόροι, ενώ η βελτιωμένη χωρική του ανάλυση επιτρέπει την ανίχνευση λεπτών περιβαλλοντικών Αλλαγών που θα μπορούσαν να έχουν χαθεί από αισθητήρες με περιορισμένη αναλυτική ικανότητα.

Κλιματική αλλαγή

Δεδομένα τηλεπισκόπησης έχουν προσφέρει πειστικά στοιχεία ότι το κλίμα έχει αλλάξει ραγδαία, μέσω πολλών οικολογικών ανακαλύψεων σχευτικά με αλλαγές στην εξάπλωση πολλών ειδών. Οι μεταβολές στις κατανομές των ειδών συχνά έχουν στενή σχέση με μεταβολές στις χρήση της γης. Οι χρονοσειρές δεδομένων AVHRR αποδεικνύουν ουσιαστικές μεταβολές στην δομή της βλάστησης, στην πρωτογενή παραγωγικότητα και τις καιρικές συνθήκες ακόμη και κατά τη διάρκεια των τελευταίων 20 ετών. Τα αρκτικά δάση παρουσιάζονται όλο και περισσότερο ως ζωτικής σημασίας αποθήκες διοξειδίου του άνθρακα. Μακροπρόθεσμη ανάλυση στις περιοχές αυτές (1981-1999) του NDVI δείχνει τάσεις γενικής αύξησης στο μήκος της σεζόν καλλιέργειας και της ετήσιας πρωτογενούς παραγωγικότητας, καθώς και προς το βορρά επέκταση της δενδρογραμμής. Ολικό NDVI (το άθροισμα των NDVI μετρήσεων από όλα τα σύνθετα AVHRR μετράται καθ 'όλη την καλλιεργητική περίοδο) και συσχετίζεται με μετρήσεις πεδίου της καθαρής πρωτογενούς παραγωγικότητας, της συσσώρευσης βιομάζας και της θερμοκρασίας. Τάσεις θέρμανσης και υψηλότερης ατμοσφαιρικής υγρασίας έχουν επίσης ανιχνευθεί με τη χρήση του AVHRR και πιο εξειδικευμένων αισθητήρων πάνω από θαλάσσια συστήματα, παρέχοντας σημαντικές ενδείξεις που επιβεβαιώνουν ότι το κλίμα έχει αλλάξει. Η διαδεδομένη, σύγχρονη λεύκανση των κοραλλιών οφείλεται κατά κύριο λόγο στην αύξηση των θαλάσσιων θερμοκρασιών και παρακολουθούνται με τη βοήθεια Landsat 7 ETM + δεδομένων. Πολλές βιολογικές συνέπειες της αλλαγής του κλίματος μπορούν να παρατηρηθούν απόσταση τηλεσκοπικά, αλλά η έρευνα πεδίου παρέχει επίσης πειστική επιβεβαίωση των βιοτικών συνεπειών των κλιματικών αλλαγών.

Η απώλεια των βιοτόπων

Δορυφορικές μετρήσεις για τις τάσεις ευρείας κλίμακας στη βλάστηση παρέχουν άμεσες εκτιμήσεις της απώλειας ενδιαιτημάτων, αυξάνοντας τη δύναμη της εφαρμοσμένης οικολογίας για την ανίχνευση μεταβολών στην κατανομή των ειδών ή τη μοντελοποίηση της εξαφάνισης ειδών. Η αποψίλωση των δασών σε υγρά τροπικά δάση, στα οποία στεγάζονται πολλά επίγεια «θερμά κέντρα» (hotspots) βιοποικιλότητας, αποτελεί μία από τις παγκόσμιες ηγητικές αιτίες της απώλειας ειδών. Έχει αποδειχθεί πολύ δύσκολο να υπολογίζει κανείς με ακρίβεια την έκταση αποψίλωσης των υγρών τροπικών δασών, λόγω των περιορισμένων υποδομών παρακολούθησης σε πολλές χώρες, καθώς και τις ασυνέπειες μεταξύ των υφιστάμενων καθεστώτων παρακολούθησης. Δορυφορικά δεδομένα από τη δεκαετία του 1990, με βάση τα AVHRR και SPOT4 επικαιροποιήθηκαν με υψηλής ανάλυσης Landsat και SPOT4/HRVIR (υψηλή ανάλυση σε ορατό και υπέρυθρο) δεδομένα και συμβάλλουν στη βελτίωση των εκτιμήσεων, ακόμα και σε ότι αφορά τα ποσοστά της αποψίλωσης των τροπικών δασών. Αυτά τα νέα δεδομένα κατέδειξαν ότι τα ποσοστά αποψίλωσης ήταν 23% χαμηλότερα από τις εκτιμήσεις του FAO (Οργανισμός Τροφίμων και Γεωργίας). Θα μπορούσαν επίσης, να ανιχνευθούν «θερμά κέντρα» (hotspots) για την αποψίλωση των δασών. Η φωτιά, μια ακόμα κύρια πηγή αλλαγής, μπορεί να είναι ιδιαίτερα εκτεταμένη σε περιοχές που έχουν προηγουμένως υποστεί ζημιά από την αποψίλωση των δασών. Ένας συνδυασμός λήψεων AVHRR, Landsat TM (θεματικός χάρτης) και ραντάρ χρησιμοποιήθηκαν για να ανιχνευθεί η επίδραση της αποψίλωσης των δασών στην πιθανότητα εκδήλωσης φωτιάς στα δάση του Ανατολικού Καλιμαντάν στην Ινδονησία. Τα δάση που ήταν αδιατάρακτα ή είχαν αποψιλωθεί καιρό πριν, ήταν πολύ λιγότερο πιθανό να συμπεριληφθούν στην εκτεταμένη πυρκαγιά 1997-1998 και λιγότερο πιθανά να αντιμετωπίσουν σοβαρές ζημιές από πυρκαγιά. Συνολικά, το 5,7% των μη-αποψιλωμένων δασών επηρεάστηκαν από την πυρκαγιά , σε σύγκριση με το 59% των δασών που είχαν υποστεί πρόσφατα υλοτομία. Αυτές οι δασικές πυρκαγιές, οι οποίες έκαψαν μέρος του υποκείμενου στρώματος τύρφης, επίσης απελευθέρωσαν ένα τεράστιο ποσό άνθρακα υπό τη μορφή του διοξειδίου του που αντιπροσώπευε μεταξύ 13% και 40% της ετήσιας συνολικής παγκόσμιας απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα από την καύση ορυκτών καυσίμων. Ο Δορυφορικός εντοπισμός πυρκαγιών συμβαίνει τώρα σε σχεδόν πραγματικό χρόνο σε ένα μεγάλο τμήμα του κόσμου (ειδικά με AVHRR και MODIS, ή το Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) και τις παγκόσμιες πρωτοβουλίες χαρτογράφησης καμένων εκτάσεων, όπως η Global Burnt Area 2000, είναι σε εξέλιξη.

Συμπεράσματα

Η τηλεπισκόπηση είναι απαραίτητη για οικολογικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές και θα διαδραματίζει ολοένα και σημαντικό ρόλο στο μέλλον. Για πολλούς σκοπούς, παρέχει το μόνο μέσο για τη μέτρηση των χαρακτηριστικών των οικοτόπων σε ευρείες περιοχές και την ανίχνευση περιβαλλοντικών αλλαγών που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα ανθρώπινων ή φυσικών διεργασιών. Αυτά τα στοιχεία είναι όλο και πιο εύκολο να τα βρει και να χρησιμοποιήσει κανείς. Παρά το γεγονός ότι δεδομένα πεδίου και τηλεπισκόπησης συχνά συλλέγονται σε αποκλίνουσες χωρικές κλίμακες, οι οικολόγοι έχουν αρχίσει να αναγνωρίζουν τόσο τις δυνατότητες, όσο και τις παγίδες των δορυφορικών πληροφοριών. Εδραιωμένα συστήματα τηλεπισκόπησης παρέχουν ευκαιρίες για να αναπτυχθούν και να εφαρμοστούν νέες μετρήσεις λειτουργίας του οικοσυστήματος. Νέες προσπάθειες για την πρόβλεψη των συνεπειών της αλλαγής της λειτουργίας του οικοσυστήματος, τόσο λόγω φυσικών όσο και των ανθρωπογενών αιτιών, στο πλαίσιο περιφερειακών και παγκόσμιων κατανομών των ειδών, θα πρέπει να αποτελεί υψηλή προτεραιότητα για την έρευνα. Το πλήρες φάσμα των τεχνικών τηλεπισκόπησης για τον εντοπισμό καλύψεων γης, μετρώντας τις βιοφυσικές ιδιότητες των οικοσυστημάτων και τις περιβαλλοντικές αλλαγές, θα πρέπει να ενσωματωθεί με τα υπάρχοντα οικολογικά δεδομένα για την υλοποίηση της φιλόδοξης αυτής πρόκλησης.

[http://mysite.science.uottawa.ca/jkerr/pdf/tree2003.pdf From space to species: ecological applications for remote sensing]