Εντοπισμός μεταβολών και προτάσεις αποκατάστασης της λίμνης Μαρεώτιδας στην Αίγυπτο
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή
Στην παρούσα εφαρμογή εξετάζεται η δυνατότητα παρατήρησης πιθανών μεταβολών οι οποίες έλαβαν χώρα στη λίμνη Μαρεώτιδα της Αιγύπτου, με σκοπό τη λήψη μέτρων και την υλοποίηση στρατηγικών για την αποκατάστασή της. Προκειμένου να ανιχνευθούν οι αλλαγές αυτές, χρησιμοποιήθηκαν τρεις δορυφορικές εικόνες Landsat (των ετών 1991, 2004, 2013) και μια πολυφασματική εικόνα SPOT-HRV του 1995. Στη συνέχεια, υλοποιήθηκε η ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας (Maximum likelihood classification) και εντοπίστηκαν αλλαγές στις χρήσεις γης με την τεχνική της σταυροειδούς πινακοποίησης (cross tabulation) και με σύγκριση ανά pixel των αλλαγών στις τέσσερις εικόνες. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την ύπαρξη σοβαρών αλλαγών στις χρήσεις γης κυρίως τα τελευταία χρόνια, οι οποίες ενδέχεται να οφείλονται σε πολιτικο-κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα. Τέλος, προτείνονται εναλλακτικές λύσεις αποκατάστασης της λίμνης, όπως ο έλεγχος της ρύπανσης για το ανατολικό της τμήμα και η επαναλειτουργία των κλειστών τμημάτων της δυτικής πλευράς της.
Περιοχή μελέτης
Η λίμνη Maryut αποτελεί ένα μικρό τμήμα μιας μεγαλύτερης λίμνης η οποία ήταν γνωστή κατά τη ρωμαϊκή εποχή ως λίμνη Mariutus. Εκτείνεται 80 χιλιόμετρα παράλληλα της βόρειας ακτής και 30 χιλιόμετρα νότια της πόλης της Αλεξάνδρειας, όπως φαίνεται στην εικόνα. Οι περισσότερες από τις βιομηχανικές δραστηριότητες της Αιγύπτου εξαρτώνται από τη λίμνη Μαρεώτιδα, είτε κατά τη διαδικασία της ψύξης είτε ως ένα υγρό απόβλητο χωματερής. Επιπλέον, γεωργικές αποστραγγίσεις νερού (τουλάχιστον έξι εκατομμύρια κυβικά μέτρα ανά ημέρα) συμπαρασύρουν αγροχημικές ουσίες και ιχνοστοιχεία μαζί με βιομηχανικά απόβλητα και ανεπεξέργαστα οικιακά λύματα τα οποία καταλήγουν στη λίμνη. Παράλληλα, η ύπαρξη περιορισμένων πόρων στην περιοχή της Αιγύπτου, καθώς επίσης οι αλλαγές σε πολιτικό επίπεδο και η απουσία αυστηρών διαδικασιών παρακολούθησης της αειφόρου ανάπτυξης, συνέβαλαν σε γοργές αλλαγές στις χρήσεις γης της περιοχής, καθιστώντας το περιβάλλον επιρρεπές σε υποβάθμιση. Συνεπώς, λόγω της ισχυρής επίδρασης του ανθρώπινου παράγοντα στη λίμνη, σημειώθηκαν πολλές φυσικές (αλλαγές στις χρήσεις γης και την ποιότητα του νερού) αλλά και βιολογικές αλλαγές (σημαντικές αλλαγές στο οικοσύστημα). Επιπλέον, η αύξηση του ευτροφισμού και των εκπομπών υδρόθειου (H2S) από τη λίμνη καθώς επίσης η αλατότητα έχουν επιδεινώσει το πρόβλημα.
Μεθοδολογία
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη περιλαμβάνουν συνολικά 4 δορυφορικές εικόνες (τρεις LANDSAT και μια SPOT – HRV) καθώς επίσης στοιχεία από επιτόπιες έρευνες που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, όπως είναι οι τοπογραφικοί χάρτες, βάσεις δεδομένων επιτόπιων μελετών και στατιστικά στοιχεία. Το λογισμικό ERDAS χρησιμοποιήθηκε προκειμένου να πραγματοποιηθεί η ταξινόμηση με τη μέθοδο της μέγιστης πιθανοφάνειας. Διακρίθηκαν 14 περιοχές εκπαίδευσης, μεταξύ των οποίων συμπεριλαμβάνονται διάφορες κατηγορίες βλάστησης, περιοχές άγονης γης, αστικές ζώνες, ασβεστολιθικά πετρώματα κ.α. Κατά τη διαδικασία της επιβλεπόμενης ταξινόμησης που έλαβε χώρα, επιλέχθηκαν τυχαία και ισάριθμα σημεία για την κάθε θεματική τάξη. Δημιουργήθηκαν, λοιπόν, πολύγωνα μεγέθους 9x9 pixel. Με τον τρόπο αυτό, τα αποτελέσματα που προέκυψαν έδειξαν ότι η συνολική ακρίβεια από την ταξινόμηση εικόνων για το Landsat TM που ελήφθησαν το 1991 ήταν 98%, για το SPOT - HRV του 1995 ήταν 98,6%, για την εικόνα Landsat-ΕΤΜ που λήφθηκε το 2004 η ακρίβεια έφτασε το 96,7 %, ενώ για το LANDSAT-ΕΤΜ του έτους 2013 ήταν 98,9%. Τέλος, η μέθοδος σταυροειδούς πινακοποίησης χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό αλλαγών που σημειώθηκαν στην περιοχή της λίμνης σε τρεις χρονικές περιόδους (1991-1995, 1995-2004, 2004-2013). Στην ακόλουθη εικόνα φαίνονται οι αλλαγές που παρατηρήθηκαν στη βλάστηση, με το κόκκινο χρώμα να δηλώνει απώλεια βλάστησης, το μπλε καμία ουσιαστική αλλαγή και το πράσινο την ύπαρξη νέας βλάστησης στην περιοχή.
Αποκατάσταση της λίμνης
Προκειμένου να επιτευχθεί η βιώσιμη ανάπτυξη της λίμνης και της ευρύτερης περιοχής, καθίσταται επιτακτική η ανάγκη αξιοποίησης των πληροφοριών που προέρχονται από την τηλεπισκόπηση και τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών ώστε να βελτιωθεί η υπάρχουσα κατάσταση. Τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίζει η λίμνη Μαρεώτιδα είναι η ρύπανση (του νερού, του αέρα, του εδάφους αλλά και οπτική ρύπανση), υψηλά επίπεδα ευτροφισμού, συσσώρευση ρυπασμένων ιζημάτων βαρέων μετάλλων και η αστική ανάπτυξη (π.χ. συρρίκνωση του υδάτινου όγκου). Ανάλογα με τη φύση της λίμνης και κύριες δραστηριότητες που αναπτύσσονται γύρω από αυτή θα μπορούσαν να διακριθούν δύο οικοσυστήματα. Η πρώτη ομάδα σχετίζεται με το ανατολικό τμήμα της λίμνης με βασικό πρόβλημα τα υψηλά ποσοστά ρύπανσης και πληθυσμού, ενώ η δεύτερη ομάδα αφορά το δυτικό τμήμα που παρουσιάζει υψηλά ποσοστά συρρίκνωσης του υδάτινου όγκου. Τόσο οι ανατολικές όσο και δυτικές ομάδες μπορεί να έχουν τρεις εναλλακτικές λύσεις. Έτσι, ενδεικτικά για το ανατολικό τμήμα, προτείνεται η διατήρηση της υφιστάμενης κατάστασης ως έχει, η υλοποίηση έργων ελέγχου των επιπέδων της ρύπανσης και η προώθηση του τουρισμού στην ευρύτερη περιοχή. Ομοίως, προτάθηκαν τρεις εναλλακτικές παρόμοιας λογικής για το δυτικό τμήμα. Στη συνέχεια, εντοπίστηκαν τέσσερις κύριες ομάδες παραμέτρων για καθένα από τα εναλλακτικά σενάρια που προτείνονται. Οι εν λόγω παράμετροι περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: Φυσικά και χημικά στοιχεία που αντιπροσωπεύουν τις φυσικές και μη οργανικές περιβαλλοντικές αλλαγές, στοιχεία βιολογίας και οικολογίας που περιλαμβάνουν την τροφική αλυσίδα, τη χλωρίδα και πανίδα, κοινωνικοπολιτιστικά στοιχεία που αναφέρονται στο ανθρώπινο περιβάλλον και την πολιτιστική κληρονομιά των κοινωνιών στην περιοχή μελέτης και, τέλος, οικονομικά και επιχειρησιακά στοιχεία που αφορούν οικονομικές πτυχές που ενδέχεται να επηρεάσουν μελλοντικά την αειφορική ανάπτυξη της περιοχής.
Συμπεράσματα
Όπως ήταν αναμενόμενο, η μη λήψη μέτρων και στα δύο τμήματα της λίμνης συνεπάγεται ως επί το πλείστον την αρνητική εξέλιξη των διαφόρων μεγεθών. Στην ανατολική πλευρά, οι υπόλοιπες δύο εναλλακτικές λύσεις έχουν σημαντικές θετικές επιδράσεις στο περιβάλλον, καθώς και ορισμένες αρνητικές οι οποίες, βέβαια, θα μπορούσαν να μετριαστούν. Πιο συγκεκριμένα, η επιλογή του σεναρίου για έλεγχο της ρύπανσης έχει τη μεγαλύτερη θετική επίδραση και, ταυτόχρονα, το χαμηλότερο αρνητικό αντίκτυπο. Όσον αφορά το δυτικό τμήμα, η επαναλειτουργία των κλειστών τμημάτων της λίμνης έχει τις λιγότερες αρνητικές συνέπειες και τις περισσότερες θετικές επιδράσεις στην ευρύτερη περιοχή και επομένως αποτελεί τη βέλτιστη λύση. Το κύριο αποτέλεσμα που προέκυψε από την επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων είναι μια εικόνα που οπτικοποιεί τις μεταβολές των χρήσεων και καλύψεων γης στην περιοχή μελέτης και η οποία μπορεί να οδηγήσει στην εξέταση εναλλακτικών επιλογών αποκατάστασης. Με τον τρόπο αυτό, προσδιορίστηκαν διάφορα στοιχεία, όπως οι περιβαλλοντικές συνθήκες, η κατάσταση των φυσικών πόρων και ο ρυθμός υλοποίησης των αλλαγών, τα οποία διευκολύνουν τη μελλοντική ορθολογική διαχείριση της λίμνης. Επομένως, η ύπαρξη ενός πλήρους γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών για μια περιοχή έχει μεγάλη σημασία για τον εντοπισμό μεταβολών και τη λήψη σχετικών αποφάσεων. Φυσικά, βασική προϋπόθεση για την αποτελεσματικότητα των συστημάτων αυτών αποτελεί η συνεχής ενημέρωση της βάσης δεδομένων τους. Στη συγκεκριμένη μελέτη, μια αξιοσημείωτη αλλαγή που εντοπίστηκε στην περιοχή της λίμνης είναι ότι το ποσοστό θολού νερού αυξήθηκε περίπου κατά 2,6%. Συνεπώς, εξάγεται το συμπέρασμα πως εξακολουθεί να υπάρχει εισερχόμενη ρύπανση, η οποία επηρεάζει την ευρύτερη περιοχή της λίμνης. Παράλληλα, το περιεχόμενο της λίμνης ταξινομήθηκε σε θεματικές κατηγορίες, οι μεταβολές των οποίων έδωσαν μια εικόνα για τις συνολικές αλλαγές που συνέβησαν στη λίμνη. Όσον αφορά την οικιστική ανάπτυξη, οι οικισμοί γύρω από τη λίμνη αυξήθηκαν κατά περίπου 32,2% στα γυμνά εδάφη. Υπάρχει, επίσης, αστική ανάπτυξη πάνω από καλλιεργούμενες εκτάσεις (βλάστηση) κατά περίπου 4,3%. Αξίζει να αναφερθεί πως μια εναλλακτική λύση ξήρανσης στο δυτικό τμήμα της λίμνης δε θα ήταν περιβαλλοντικά αποδεκτή, καθώς επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την υδατική ισορροπία ολόκληρης της περιοχής. Τέλος, ένα πρόγραμμα διαχείρισης των φυσικών πόρων θα μπορούσε να εφαρμοστεί, το οποίο δε θα επιτρέπει καμία ανθρώπινη παρέμβαση, χωρίς την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, όπως απαιτείται από το αιγυπτιακό δίκαιο.
Πηγή: Change detection and restoration alternatives for the Egyptian Lake Maryut
