Πρώτη καταγραφή της ερυθράς παλίρροιας στην ακτή του προτεκτοράτου Elba με χρήση του Sentinel-3 και τις επιπτώσεις της στο οικοσύστημα
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: First record of red-tide in Elba protectorate coast using Sentinel-3 and its impacts on ecosystem
Συγγραφείς: Aldoushy Mahdy, Rashad E.M. Said, Mostafa A. Khaled, Ali A. Abdelsalam
Ημερομηνία έκδοσης: 2 Αυγούστου 2022
Φορέας δημοσίευσης υλικού: Elsevier B.V.
Σύνδεσμος εύρεσης άρθρου (link): https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1110982322000709
Λέξεις κλειδιά: άνθιση φυκιών, Εθνικό Πάρκο Gebel Elba, ερυθρά παλίρροια, χλωροφύλλη-α (Chl-a), Sentinel-3
Αντικείμενο εφαρμογής: διάκριση του φαινομένου της ερυθράς παλίρροιας στην Ερυθρά θάλασσα.
Στόχος εφαρμογής:
1. Να εξεταστεί ένας νέος δορυφορικός αισθητήρας (OLCI) για την ανίχνευση και χαρτογράφηση της άνθισης των φυκιών με επιτόπου επαληθευμένο συμβάν.
2. Να αξιολογηθεί η ικανότητά τους να χαρτογραφήσουν τη θέση, την έκταση και τη διάρκεια της μικρής κλίμακας ερυθράς παλίρροιας.
3. Να μελετηθεί η επίδραση του τηλεπισκοπικού συμβάντος στο οικοσύστημα ως ολοκληρωμένη μελέτη.
1. Εισαγωγή
Το φαινόμενο ΗΑΒ, ΄΄επιβλαβής άνθιση φυκιών΄΄, έχει να κάνει με υψηλής πυκνότητας πληθυσμούς φυκιών που περιέχουν τοξίνες και επηρεάζουν τα οικοσυστήματα και την βιοποικιλότητα. Αυτές οι τοξίνες εξαπλώνονται μέσω του τροφικού ιστού και μπορούν να σκοτώσουν όλους τους οργανισμούς σε μια τροφική αλυσίδα, από το φυτοπλαγκτόν μέχρι ακόμη και τον άνθρωπο. Όσο τρομακτικό και αν ακούγεται, οι περιοχές που μολύνονται από τις ανθίσεις των φυτών (ευτροφισμός), ανακάμπτονται εντός λίγων ημερών, εξαιρούνται τα οστρακοειδή. Το γεγονός αυτό, που παρατηρήθηκε στη περιοχή του Έλβα, έχει κεντρίσει το παγκόσμιο ενδιαφέρον κατά καιρούς, μιας και η τοποθεσία που ερευνάται διαθέτει ποικίλο χερσαίο και θαλάσσιο οικοσύστημα.
Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι και η εφαρμογή της τηλεπισκόπησης, καθώς διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην παρακολούθηση αυτής της μεγάλης περιοχής εφόσον τα δεδομένα από το διάστημα μπορούν να βοηθήσουν στην αξιολόγηση των σχετικών οικονομικών πόρων των περιοχών που κινδυνεύουν. Στην Ερυθρά Θάλασσα πραγματοποιήθηκε η πρώτη πιλοτική και στη συνέχεια επιχειρησιακή εφαρμογή δορυφορικών αισθητήρων με τη χρήση δεδομένων. Κατά το παρελθόν, δεν έχει διεξαχθεί καμία έρευνα για τη διάκριση του φαινομένου της ερυθράς παλίρροιας στην Ερυθρά θάλασσα με τη χρήση δεδομένων του Sentinel-3, επομένως η παρούσα μελέτη είναι η πρώτη προσπάθεια ανίχνευσης της άνθισης των φυκιών στην περιοχή μελέτης χρησιμοποιώντας αισθητήρα OLCI. Ως εκ τούτου, στην παρούσα εργασία, γίνεται ενσωμάτωση από σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης και δεδομένα πεδίου για να εξεταστεί η ικανότητα ανίχνευσης της ερυθράς παλίρροιας στην αιγυπτιακή παράκτια περιοχή με τη χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης.
Το φαινόμενο διερευνήθηκε σε δύο διαφορετικές τοποθεσίες στο παράκτιο τμήμα του Εθνικού Πάρκου Gebel Elba στην χώρα της Αιγύπτου.
Τοποθεσία 1 → Kuatianai: όπου παρατηρήθηκε πιο έντονα η άνθιση της ερυθράς παλίρροιας.
Τοποθεσία 2 → Qubat Isa: όπου το φαινόμενο τερματίζεται.
3. Υλικά και μέθοδοι
Τα δορυφορικά δεδομένα αποκτήθηκαν από το Copernicus Online Data Access τις ίδιες ημέρες της δειγματοληψίας πεδίου. Τα προϊόντα Sentinel-3 Full Resolution (FR) Level-1 (OLCI) αποκτήθηκαν για τις ημερομηνίες που ταίριαζαν με τις ημερομηνίες δειγματοληψίας στην αιγυπτιακή Ερυθρά Θάλασσα. Για τη διαχείριση του επιπέδου 1 των δεδομένων Sentinel χρησιμοποιήθηκε το αυτοματοποιημένο σύστημα επεξεργασίας δορυφόρων NOAA, το οποίο περιλαμβάνει το πακέτο SNAP που χρησιμοποιήθηκε για τη ραδιομετρική διόρθωση, την ατμοσφαιρική διόρθωση και την επεξεργασία των εικόνων Sentinel στο επίπεδο 2. Μία ιδιόκτητη τεχνική σήμανσης χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό των νεφών, της λάμψης και των μικτών εικονοστοιχείων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του προϊόντος από τα δεδομένα επιπέδου 3. Και τέλος η χλωροφύλλη-α (Chl-a) υπολογίζεται με το πρότυπο μοντέλο ΄΄OC4Me΄΄ Maximum Band Ratio (MBR), το οποίο εκφράζεται ως εξής:
4. Αποτελέσματα
Οι αναλύσεις χρονοσειρών των δορυφορικών εικόνων Sentinel-3 έδειξαν ότι το γεγονός άνθισης φυκιών (ερυθρά παλίρροια) έγινε τέσσερις ημέρες στις τοποθεσίες που μελετήθηκαν. Η συγκέντρωση Chl-a (υποκατάστατο της άνθισης των φυκιών) που σχετίζεται με την άνθιση των φυκιών αυξήθηκε (στα ρηχά νερά και μειώθηκε στα ανοιχτά) από τις 7 έως τις 10 Ιουνίου με τη μέγιστη ημέρα συγκέντρωσης της άνθισης να εμφανίζεται στις 7 Ιουνίου 2017, ενώ η 13 Ιουνίου να αναγνωρίζεται ως ημέρα εξαφάνισης της άνθισης. Η χωρική κατανομή του συμβάντος δείχνει τις έντονες ανθίσεις φυκιών, οι οποίες σταδιακά αυξήθηκαν από το βορρά προς το νότο και μειώθηκαν απότομα από τα δυτικά προς τα ανατολικά. Τα τρέχοντα ευρήματα αποκαλύπτουν μια ισχυρή σχέση μεταξύ της επιδείνωσης των κριτηρίων ποιότητας των υδάτων και των κυττάρων Noctiluca scintillans (x104) /L (0,05 > P 0,01).
5. Συζήτηση
Το περιβαλλοντικό στρες και οι αρνητικές αλλαγές, όπως η υψηλότερη συχνότητα ανθίσεων εξαιρετικά τοξικών φυκιών και η μείωση του οξυγόνου στα κατώτερα στρώματα των παράκτιων υδάτων, είναι πιθανό να εμφανιστούν σε τοποθεσίες με αυξανόμενες ανθίσεις. Σε πολλές παράκτιες περιοχές, οι μεταβολές αυτές επηρεάζουν αρνητικά την αλιεία και τις δραστηριότητες αναψυχής. Η ερυθρά παλίρροια επιδρά αρνητικά στην παράκτια αλιεία, με συνέπεια την θνησιμότητα ψαριών, γαρίδων και οστρακοειδών λόγω εξάντλησης του οξυγόνου. Το φαινόμενο HAB αρχίζει να απασχολεί όλο και πιο έντονα το παγκόσμιο κοινό με επιπτώσεις στη δημόσια υγεία και την οικονομία.
Σύμφωνα με τους λιμνολόγους, η διαθεσιμότητα φωσφόρου είναι ο πρωταρχικός περιοριστικός παράγοντας για την καθαρή παραγωγή οργανικού άνθρακα στις λίμνες. Εμφανίστηκαν νέες ασυνήθιστες εκρήξεις φυτοπλαγκτόν, ενώ η πιθανότητα μιας υψηλής θερμοκρασίας του νερού να προκαλέσει άνθιση των φυκιών διερευνήθηκε, όπως και εγένετο κατά τη διάρκεια της παρούσας μελέτης.
Συνοψίζοντας, η περιοχή μελέτης, λόγω των υψηλών ποσοστών βροχόπτωσης, χαρακτηρίζεται ως ένα από τα πιο υγρά μέρη της Αιγύπτου. Επομένως, σε περιόδους έντονης βροχής, ο μεγάλος αριθμός κοιλάδων που επικρατεί στη περιοχή ΄΄μαζεύει΄΄ νερό και το αποβάλλει στην Ερυθρά θάλασσα μαζί με νιτρικά και φωσφορικά θρεπτικά συστατικά (διαλυμένα).
6. Συμπεράσματα
Όπως προέκυψε από την ανάλυση των δεδομένων, κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας της πόλης Halaib, κατά τη διάρκεια του μήνα Ιούνιο, επικράτησε μία αφθονία των κυττάρων Noctiluca scintillans. Στις αντίστοιχες ακτογραμμές, οι ανθίσεις των φυκιών είχε αρνητικό αντίκτυπο στην αλιεία και στις δραστηριότητες αναψυχής. Αυτό έχει ως συνέπεια, να απαιτηθεί η συνέχιση της παρούσας μελέτης για να μην υποβαθμιστεί το θαλάσσιο οικοσύστημα στην Ερυθρά θάλασσα ακόμη περισσότερο. Η μελέτη αυτή προτρέπει έντονα για την παρακολούθηση ρουτίνας των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των παράκτιων υδάτων και τη χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης για την έγκαιρη ανίχνευση της ερυθράς παλίρροιας για τον έλεγχο του φαινομένου. Επιπρόσθετα, θα πρέπει να γίνει πιο εκτεταμένη έρευνα για να αξιολογηθεί ο περιορισμός των θρεπτικών συστατικών σε επίπεδο κυττάρων.
