Εκτίμηση της Οικολογικής παροχής στον υγρότοπο Wolong της Κίνας
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή
Η Οικολογική Παροχή ορίζεται ως ο όγκος του νερού που αφήνεται ως παροχή σε έναν ποταμό, υγρότοπο ή παράκτια ζώνη για τη συντήρηση του κατάντη οικοσυστήματος αλλά και των οφελών που προσφέρει στον άνθρωπο. Η εκτίμηση της Οικολογικής Παροχής αποτελεί δυσεπίλυτο ζήτημα, διότι πρέπει να ενσωματώσει στα υδρολογικά μοντέλα τις οικολογικές διεργασίες. Η έλλειψη, πολύ συχνά, μετεωρολογικών και υδρολογικών δεδομένων και η δυσκολία στην εφαρμογή περίπλοκων εξισώσεων έχει οδηγήσει στο να επιλέγονται απλούστερα μοντέλα, τα οποία μάλιστα φαίνεται να αποδίδουν ακριβέστερα την πραγματικότητα.
Εν προκειμένω, το μοντέλο υδατικού ισοζυγίου που παρουσιάζεται για την εκτίμηση της οικολογικής παροχής στον υγρότοπο Wolonghu της Κίνας έχει ως δεδομένα εισόδου τα αποτελέσματα υδρολογικών μοντέλων προσομοίωσης αλλά και φωτοερμηνείας δορυφορικών εικόνων που αφορούν στις αλλαγές των χρήσεων γης.
Περιοχή μελέτης και Δεδομένα
Η περιοχή μελέτης αφορά στον υγρότοπο Wolonghu, συνολικής έκτασης 71,6km2 στην βορειοανατολική Κίνα. Στον υγρότοπο αυτό συμβάλουν δύο μεγάλοι ποταμοί. Στην περιοχή επικρατούν οι καλαμώνες, οι οποίοι αποτελούν σημαντικό ενδιαίτημα μεταναστευτικών πτηνών. Στην περιοχή μελέτης υπάρχει μόνο ένας εγκατεστημένος σταθμός παρακολούθησης της στάθμης του νερού (μηνιαίες τιμές) από το 1972 ως το 2006. Για την ίδια περίοδο παρασχέθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα και 5 δορυφορικές εικόνες από το θεματικό χαρτογράφο του Landsat.
Μεθοδολογία
Αριθμός Καμπύλης Απορροής
Το νερό της βροχής μπορεί να απορρέει, να διηθηθεί στο έδαφος ή να κατεισδύσει ακόμα βαθύτερα, κάτι που αποτελεί τη βασική εξίσωση του υδατικού ισοζυγίου. Για τον καθορισμό του υδρολογικού καθεστώτος του υπό μελέτη υγροτόπου εφαρμόστηκε η μέθοδος του αριθμού καμπύλης απορροής, η οποία βασίζεται στην εξίσωση του υδατικού ισοζυγίου και αποτελεί συνάρτηση χαρακτηριστικών όπως ο τύπος και η υγρασία του εδάφους, η χρήση γης, οι υδρολογικές συνθήκες. Έτσι, ο αριθμός της καμπύλης απορροής είναι ανάλογος με τον όγκο του νερού που απορρέει. Για το συγκεκριμένο υγρότοπο, εισροές θεωρούνται τα κατακρημνίσματα και η ροή των 2 ποταμών, εκροές η ροή του ποταμού που συνεχίζει και η εξατμισοδιαπνοή, που υπολογίστηκε με την εξίσωση Penman–Monteith, ενώ κάποιος υδατικός όγκος συγκρατείται στο έδαφος ή/και κατεισδύει. Όταν η ροή των δύο ποταμών ανάντη είναι μεγάλη, «υπερχειλίζει» στον κατάντη ποταμό. Είναι σημαντικό ότι, καθώς δεν υπήρχαν άλλα διαθέσιμα δεδομένα, η προσομοίωση με τα υδρολογικά μοντέλα έγινε μόνο με ιστορικά δεδομένα του επιπέδου της στάθμης.
Χρήσεις γης
Από τις δορυφορικές εικόνες, έπειτα από ατμοσφαιρικές διορθώσεις με το λογισμικό ERDAS IMAGINE και με επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη μέθοδο μέγιστης πιθανοφάνειας, προέκυψε ο Χάρτης Χρήσεων Γης. Οι κατηγορίες κάλυψης γης που εντοπίστηκαν ήταν καλαμώνες, καλλιέργειες, ιχθυοτροφεία, γυμνό έδαφος και ελεύθερη επιφάνεια νερού, ενώ αξιολογήθηκαν οι μεταβολές στην περιοχή για τα 18 έτη, από τον Ιούλιο του 1988 ως τον Αύγουστο 2006, που αφορούν τα υδάτινα σώματα. Η κατανομή της βλάστησης καθορίζεται από τη στάθμη του νερού. Εύλογο είναι, λοιπόν, ότι ανάλογα με τη στάθμη του νερού και την υγρασία του εδάφους ο υγρότοπος μπορεί να καλύπτεται είτε από βλάστηση είτε γυμνό έδαφος.
Εκτίμηση Οικολογικής Παροχής
Όπως αναφέρθηκε, η απορροή από την περιοχή του υγροτόπου Wolonghu εκρέει στον κατάντη ποταμό, αποτελώντας έτσι την οικολογική παροχή του ποταμού για τα κατάντη οικοσυστήματα. Είναι σαφές ότι η ελεύθερη επιφάνεια του νερού αποτελεί συνάρτηση της στάθμης. Κρίσιμο σημείο της συνάρτησης αυτής ονομάζεται το σημείο εκείνο όπου με μικρή αύξηση της στάθμης παρατηρούνται πολύ μεγάλες αλλαγές στο οικοσύστημα και αντιστοιχεί, τελικά, στην οικολογική παροχή.
Αποτελέσματα και Συμπεράσματα
Φαίνεται ότι την περίοδο από το 1984 ως το 2000 παρατηρήθηκε πολύ εντονότερη διακύμανση της εισροής στον υγρότοπο. Το 2003 η ροή μειώθηκε απότομα, με αποτέλεσμα ο υγρότοπος σχεδόν να ξηρανθεί. Σε συνδυασμό και με την επέκταση των καλλιεργούμενων εκτάσεων, συνέπεια ήταν η καλυπτόμενη από νερό έκταση, επομένως και οι καλαμώνες, να μειωθεί σημαντικά από το 1988 ως το 2003. Ωστόσο, αυξήθηκε και πάλι το 2006 λόγω των πολλών βροχοπτώσεων οπότε αποκαταστάθηκε και το οικοσύστημα των καλαμώνων.
Στα πλαίσια της μελέτης αυτής αξιολογήθηκε η συσχέτιση της οικολογικής παροχής και των ιδιοτήτων του υγροτόπου Wolonghu. Η εισροή υδάτων μεταβάλλει τη στάθμη και άρα την έκταση που καλύπτεται από νερό και κατ’ επέκταση τις ιδιότητες των καλαμώνων. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία και με βάση τα ιστορικά δεδομένα χρήσεων γης, στάθμης του νερού αλλά και τα αποτελέσματα του υδρολογικού μοντέλου, προτάθηκαν 21 σενάρια οικολογικής παροχής, δηλαδή τιμές παροχής με τις οποίες το οικοσύστημα διατηρεί την ακεραιότητά του.
Το μοντέλο που παρουσιάζεται εδώ, ως απλούστερο από άλλα που έχουν εφαρμοστεί, προσομοίωσε με μεγαλύτερη ακρίβεια τον υδρολογικό κύκλο στην περιοχή μελέτης. Ακόμα, η χρήση δορυφορικών εικόνων ενσωμάτωσε αποτελεσματικά τη μεταβολή των κατηγοριών κάλυψης γης στο υδρολογικό μοντέλο και αποτέλεσε έναν οικονομικό τρόπο παρακολούθησης του οικοσυστήματος. Όλα τα παραπάνω καθιστούν το προτεινόμενο μοντέλο ένα σημαντικό εργαλείο για τη διαχείριση των οικοσυστημάτων και των οικολογικών παροχών. Μάλιστα, ο φορέας διαχείρισης του υγροτόπου υιοθέτησε τη μεθοδολογία αυτή. Επόμενο βήμα μπορεί να αποτελέσει η χρήση εικόνων υψηλότερης ευκρίνειας.
