Πυρκαγιές στις προστατευόμενες περιοχές SUN Network με δεδομένα από το πρόγραμμα MODIS

Από RemoteSensing Wiki

Interannual Changes of Fire Activity in the Protected Areas of the SUN Network and Other Parks and Reserves of the West and Central Africa Region Derived from MODIS Observations

Πυρκαγιές στις προστατευόμενες περιοχές SUN Network με δεδομένα από το πρόγραμμα MODIS

Jean – Marie Grégoire και Dario Simonetti

Institute for Environment and Sustainability, Joint Research Centre of the European Commission, TP. 440, 21020 Ispra (VA), Italy; E-Mail: dario.simonetti@ext.jrc.it

Ημερομηνία δημοσίευσης 29 Ιανουαρίου 2010

Αντικείμενο εφαρμογής

Η μελέτη της πιθανότητας πρόκλησης πυρκαγιάς με βάση στοιχεία από το πρόγραμμα MODIS χρησιμοποιήθηκαν για τον χαρακτηρισμό της χωροχρονικής διανομής των γεγονότων πυρκαγιάς για τη χρονική περίοδο 2004 – 2009 σε 17 προστατευόμενες περιοχές της Δυτικής και Κεντρικής Αφρικής, με έμφαση στις περιοχές του προγράμματος Sustainable Use of Natural Vegetation στη Σενεγάλη, Burkina Faso, Benin και Νιγηρία. Το πρόγραμμα Sustainable Use of Natural Vegetation στη Δυτική Αφρική έχει ως σκοπό τη βελτίωση της διαχείρισης και τη βιώσιμη χρήση των φυσικών πόρων βλάστησης στις ξηρές και ημίξηρες περιοχές της Δυτικής Αφρικής.

Η μελέτη των πυρκαγιών

Το πρόγραμμα παρακολούθησης πυρκαγιών που έχει αναπτυχθεί σε αυτές τις προστατευμένες περιοχές συμβάλλει σε ένα συγκεκριμένο στόχο του προγράμματος ο οποίος αφορά στην ανάλυση δεικτών βιώσιμης χρήσης των φυσικών πόρων βλάστησης σε επίπεδο τοπίου και περιβάλλοντος ανάλογα με το βαθμό της ανθρώπινης επέμβασης. Η ανθρώπινη παρέμβαση κρίνεται ότι έχει μεγάλη σχέση με την πρόκληση πυρκαγιών σε εκτάσεις με σκοπό την περαιτέρω εκμετάλλευσή τους, με αποτέλεσμα να υπάρχει άμεση συνέπεια στην ισορροπία του οικοσυστήματος των δέντρων, των θάμνων και της χλόης των περιοχών αυτών, και ακόλουθα στους βιότοπους πολλών ειδών και γενικότερα της βιοποικιλότητας. Η παρακολούθηση των πυρκαγιών είναι σημαντική για την καλύτερη κατανόηση των οικολογικών συνθηκών που επικρατούν στις συγκεκριμένες προστατευόμενες περιοχές και την ιδιαιτερότητά τους σε σχέση με τις παρακείμενες περιοχές.

Η παρακολούθηση της πυρκαγιάς μπορεί να αποτελέσει ένα πολύ καλό εργαλείο με χρήση στη διαχείριση των τροπικών και υποτροπικών περιοχών κάτω από την έρημο της Σαχάρα στην Αφρική. Η συχνότητα πρόκλησης πυρκαγιών σε συνδυασμό με τη διάρκεια έχουν άμεσο αντίκτυπο στα ποσοστά βλάστησης της χλόης, των θάμνων και των δέντρων. Με βάση το γεγονός ότι η διάρκεια έντασης μίας πυρκαγιάς είναι άμεσα συνδεδεμένη με την περίοδο την οποία ξεσπάει, η διαχείριση των πυρκαγιών βασίζεται σε μεγάλο ποσοστό στην πιθανότητα ελέγχου της πυρκαγιάς κατά τη διάρκεια της ξηρής περιόδου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερες απατήσεις από τους ιδιοκτήτες των πάρκων για υψηλότερης ποιότητας πληροφορίες σχετικά με το θέμα. Για το λόγο αυτό ως βέλτιστο εργαλείο κρίνεται η τηλεπισκόπηση.

Μέχρι στιγμής για τέτοιου είδους μελέτες έχουν χρησιμοποιηθεί δεδομένα από NOAA-AVHRR-1km ( Dwyer et al.), NOAA-AVHRR-5km ( Barbosa et al. ), ESA/ERS-2 satellite με τη χρήση αισθητήρα Along Track Scanning Radiometer ( ATSR ) ( Schultz ), ενώ πιο πρόσφατα με δεδομένα από το πρόγραμμα Moderate resolution Imaging Spectroradiometer ( MODIS ) της NASA / Terra and

Aqua platforms ( Giglio et al.).

Η μελέτη πυρκαγιών στην περιοχή έρευνας

Η συγκεκριμένη έρευνα βασίζεται σε δεδομένα πυρκαγιών από τον φασματικό ραδιομετρητή MODIS για τη χρονική περίοδο 2004 – 2009. Ο ραδιομετρητής αυτός ο οποίος βρίσκεται στους δορυφόρους Terra and Aqua satellites ( NASA ) παρέχει τις περιοχές με τις θερμικές ανωμαλίες στην επιφάνεια της γης τέσσερις φορές την ημέρα ( για τον δορυφόρο Terra στις 10 : 30, 22 : 30 τοπική ώρα, και για τον δορυφόρο Aqua στις 13 : 30 και 01 :30 ). Αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση πυρκαγιών την ώρα που περνάει ο δορυφόρος από την περιοχή. Τα δεδομένα MODIS επεξεργάζονται με αλγόριθμο ο οποίος αναπτύχθηκε από Giglio et al., και τα αποτελέσματα είναι διαθέσιμα από το Fire Information for Resource Management System ( FIRMS ).

Το Joint Research Centre ( JRC ) έχει αναπτύξει μία αυτόματη διαδικασία για την παροχή των πληροφοριών από τον κεντρικό υπολογιστή FIRMS για την Αφρικανική ήπειρο από το 2004, σε εβδομαδιαία βάση για τις προστατευόμενες περιοχές αλλά και για τις περιοχές σε ακτίνα 25km από αυτές.

Για την ανάλυση αυτών των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν τρεις μεταβλητές. Η πρώτη αφορά στον αριθμό των pixels με πυρκαγιά που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια κάθε εβδομάδας για την περίοδο που είναι πιο πιθανό να εκδηλωθεί πυρκαγιά ( αρχές Οκτωβρίου με τέλη Μαρτίου ). Η δεύτερη αφορά στο χρόνο ο οποίος εκφράζεται σε αριθμό εβδομάδων από την αρχή της πιθανής περιόδου για πυρκαγιές, η οποία χρήζει να φτάσει το 25% και το 50% του συνόλου των pixels με πυρκαγιά που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου. Η τρίτη αφορά στη διάρκεια της « καρδιάς » της περιόδου που εκδηλώνεται μία πυρκαγιά, η οποία εκφράζεται σε αριθμό εβδομάδων μεταξύ του πρώτου τετάρτου ( 25% του όλου ) και του τέταρτου τετάρτου ( 75% του όλου ). Οι μεταβλητές αυτές όπως έχει προταθεί από τον Giglio παρέχουν έναν καλό δείκτη της διάδοσης της πυρκαγιάς. Επιπρόσθετες μεταβλητές είναι αυτές του αριθμού των pixels με πυρκαγιά ανά 1,000ha για μία συγκεκριμένη περίοδο που έχει οριστεί ( το οποίο ορίζεται ως fire density fd ) και προσφέρει στη σύγκριση μεταξύ των προστατευόμενων περιοχών, και η αναλογία του fd στην προστατευόμενη περιοχή προς το fd της ζώνης των 25km γύρω από την προστατευόμενη περιοχή με σκοπό τη σύγκριση των περιοχών σχετικά με την κάλυψη γης.

Αποτελέσματα μελέτης

Πιο συγκεκριμένα από την ανάλυση της εποχικότητας των πυρκαγιών προκύπτει μία αύξηση κατά τη διάρκεια των ξηρών περιόδων, με αποτέλεσμα να κρίνεται ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης για τα προσωρινά αυξημένα δεδομένα. Από τη μελέτη της μεταβλητής fd προκύπτει ότι οι οικολογικές συνθήκες οι οποίες καθορίζουν το ποσό του αερίου το οποίο προσφέρεται προς καύση μπορεί να αποτελέσει καταλυτικό παράγοντα για το fd των προστατευόμενων περιοχών. Η πτώση που παρατηρείται συνδέεται άμεσα με τα ποσοστά βροχόπτωσης, τη μειωμένη βιομάζα χλόης κατά μήκος της σουδανικής σαβάνας. Επιπρόσθετα από τη μελέτη του περιφερειακού πλαισίου παρατηρήθηκε ότι η περιοχή γύρω από τις προστατευόμενες παρουσιάζει λιγότερες πιθανότητες εκδήλωσης πυρκαγιάς λόγω των χαμηλών επιπέδων αερίων και των ανεπτυγμένων αγροτικών καλλιεργειών. Από την επεξεργασία των σχετικών δεδομένων προέκυψε ότι οι πιθανότητες να προκληθεί πυρκαγιά είναι διαφορετικές στις προστατευόμενες περιοχές και σε αυτές που βρίσκονται σε ακτίνα 25km, λόγω της διαφοράς στο είδος της βλάστησης. Επιπρόσθετα παρατηρήθηκε μία αύξηση της περιόδου που παρουσιάζονται πυρκαγιές στις προστατευόμενες περιοχές της Δυτικής Αφρικής, λόγω της ανθρώπινης παρέμβασης και της ακόλουθης παραμέλησης του χώρου, αλλά και λόγω της αποψίλωσης των δασών. Για το λόγο αυτό κρίνεται απαραίτητη η συμβολή της τηλεπισκόπησης, έτσι ώστε να γίνει καταγραφή των χρήσεων γης της περιοχής. Καταληκτικά συμπεραίνεται ότι η παρακολούθηση των πυρκαγιών αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο για την προστασία του περιβάλλοντος αλλά και για τον καλύτερο προγραμματισμό των διάφορων σχεδίων ανάπτυξης.