Εκτίμηση της επίπτωσης των διαφορετικών χαρακτηριστικών του ανάγλυφου στην ανάκαμψη του δάσους...
Από RemoteSensing Wiki
Εκτίμηση της επίπτωσης των διαφορετικών χαρακτηριστικών του ανάγλυφου στην ανάκαμψη του δάσους από πυρκαγιά με διαχρονικά τηλεπισκοπικά δεδομένα: Η περίπτωση του Ταΰγετου
Τίτλος: Assessing the impact of different landscape features on post-fire forest recovery with multitemporal remote sensing data: the case of Mount Taygetos (southern Greece)
Συγγραφείς: Anastasia Christopoulou, Giorgos Mallinis, Emmanuel Vassilakis, Georgios-Pavlos Farangitakis, Nikolaos M. Fyllas, Giorgos D. Kokkoris and Margarita Arianoutsou
Πίνακας περιεχομένων |
Εισαγωγή
Η πυρκαγιές μολονότι είναι μια αρχαία επαναλαμβανόμενη διαταραχή των οικοσυστημάτων του πλανήτη, ειδικά τις ξηρές και θερμές εποχές του χρόνου, στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου, οφείλεται κυρίως σε ανθρωπογενείς παράγοντες και ο περιορισμός τους, συγκεκριμένα μετά την δεκαετία του 70, εξαρτάται περισσότερο από τον άνθρωπο και λιγότερο από τις καιρικές συνθήκες. Επίσης τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μείωση στον αριθμό των πυρκαγιών αλλά ταυτόχρονη αύξηση της έντασης και της έκτασης αυτών (περισσότερο εξαιτίας της κλιματικής αλλαγής) γεγονός το οποίο συμβάλει στην αύξηση των συνολικά καμένων εκτάσεων. Εκτεταμένες μελέτες για την περιοχή της λεκάνης της Μεσογείου έχουν καταλήξει ήδη στους κύριους φυσικούς παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την φυσική αναγέννηση ενός καμένου δάσους. Αυτοί είναι ο τύπος της πυρκαγιάς, τα είδη της χλωρίδας, ο τύπος των εδαφών, το υψόμετρο, η κλίση και τυχόν διαφοροποιήσεις από τις μέσες τιμές βροχόπτωσης στην χρονική περίοδο μετά την πυρκαγιά. Η συγκεκριμένη μελέτη προσπαθεί να εντοπίσει τον τρόπο με τον οποίο οι αλλαγές στα χαρακτηριστικά του ανάγλυφου μιας καμένης περιοχής του Ταΰγετου επηρέασαν την φυσική αναγέννηση του δάσους, όσον αφορά την εξάπλωση των διαφορετικών ειδών της χλωρίδας, οκτώ χρόνια μετά το γεγονός της πυρκαγιάς. Για τον εντοπισμό των αλλαγών στα είδη της βλάστησης χρησιμοποιήθηκε αντικειμενοστραφής ταξινόμηση (GEOBIA) και μηχανική μάθηση (machine learning) σε δορυφορικές εικόνες υψηλής χωρικής ανάλυσης πριν και μετά την πυρκαγιά το 2007.
Περιοχή μελέτης
Όσον αφορά την γεωλογία του ο Ταΰγετος καλύπτεται κυρίως από ασβεστολιθικά πετρώματα, μάρμαρο, φλύσχη και ορισμένα ανθρακικά άλατα. Η βλάστηση των δασών αποτελείτο κυρίως από ομογενή αλλά και μεικτά δάση μαύρου πεύκου (Pinus nigra) και κεφαλληνιακής ελάτης (Abies cephallonica). Μικρότερα δάση σχημάτιζαν και σχηματίζουν ακόμα πλατύφυλλα όπως η βελανιδιά (Quercus), η καστανιά (Castanea sativa) και το πλατάνι (Platanus orientalis). Ο κύριος όγκος του βουνού είχε ενταχθεί αρκετά χρόνια πριν την πυρκαγιά στο δίκτυο Natura 2000 εξαιτίας της μεγάλης ενδημικότητας που παρουσιάζουν τα οικοσυστήματά του. Η πυρκαγιά του 2007, αποτέλεσμα κυρίως μεγάλης ξηρασίας και πολύ υψηλών θερμοκρασιών, αποτελεί σύμφωνα με έρευνες την μεγαλύτερη των τελευταίων 165 χρόνων στο βουνό και πιο συγκεκριμένα, συνολικά έκαψε 8.807 εκτάρια από τα οποία, 4.500 ήταν δάση κωνοφόρων και 3.800 θάμνοι και μεταβατικά δάση.
Μεθοδολογία
Στον Πίνακα 1 φαίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά των τεσσάρων εικόνων ( Εικόνα 1) οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν. Αρχικά οι εικόνες υπέστησαν προεπεξεργασία με τηλεπισκοπικές μεθόδους ώστε να ταξινομηθούν κατάλληλα και διορθώθηκαν ψηφιακά με την βοήθεια ψηφιακού ορθοφωτοχάρτη μοντέλου εδάφους κλίμακας 1:5000. Για την ταξινόμηση των διαφορετικών αντικειμένων στις εικόνες χρησιμοποιήθηκε αρχικά όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, αντικειμενοστραφής ανάλυση και στην συνέχεια ένας επιβλεπόμενος αλγόριθμος εκμάθησης ασαφούς δάσους (RF - Random Forest). Για την περαιτέρω αύξηση της ακρίβειας οι ταξινομημένοι χάρτες επίσης ελέγχθηκαν και διορθώθηκαν οπτικά. Για την ανάλυση των εικόνων και την εξαγωγή συμπερασμάτων ακόμα χρησιμοποιήθηκαν:
- Γεωλογικοί αναλογικοί χάρτες της περιοχής κλίμακας 1:50000 – υπολογισμός της διαβρωσιμότητας του εδάφους όσον αφορά τα υποκείμενα πετρώματα.
- Ψηφιακό μοντέλο εδάφους (SRTM) με χωρική ανάλυση τριάντα μέτρων – ανάγλυφο
- In situ (επί τόπου) μετρήσεις των χαρακτηριστικών της βλάστησης τον Ιούνιο του 2016 – ταξινόμηση με machine learning.
Tέλος για τον εντοπισμό των αλλαγών στην βλάστηση πριν και μετά την πυρκαγιά δημιουργήθηκαν πίνακες συνάφειας εκτελώντας ανάλυση διπλής εισόδου με την βοήθεια του λογισμικού στατιστικής R. Οι μεταβλητές που χρησιμοποιήθηκαν για την πρόβλεψη της δυναμικής ανάκαμψης του δάσους είναι, ο προσανατολισμός της πλαγιάς, τα πετρώματα του υπεδάφους, η διαβρωσιμότητα, η γεωμορφολογία και τα χαρακτηριστικά του ανάγλυφου.
Αποτελέσματα
Τα αποτελέσματα έδειξαν πτώση της συνολικής δασικής βλάστησης από το 40% στο 18%. Η σημαντικότερη παρατήρηση είναι η παντελής απουσία φυσικής αναγέννησης του καμένου ελατόδασους το οποίο στις περισσότερες περιπτώσεις αντικαθίσταται από νεαρά μαυρόπευκα. Η φυσική αποκατάσταση του δάσους των μαυρόπευκων κρίνεται επίσης προβληματική καθώς αυτή παρατηρείται κυρίως κοντά σε σημεία όπου είχαν απομείνει συστάδες δέντρων τα οποία σώθηκαν από την πυρκαγιά. Την πλειονότητα των καμένων εκτάσεων έχουν καταλάβει χορτολιβαδικές εκτάσεις, θάμνοι και φρύγανα. Στην Εικόνα 2 φαίνονται οι αλλαγές αυτές στην βλάστηση πριν και μετά την εκδήλωση της πυρκαγιάς. Όσον αφορά τις μεταβλητές πρόβλεψης, επιλέχθηκαν ως ιδιαίτερης σημασίας οι σχέσεις προσανατολισμού-διαβρωσιμότητας και προσανατολισμού-γεωμορφολογίας. Το συμπέρασμα το οποίο προκύπτει από την μελέτη είναι ότι ο προσανατολισμός, το είδος των πετρωμάτων, η διαβρωσιμότητα και η γεωμορφολογία είναι παράγοντες που επηρεάζουν σε πολύ μεγάλο βαθμό την δυνατότητα του δάσους μαυρόπευκων (Pinus nigra) να ανακάμψει φυσικά μετά από μία πυρκαγιά. Σε γενικές γραμμές παρατηρείται ότι πλαγιές με ανατολικό και νότιο-νότιοδυτικό προσανατολισμό παρουσιάζουν χαμηλότερα ποσοστά αναγέννησης σε σύγκριση με τις βόρειες όπως επίσης και τα φαράγγια σε αντίθεση με τοποθεσίες περισσότερο εκτεθειμένες στις καιρικές συνθήκες.
Συμπεράσματα
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης αποδεικνύεται ότι τα διάφορα χαρακτηριστικά του ανάγλυφου του Ταΰγετου διαμορφώνουν σε αρκετά μεγάλο βαθμό τις συνθήκες εκείνες κάτω από τις οποίες αναγεννάται το καμένο δάσος των μαυρόπευκων (Pinus nigra). Αυτό μπορεί να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο για μελλοντικές έρευνες που θα αφορούν την ανάγκη παρέμβασης του ανθρώπου σε τοπικά ευαίσθητες περιοχές οι οποίες έχουν υποστεί καταστροφή από πυρκαγιά και αδυνατούν από μόνες τους να επανέλθουν.
