Η μελέτη της δυναμικής παρακολούθησης της ξηρασίας ρυζιού στην επαρχία Jiangxi με τηλεπισκόπηση
Από RemoteSensing Wiki
Η μελέτη της δυναμικής παρακολούθησης της ξηρασίας ρυζιού στην επαρχία Jiangxi με τηλεπισκόπηση
Συγγραφείς: Zhang Xiu-Ping, Li Rong-Fang, Lei Sheng, Fu Qun, Wang Xiao-Xiao
Περίληψη
Ο αισθητήρας MODIS χρησιμοποιείται για μεγάλης κλίμακας και μακράς περιόδου παρακολούθηση της ξηρασίας, καθώς προσφέρει υψηλή χρονική και φασματική ανάλυση. Στην εργασία αυτή μελετώνται οι ορυζώνες της επαρχίας Jiangxi στην Κίνα μέσω της χρήσης ενός μοντέλου παρακολούθησης και δεικτών ξηρασίας που προσφέρουν τα δεδομένα του MODIS για την περίοδο 2000-08. Η εργασία έχει μεγάλη σπουδαιότητα στην παρακολούθηση της γεωργικής ξηρασίας των καλλιεργειών ρυζιού της νότιας Κίνας, διότι χρησιμοποιεί επιλεγμένους δείκτες TD και δείκτες κάλυψης σύννεφων μαζί με βροχόπτωση και μέγιστη ημερήσια τιμή της καμπύλης εξέλιξης της θερμοκρασίας.
Εισαγωγή
Η επαρχία Jiangxi είναι αρκετά ανεπτυγμένη όσον αφορά τη γεωργία, σε απόδοση ρυζιού ανέρχεται τρίτη σε εθνικό επίπεδο και είναι απαραίτητη για την εθνική επάρκεια τροφίμων. Ωστόσο, είναι ευάλωτη σε ξεσπάσματα ξηρασίας. Μάλιστα, σε τοπικό επίπεδο, αγροτική ξηρασία ξεσπά σχεδόν κάθε χρόνο. Συνεπώς, η τηλεπισκοπική παρατήρηση μπορεί να δώσει δυναμικά αποτελέσματα παρακολούθησης της ξηρασίας.
Οι επιλογές δεικτών ξηρασίας ρυζιού στην Jiangxi
Έχουν δημιουργηθεί διάφοροι μέθοδοι παρακολούθησης της ξηρασίας, οι οποίοι όμως συναντούν δυσκολίες. Για παράδειγμα, ο δείκτης αποθέματος νερού της βλάστησης απαιτεί ξηρό και άγονο έδαφος. Άλλοι δείκτες απαιτούν το συνυπολογισμό της ταχύτητας του ανέμου ή την κατανομή των υδρατμών. Επιπλέον, το μικροκλίμα κάθε περιοχής παίζει σημαντικό ρόλο (Hu Mei, 2008). Ακόμα και ο NDVI, ο οποίος θεωρείται σπουδαίος για την παρατήρηση ξηρασίας, έχει κάποια μειονεκτήματα, τα οποία αφορούν κυρίως το γεγονός ότι η ανάπτυξη της καλλιέργειας κατά τη διάρκεια της ξηρασίας παρουσιάζει κάποια χρονική υστέρηση και συνεπώς η ξηρασία δεν γίνεται άμεσα αντιληπτή. Η συνήθης περίοδος ξεσπάσματος τη ξηρασίας είναι το δίμηνο Ιουλίου-Αυγούστου, το οποίο συμπίπτει με την ισχυρότερη περίοδο ανάπτυξης του ρυζιού.
1 Η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας του θόλου του φυλλώματος και της πίεσης του νερού.
Όταν η εδαφική υγρασία είναι χαμηλή το φύλλωμα του φυτού κλείνει τα στόματά του με αποτέλεσμα να μειώνεται η απώλεια λόγω διαπνοής. Έτσι, αυξάνεται η θερμοκρασία του θόλου με αποτέλεσμα το φυτό να παρουσιάζει υδατική πίεση (στρες). Επομένως, η αύξηση της θερμοκρασίας του θόλου του φυλλώματος του ρυζιού αποτελεί τον πρώτο παράγοντα ανίχνευσης της ξηρασίας (Cheng WangDa et al., 2001).
2 Διαφορά θερμοκρασίας μέρας και νύχτας. Η επιφανειακή θερμοκρασία είναι καλός παράγοντας ένδειξης της ενεργειακής ισορροπίας της επιφάνειας. Μάλιστα, η μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ μέρας και νύχτας οδηγεί στην ταυτόχρονη μείωση της εδαφικής υγρασίας οδηγώντας σε ακραία φαινόμενα ξηρασίας. Πάντως, η μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας πρέπει να γίνεται σε περιόδους όπου δεν υπάρχει νεφοκάλυψη, η οποία προκαλεί σφάλματα κυρίως στο θερμικό κανάλι.
3 Σύννεφα.
Η βροχόπτωση, η οποία παίζει σημαντικό ρόλο στην ανακούφιση μιας περιοχής από την ξηρασία, προέρχεται από τα σύννεφα, τα οποία αποτελούν σημαντική οντότητα για την παρακολούθηση της ξηρασίας, καθώς εκτός από τη βροχόπτωση μειώνουν την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια και συνεπώς την εξατμισοδιαπνοή. Όταν η θερμοκρασία των σύννεφων είναι χαμηλή, σημαίνει ότι πρόκειται να επέλθει βροχόπτωση.
Περιοχή μελέτης
Υπόθεση
Οι εικόνες MODIS διαθέτουν 36 κανάλια και είναι δωρεάν. Ο δέκτης μπορεί να λάβει 4 εικόνες της ίδιας περιοχής σε μία μέρα, δύο κατά τη διάρκεια της ημέρας και δύο τη νύχτα. Χρησιμοποιήθηκαν συνθετικά προϊόντα θερμοκρασίας της γήινης επιφάνειας διάρκειας 8 ημερών από τον Ιούλιο μέχρι τον Σεπτέμβριο των ετών 2000-08, με χωρική διακριτική ικανότητα της τάξης του 1χμ στα κανάλια 31, 32 για μέρα και νύχτα. Μέσω της ανάλυσης της θερμοκρασίας και της ξηρασίας στις καλλιέργειες ρυζιού, έγινε μια ταξινόμηση κλάσεων έντασης της ξηρασίας με βάση την ένδειξη TD, η οποία είναι η διαφορά μεταξύ μέρας και νύχτας (Πίνακας 1).
Ανάλυση
Το καλοκαίρι του 2003 στη νότια Κίνα ξέσπασε πρωτοφανούς έντασης ξηρασία, η οποία συνεχίστηκε μέχρι και το χειμώνα. Την περίοδο Ιουλίου-Αυγούστου, το 58% της επαρχίας Jiangxi πλήχθηκε από ξηρασία. Έτσι, επιλέχθηκε αυτό το έτος για να αναλυθεί η εξέλιξη της ημερήσιας μέγιστης θερμοκρασίας και βροχόπτωσης (Εικόνα 1).
Στην Εικόνα 2 φαίνεται η κατανομή της ξηρασίας από τον Ιούλιο μέχρι το Σεπτέμβριο για την επαρχία Jiangxi. Η θερμοκρασία παίρνει μέγιστη τιμή την περίοδο 13-17 Ιουλίου, ενώ μία μικρή βροχόπτωση συνέβει στις 4 Αυγούστου. Μετά τις 14 Αυγούστου η νεφοκάλυψη αυξάνεται με αποτέλεσμα να μειώνεται η επίδραση της ξηρασίας.
Σύνοψη
Μέσω της ανάλυσης της σχέσης μεταξύ της θερμοκρασίας του θόλου του φυλλώματος και τα δεδομένα του δείκτη TD από τον MODIS, αποδείχθηκε ότι ο δείκτης αυτός αποτελεί αξιόπιστο εργαλείο για τον προσδιορισμό της ξηρασίας στην επαρχία Jinagxi.
Για ακόμη καλύτερα αποτελέσματα, καλό είναι να αποφεύγονται οι εικόνες με σύννεφα. Παρά το γεγονός ότι τα σύννεφα δεν δίνουν πληροφορίες για την επιφάνεια του εδάφους, μέσω κατάλληλης επεξεργασίας, από τη θερμοκρασία των σύννεφων μπορούν να αντληθούν πληροφορίες που αφορούν την επίδραση της ξηρασίας.
Αναφορές
Cheng WangDa, Zhao GuoPing, Yao HaiGen Ect: Application of Canopy Temperature in Screening of Rice Genotypes with Resistance to Drought. Chinese Bulletin of Botany, 2001, 18(1): 70-75
Hu Mei: The Research on the Drought and Its Influence on the Production of Grain in Jiangxi Province by Remote Sensing: JiangXi: Jiangxi Normal University, 2008
