ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΕΣΩΝ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΓΙΑ ΠΑΡΑΚΤΙΟ ΕΛΕΓΧΟ ΝΕΡΟΥ. Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΕΣΟΓΕΙΟΥ
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος του άρθρου στα αγγλικά: «Combination of chemical measurements and remote sensing in coastal water monitoring. The case of eastern Mediterranean »
Συγγραφείς: Dassenakis M., Paraskevopoulou V., Katsiambani K.
Πηγή: http://www.oceanobs09.net/proceedings/ac/FCXNL-09A02-1766485-1-ac3c03.PDF
Περίληψη
Το κύριο πλεονέκτημα της χρήσης των τεχνικών της τηλεπισκόπησης στην περιβαλλοντική έρευνα είναι η ικανότητα ελέγχου σε μεγάλη κλίμακα ολόκληρων λεκανών νερού. Από την άλλη πλευρά, αυτές περιορίζονται στα επιφανειακά νερά και μόνο ορισμένοι ρυπαντές όπως οι χρωστικές του φυτοπλαγκτού, διασπαρμένα σωματίδια και πετρελαιοκηλίδες είναι ευκόλως ανιχνεύσιμες. Η ανατολική Μεσόγειος θάλασσα είναι ολιγοτροφική με την εμφάνιση φαινομένων ευτροφισμού, αυξημένη μεταφορά πετρελαίου, κακή παράκτια διαχείριση, εκβολές ποταμών και θερμές περιοχές. Η ανάπτυξη της θαλάσσιας χημείας και των προγραμμάτων ελέγχου, που και τα δύο βασίζονται σε αναλυτικές μετρήσεις και δεδομένα που λαμβάνονται εξ αποστάσεως αποτελούν μια προτεραιότητα για τη βιώσιμη διαχείριση της περιοχής. Ένα πρόγραμμα παρακολούθησης της θαλάσσιας μόλυνσης που θα συνδυάζει σε μεγάλη κλίμακα τα δεδομένα για την επιφάνεια της θάλασσας που μετρούνται με τεχνικές τηλεπισκόπησης και με επί τόπου αναλυτικές μεθόδους των θαλάσσιων ρυπαντών, θα ήταν ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την προστασία του περιβάλλοντος και τη βιώσιμη διαχείριση της οικολογικώς ευαίσθητης περιοχής της ανατολικής μεσογείου.
Συζήτηση
Οι παράκτιες ζώνες είναι σημαντικά και ευαίσθητα οικολογικά συστήματα. Επίσης είναι σημαντικά και από οικονομικής σκοπιάς καθώς χρησιμοποιούνται για τον τουρισμό, την αλιεία, τις ιχθυοκαλλιέργειες και την αναψυχή. Δυστυχώς αρκετές φορές η σημασία τους αγνοείται και τυγχάνουν υπερεκμετάλλευσης ή υποβάλλονται σε έντονες περιβαλλοντικές πιέσεις. Μεγάλες ποσότητες ρυπαντών που προέρχονται από τη γη, από τη βιομηχανία, τις πόλεις και τις γεωργικές δραστηριότητες διατίθενται στις παράκτιες περιοχές. Η χημική, βιολογική, ή θερμική ρύπανση μπορεί να προκαλέσει δυσμενείς επιπτώσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον και να αποτελέσει κίνδυνο για τη δημόσια υγεία. Μαζί με τις φυσικές και γεωλογικές αλλαγές που προηγουμένως επισημάνθηκαν, οι περιβαλλοντικές ζημιές μπορεί να οδηγήσουν σε οικολογικό μαρασμό ή ακόμα και καταστροφή των παράκτιων βιοτόπων, που με τη σειρά του επηρεάζει τη χλωρίδα και την πανίδα του τόπου όπως επίσης και τους ανθρώπους που διαβιούν εκεί. Προκειμένου να μελετήσουμε την ποιότητα του θαλάσσιου περιβάλλοντος αρκετά προγράμματα επί τόπου ελέγχων διεξάγονται στις περιοχές αυξημένου ενδιαφέροντος. Αυτά τα προγράμματα ελέγχου είναι διεπιστημονικά, επομένως βιολογικές, χημικές, φυσικές, γεωγραφικές και ωκεανογραφικές μελέτες διεξάγονται ταυτόχρονα στα σκάφη έρευνας που επανδρώνονται από ένα πλήθος εξειδικευμένων επιστημόνων. Το κύριο μειονέκτημα των προγραμμάτων επιτόπιας έρευνας είναι το ιδιαιτέρως υψηλό κόστος.
Οι τεχνικές τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνταν μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960 για διάφορες περιβαλλοντικές εφαρμογές. Μπορούν να παρέχουν βασικές πληροφορίες για τις παράκτιες θαλάσσιες περιοχές, μετρώντας φυσικοχημικές παραμέτρους που έχουν άμεση επίδραση στις οπτικές ιδιότητες του εξεταζόμενου υδάτινου στρώματος. Τέτοιες παράμετροι είναι: τα χαρακτηριστικά του ωκεανού, το χρώμα του φυτοπλαγκτού, διεσπαρμένα σωματίδια, όπως επίσης και θαλάσσιοι ρυπαντές, κυρίως υδρογονάνθρακες.
Διάφοροι τύποι αισθητήρων έχουν χρησιμοποιηθεί για το θαλάσσιο περιβάλλον, όπως οι οπτικοί, θερμικοί, λέιζερ και ραντάρ. Τα κύρια πλεονεκτήματα της τηλεπισκόπησης είναι η δυνατότητα μακροπρόθεσμης και σε μεγάλη κλίμακα παρακολούθηση ολόκληρων λεκανών. Ωστόσο όμως υπάρχουν και μειονεκτήματα, όπως το ότι δεν μπορούν να μετρηθούν όλες οι επιθυμητές παράμετροι του θαλάσσιου περιβάλλοντος, και ότι οι διαθέσιμες μετρήσεις περιορίζονται μόνο στα επιφανειακά νερά, και είναι αποτελεσματικές μόνο στην περίπτωση υψηλών συγκεντρώσεων (π.χ. αμέσως μετά το σχηματισμό μιας πετρελαιοκηλίδας). Το παράκτιο θαλάσσιο περιβάλλον της ανατολικής Μεσογείου επηρεάζεται από την οικονομική ανάπτυξη, την αύξηση του πληθυσμού, και τις αλλαγές στις χρήσεις γης. Τα προγράμματα επί τόπου παρακολούθησης στο ανατολικό κομμάτι της Μεσογείου είναι λιγότερα συγκριτικά με το δυτικό και εμφανίζουν λειτουργικά προβλήματα (χωρικής και χρονικής κάλυψης). Επιπλέον, τα υπάρχοντα αποτελέσματα της τηλεπισκόπησης στην περιοχή είναι μάλλον περιορισμένα και κυρίως αφορούν τη φυσική ωκεανογραφία.
Ένα άλλο τμήμα των εφαρμογών της τηλεπισκόπησης είναι η παραγωγή της χλωροφύλλης –α σε αρχικά στάδια και ο έλεγχος των διεσπαρμένων σωματιδίων καθώς η ανατολική Μεσόγειος είναι ολιγοτροφική με εμφάνιση φαινομένων ευτροφισμού. Επίσης υπάρχουν εκβολές ποταμών και παράκτιες περιοχές αυξημένου ενδιαφέροντος, η επίδραση από την έξοδο της Μαύρης θάλασσας μέσω των Δαρδανελλίων καθώς και από τη Δυτική Μεσόγειο μέσω των στενών της Σικελίας. Τα αποτελέσματα δείχνουν μια μείωση της χλωροφύλλης-α καθώς κινούμαστε από δυτικά προς τα ανατολικά της μεσογείου, όπως αυτά φαίνονται από το διάστημα για την επιφάνεια της θάλασσας.
Στην περίπτωση της θαλάσσιας ρύπανσης η τηλεπισκόπηση είναι κατάλληλη και εφαρμόσιμη μόνο για τις πετρελαιοκηλίδες. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι UV-VIS, οπτικοί (UV-VIS-IR),θερμικές απεικονίσεις υπερύθρου, φθοροαισθητήρες λέιζερ και αισθητήρες ραντάρ. Το πλεονέκτημα των αισθητήρων ραντάρ σε σύγκριση με τους οπτικούς αισθητήρες είναι ότι παρέχουν πληροφορίες κάτω από φτωχές καιρικές συνθήκες καθώς και στο σκοτάδι. Οι εργασίες τηλεπισκόπησης που πραγματοποιήθηκαν στην ανατολική μεσόγειο έγιναν εξαιτίας της αυξημένης μεταφοράς πετρελαϊκών προϊόντων και επομένως της εμφάνισης ατυχημάτων.
Το αποτέλεσμα ενός βελτιωμένου αλγορίθμου που χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση πετρελαιοκηλίδων από εικόνες SAR παρουσιάζεται στην εικόνα1.
Ένα σημαντικό θέμα που πρέπει να εισαχθεί στον έλεγχο των πετρελαιοκηλίδων είναι η διάκριση μεταξύ των αληθινών πετρελαιοκηλίδων και άλλων σκοτεινών σχηματισμών εξαιτίας φυσικών συνθηκών. Σε αυτή την περίπτωση ο αλγόριθμος απεικόνισε σωστά τη μικρή πιθανότητα των σκοτεινών αντικειμένων να είναι πετρελαιοκηλίδες. Επιπλέον, διαπιστώνεται μια υψηλή πιθανότητα της τάξεως του 78% , στην ελεγχόμενη πετρελαιοκηλίδα που φαίνεται στο βορειοδυτικό κομμάτι της εικόνας. Ακόμη, έγιναν ορισμένες προσπάθειες με τη βοήθεια της τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του βιοκόσμου, των κοπαδιών ψαριών και των φυκιών. Οι εφαρμογές που προαναφέρθηκαν δεν είναι ωστόσο ικανές ώστε να περιορίσουν τις προσπάθειες επί τόπου έρευνας που διεξάγονται από τους θαλάσσιους ερευνητές, επειδή οι μετρούμενες παράμετροι είναι μόνο ένα μικρό ποσοστό αυτών που πρέπει να μελετηθούν στο θαλάσσιο περιβάλλον και επειδή οι τεχνικές τηλεπισκόπησης είναι λιγότερο ακριβείς από τα αποτελέσματα των επί τόπου μετρήσεων των εργαστηρίων. Επίσης, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης περιορίζονται στα επιφανειακά νερά και πιθανώς να επηρεάζονται από την επίδραση της ατμόσφαιρας και το φτωχό χωρικό ψήφισμα για ορισμένες εφαρμογές. Ένα πρόγραμμα θαλάσσιας παρακολούθησης που θα συνδυάζει τις τεχνικές τηλεπισκόπησης με τις χημικές αναλυτικές μετρήσεις θα ήταν ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την προστασία του περιβάλλοντος και τη βιώσιμη διαχείριση αυτής της οικολογικώς ευαίσθητης περιοχής.
