Η χρήση της τηλεπισκόπησης στην αποκατάσταση της βλάστησης μετά από πυρκαγιά

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο εφαρμογής: Η χρήση της τηλεπισκόπησης στην αποκατάσταση της βλάστησης μετά από πυρκαγιά

Πρωτότυπος τίτλος: Remote sensing techniques to assess post-fire vegetation recovery

Συγγραφείς: Fernando Pérez-Cabello, Raquel Montorio and Daniel Borini Alves

Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468584421000234?via%3Dihub

DOI: https://doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100251

Εισαγωγή

Οι πυρκαγιές διαταράσσουν και αναδιαμορφώνουν σημαντικά τη δομή, σύνθεση και λειτουργία των οικοσυστημάτων. Για το λόγο αυτό, απαραίτητη είναι η παρακολούθηση, η συλλογή πληροφοριών και η προσπάθεια αποκατάστασης ενός οικοσυστήματος μετά από πυρκαγιά (PVR- post-fire vegetation recovery). H αποκατάσταση αυτή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις στρατηγικές που ακολουθούνται για τη φυσική αναγέννηση των ειδών, από το βαθμό αλλοίωσης στοιχείων του εδαφικού συμπλέγματος αλλά και την αλληλεπίδραση τους με άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες μετά την πυρκαγιά. Η τηλεπισκόπηση, μέσω δορυφορικών εικόνων, μπορεί να αποτυπώσει τις επιπτώσεις μιας πυρκαγιάς ακόμα και σε τεράστιες ζώνες αλλά και να συνεισφέρει στην κατανόηση της αντίδρασης των οικοσυστημάτων σε μια πυρκαγιά, πράγμα που μπορεί να συμβάλει στη βιώσιμη διαχείριση ενός δάσους. Έτσι, αποτελεί γρήγορο και με -μικρότερο- κόστος εργαλείο για την αποκατάσταση της βλάστησης.

Υλικά και Μέθοδοι

Για δεκαετίες η αποκατάσταση της βλάστησης μετά από πυρκαγιά αναλύεται μέσω πολυφασματικών δορυφορικών εικόνων με όργανα χωρικής ανάλυσης (ραδιόμετρα MODIS) και εργαλεία που παρέχουν καλύτερη ανάλυση όπως θεματικοί χάρτες και πολυφασματικά εργαλεία (MSI). Αυτά, μέσω εγγύς και μέσου υπέρυθρου καναλιού απεικονίζουν το στάδιο της βλάστησης και παρέχουν λεπτομερή παρακολούθηση στη δυναμική του οικοσυστήματος. Μεταξύ άλλων, το πρόγραμμα Landsat (NASA, USGS) είναι κύρια πηγή δεδομένων για παρακολούθηση της βλάστησης λόγω βασικών πλεονεκτημάτων του:

• Καλά χρονικά, φασματικά και χωρικά χαρακτηριστικά (30m χωρική ανάλυση κάθε 16 ημέρες)

• Μακροχρόνια κάλυψη (1980 έως σήμερα)

• Δωρεάν δεδομένα

Παράλληλα, τα δεδομένα από αισθητήρες MSI των ευρωπαϊκών δορυφόρων SENTINEL-2 είναι εξίσου σημαντικά καθώς παρέχουν δωρεάν δεδομένα και καλύτερη ανάλυση (10 με 20 m κάθε 5 ημέρες). Ο συνδυασμός τους επιτρέπει λεπτομερή παρακολούθηση σε οικοσυστήματα που ανακάμπτουν γρήγορα όπως οι τροπικές σαβάνες και τα λιβάδια. Η σειρά MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) παρέχει χωρική ανάλυση έως 250m ανά 1-2 μέρες επιτρέποντας ευρύτερες χωρικές κλίμακες για ανάλυση της αντίδρασης της βλάστησης στη φωτιά. Τέλος, η ανάπτυξη RADAR & LIDAR είναι σημαντική καθώς ως ενεργοί αισθητήρες μπορούν να ανακτήσουν δεδομένα κάτω από τις φυλλωσιές των δέντρων, επιτρέποντας την πρόσβαση σε μεταβλητές που σχετίζονται με την κατακόρυφη δομή της βλάστησης μετά από φωτιά. Οι διαταραχές στη βλάστηση μελετώνται κυρίως με τη χρήση τιμών ανάκλασης και φασματικών δεικτών, οι πιο σημαντικοί από τους οποίους είναι ο Δείκτης κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης (NDVI), ο Δείκτης Ενισχυμένης Βλάστησης (EVI) και ο Δείκτης κανονικοποιημένης αναλογίας καύσης (NBR). Στις σχετικές μελέτες υπάρχουν δύο τύποι χρονικών προσεγγίσεων: (1) διχρονική αλλαγή, δηλαδή σύγκριση μεταξύ καταστάσεων σε διαφορετικές στιγμές (πριν και μετά τη φωτιά) και (2) φασματικές τροχιές μεταβολής της επιφάνειας της γης, στις οποίες οι διαδικασίες ανάκτησης μετά την πυρκαγιά θεωρούνται ως μια συνεχής διαδικασία.

Αποτελέσματα και συμπεράσματα

Για την ταξινόμηση των οικοσυστημάτων και την εκπόνηση στρατηγικών διαχείρισης στα πλαίσια της κλιματικής αλλαγής, είναι απαραίτητη η βαθιά κατανόηση της αποκατάστασης της βλάστησης μετά από πυρκαγιά (PVR- post-fire vegetation recovery). Ο πιο πρακτικός τρόπος για να γίνει αυτό είναι μέσω τεχνικών επεξεργασίας εικόνας που βασίζονται στην ανίχνευση αλλαγών ή σε τεχνικές ταξινόμησης. Αυτές οι προσεγγίσεις είναι ιδιαίτερα κατάλληλες καθώς οι πυρκαγιές και η ανάκτηση της βλάστησης αλλάζουν στην ουσία τη φασματική υπογραφή της επιφάνειας της γης. Στο πλαίσιο των παραπάνω αναλύσεων παραμένουν αρκετά κενά σχετικά με τη χρήση της τηλεπισκόπησης για την ανάκτηση της βλάστησης από πυρκαγιά. Σίγουρα όμως προκύπτουν τα ακόλουθα βασικά στοιχεία:

• είναι απαραίτητο να τονιστεί η σημασία της σωστής ερμηνείας τόσο των δεικτών όσο και της ανάκαμψης από οικολογική άποψη. Χρειάζεται να ληφθούν υπόψη δεδομένα για τη δομή, τη σύσταση και τις οικολογικές λειτουργίες των φυτών (ύψος δέντρων, κάλυψη φύλλων κ.ά.)

• η πολυπλοκότητα της βλάστησης καθιστά απαραίτητη τη χρήση περισσότερων από μία μεθόδων για ανάκτηση του δάσους σε ένα οικοσύστημα

• η χρήση της τηλεπισκόπησης για την ανάλυση της ανάκτησης βλάστησης αναμένεται να αυξηθεί ακόμη περισσότερο λόγω της διαθεσιμότητας νέων αισθητήρων που φέρνουν βελτιωμένες χωρικές, φασματικές και χρονικές αναλύσεις. Έτσι, η πρόκληση έγκειται στην ανάπτυξη μεθοδολογιών που συνδυάζουν τις δυνατότητες διαφορετικών αισθητήρων, με ιδιαίτερη έμφαση σε μελέτες που ενσωματώνουν δεδομένα από ενεργητικούς και παθητικούς αισθητήρες.