Εδαφική δορυφορική ραδιομετρία της διαβρωτικότητας του εδάφους, κατά μήκος της κλιματικής κλίσης της Ιουδαϊκής Ερήμου στο Ισραήλ
Από RemoteSensing Wiki
“Εδαφική δορυφορική ραδιομετρία της διαβρωτικότητας του εδάφους, κατά μήκος της κλιματικής κλίσης της Ιουδαϊκής Ερήμου στο Ισραήλ”
Shosany M., Sarah P., Jarmer T., Hill J., Lavec H., “Field and satellite radiometry of soil erodibility along the climatic gradient of the Judean Desert, Israel”, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Vol XXXIII, Part B7, Amsterdam 2000.
[4]
Εισαγωγή
Η απώλεια του εδάφους και της βλάστησης είναι τα πιο βασικά χαρακτηριστικά των διαδικασιών της ερημοποίησης[5]. Η ένταση και η έκταση της εδαφικής υποβάθμισης προσελκύει μείζονα προσοχή ως ένα παγκόσμιο φαινόμενο αλλαγής και ως ένα περιφερειακό φαινόμενο της Μεσογείου. Ως εκ τούτου η δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι η πιο κατάλληλη για την παρακολούθηση της εν λόγω εκτεταμένης περιβαλλοντικής απειλής υπό την προϋπόθεση ότι υπάρχουν τα κατάλληλα βιοφυσικά μοντέλα. Η παρούσα μελέτη στοχεύει στην αξιολόγηση δεικτών φασματικών λόγων (λόγων καναλιών ΤΜ), οι οποίοι επιτρέπουν τη χαρτογράφηση της εδαφικής διαβρωτικότητας μεταξύ των τομέων που εκπροσωπούν μετάβαση υγρών και ξηρών κλιματικών συνθηκών, όπως η υφιστάμενη στο περιθώριο της Ιουδαϊκής Ερήμου. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των φασματικών και βιοχημικών ιδιοτήτων των δειγμάτων του εδάφους καθώς και ανάλυση της συσχέτισης τους με τη χρησιμοποίηση λόγων καναλιών του δορυφόρου Landsat.
Συσχέτιση οργανικής ύλης και φασματικής ανάκλασης του εδάφους
Πολλές μελέτες έχουν υποδείξει ότι η μείωση της οργανικής ύλης και του μεγέθους των σωματιδίων του εδάφους προκαλεί αύξηση της ανακλαστικότητας στη φασματική περιοχή του ορατού και εγγύς υπέρυθρου (NIR). Η μελέτη των Stoner και Baumgardner (1981) καθώς και πιο πρόσφατες όπως του Escadfal (1994) έχουν δείξει ότι η ευαισθησία ανάκλασης με οργανική ύλη είναι υψηλή στο ορατό φάσμα. Οι σχέσεις μεταξύ του συνολικού αδρανούς δομικού υλικού που υπάρχει στο έδαφος και της φασματικής ανάκλασης του εδάφους έχουν διερευνηθεί από την μελέτη των Bowers and Hanks (1965) και την μελέτη των Hant and Salisburg (1976), οι οποίες έχουν διαπιστώσει υψηλή ευαισθησία ανάκλασης τόσο στο ορατό όσο και στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα για τα αδρανή δομικά υλικά του εδάφους.
Περιοχή μελέτης
Στην μελέτη και την δειγματοληψία του εδάφους περιλαμβάνονται ραδιομετρικές μετρήσεις με το ραδιόμετρο Fieldspec με δυνατότητα ανάλυσης εώς 2nm. Το συνολικό μέγεθος, οι οργανικές ύλες και οι χημικές συνθέσεις των δειγμάτων του εδάφους προσδιορίστηκαν στο εργαστήριο και επιλέχθηκαν από τέσσερις περιοχές μελέτης. Κάθε μία αντιπροσωπεύει διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες (Μεσογειακό, ημίξηρο, ήπιο και ξηρό κλίμα). Συγκεκριμένα είναι οι εξής: 1. Giv'at Ye'arim (GIV). Αυτή η περιοχή βρίσκεται 11 χιλιόμετρα δυτικά της Ιερουσαλήμ σε υψόμετρο 650 μέτρων από τη μέση στάθμη της θάλασσας. Η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 620 χιλιοστά και η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 17οC. 2. Ma'ale Adunim (MAL). Αυτή η περιοχή εντοπίζεται 6,5 χιλιόμετρα ανατολικά της Ιερουσαλήμ σε υψόμετρο 330 μέτρων από τη μέση στάθμη της θάλασσας. Η μέση ετήσια βροχόπτωση ειναι 330 χιλιοστά και η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 19οC. 3. Mishor Adunim (MIS). Αυτή η περιοχή μελέτης βρίσκεται 6,5 χιλιόμετρα ανατολικά της Ιερουσαλήμ σε υψόμετρο 330 μέτρων από τη μέση στάθμη της θάλασσας. Η μέση ετήσια βροχόπτωση ειναι 330 χιλιοστά και η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 19οC. 4. Kalia (KAL). Αυτή η περιοχή βρίσκεται 4 χιλιόμετρα δυτικά της Νεκρής Θάλασσας σε υψόμετρο 70 μέτρων από τη μέση στάθμη της θάλασσας. Η μέση ετήσια βροχόπτωση ειναι 120 χιλιοστά και η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 23οC.
Το γεωλογικό υπόβαθρο σε όλες τισ περιοχές μελέτης είναι ασβεστολιθικό. Παρά την παρόμοια λιθολογία και τις τοπογραφικές συνθήκες που επικρατούν στις περιοχές μελέτης έχουν αναπτυχθεί διαφορετικοί τύποι εδάφους, αποτέλεσμα της μακροπρόθεσμης επίδρασης των ξεχωριστών κλιματικών συνθηκών κατά τη διάρκεια της τελευταίας χιλιετίας. Στο χώρο μελέτης 'GIV' ένα κόκκινο χώμα (Terra Rossa)[6] έχει αναπτυχθεί το οποίο περιέχει μία σχετικά υψηλή ποσότητα από άργιλο (50%), ανθρακικό ασβέστιο (6%-8%) και μία μέση ποσότητα οργανικής ύλης (6%-8%). Στο χώρο μελέτης 'MAL' ένα καφετί χώμα (Rendzina)[7] έχει αναπτυχθεί το οποίο περιέχει μία μεσαία ποσότητα από άργιλο (30%), ανθρακικό ασβέστιο (30%) και μία μικρή ποσότητα οργανικής ύλης (2,5%-4,5%). Στην περιοχή μελέτης 'MIS' αναπτύχθηκε ένα ρηχό ασβεστολιθικό που περιέχει άργιλο, ανθρακικό ασβέστιο και μία ποσότητα οργανικής ύλης (20%, 50% και 2% αντίστοιχα). Ομοίως και στην περιοχή 'KAL' με ποσοστά 10%, 80% και 1% αντίστοιχα.
Αποτελέσματα
Η εφαρμογή τεχνικών κατηγοριοποίησης και ταξινόμησης στις βιοχημικές ιδιότητες των δεδομένων που προήλθαν από τη δειγματοληψία στις περιοχές μελέτης επέτρεψαν την αναγνώριση έξι ομαδοποιήσεων-συσσωρεύσεων (βλέπε εικόνα 1). Ακόμα, διαπιστώθηκε ότι αυτές οι φασματικές κατηγορίες είχαν επίσης χαρακτηριστικές υπογραφές, εκτός από τη διαφοροποίηση μεταξύ των ομαδοποιήσεων 5 και 3. Το κύριο χαρακτηριστικό που προκαλεί αυτή τη διαφοροποίηση είναι το επίπεδο ανάκλασης στο εγγύς και μεσαίο υπέρυθρο φασματικό κανάλι του δορυφόρου Landsat (βλέπε εικόνα 2). Η αξιολόγηση των σχέσεων της εδαφικής διαβρωτικότητας και της φασματικής ανακλαστικότητας έγινε με τη χρησιμοποίηση λόγων καναλιών σύμφωνα με την αναφορά των Pickup και Chewings (1996). Οι Shoshang και Lavee (1998) έχουν εφαρμόσει την ίδια τεχνική που χρησιμοποίει τους λόγους καναλιών κανάλι 2 προς κανάλι 4 και κανάλι 3 προς κανάλι 4 για την χαρτογράφηση της εδαφικής διαβρωτικότητας. Η εμπειρική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων αυτών των δύο φασματικών λόγων για τέσσερα σημεία που αντιπροσωπεύουν τα διάφορα επίπεδα διάβρωσης φανέρωσαν μία γραμμική θετική συσχέτιση μεταξύ τριών παραγόντων: μεταβολές σε αυτούς τους δύο φασματικούς λόγους και στα επίπεδα διάβρωσης. Το μοτίβο των μεταβολών είναι στη πραγματικότητα ορθογώνιο όπως αναμενόταν από την αναφορά των Pickup και Chewings. Ένας νέος δείκτης διαβρωτικότητας διαμορφώθηκε στη συνέχεια σύμφωνα με το μοτίβο μεταβολών των δύο φασματικών λόγων. Η χαρτογράφηση των διαφόρων συνδυασμών λόγων καναλιών έδειξε ότι σε μεγάλο βαθμό αντιστοιχούν στις προαναφερθέντες γραμμικές σχέσεις (βλέπε εικόνα 3). Επίσης, εξήχθη το συμπέρασμα ότι ο γραμμικός συνδυασμός των λόγων καναλιών συσχετίζεται με την περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα.
Συμπερασματα
Η εφαρμογή δορυφορικών τηλεπισκοπικών τεχνικών για τη χαρτογράφηση της διάβρωσης του εδάφους είναι ευρέως διαδεδομένη. Αυτή η μελέτη αποσκοπεί στην ενίσχυση των σχέσεων των αποτελεσμάτων των λόγων καναλιών και των φυσικών ιδιοτήτων του εδάφους. Αποδείχτηκε ότι η διαβρωτικότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη με την περιεκτικότητα του εδάφου σε οργανικό άνθρακα και ότι η χρησιμοποίηση λόγων καναλιών για την εύρεση αυτής της αναλογίας είναι αποτελεσματική με μεγάλη ακρίβεια.
