Τηλεπισκόπηση και γρίπη
Από RemoteSensing Wiki
Authors: Annelise Tran, Flavie Goutard, Lise Chamaille, Nicolas Baghdadi, Danny Lo Seen
Εισαγωγή
Πρόσφατες μελέτες έχουν δώσει έμφαση στον πιθανό ρόλο του νερού στη μετάδοση των ιών της γρίπης των πτηνών (AI) και την ύπαρξη παραγόντων που καθορίζουν το ποσοστό επιβίωσης αυτών των ιών στο νερό. Οι δύο κύριες μεταβλητές είναι η θερμοκρασία και η αλατότητα.. Σε αυτή τη μελέτη, παρουσιάζονται δορυφορικές μέθοδοι ανάλυσης εικόνας που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και το χαρακτηρισμό νερού, εστιάζοντας στις κύριες μεταβλητές την επιβίωση ιών AI στο νερό. Επιπλέον η ανίχνευση με χρήση radar φαίνεται να έχει αποτελέσματα στην παρατήρηση του νερού σε διαφορετικές χωρικές και χρονικές κλίμακες.
Γρίπη των πτηνών
Η γρίπη των πτηνών (AI) προέρχεται από μία μόλυνση που συμβαίνει στα πουλιά και εμφανίζεται παγκόσμια. Ανάλογα με το επίπεδο επικινδυνότητας στα κοτόπουλα οι ιοί της γρίπης διαιρούνται σε δύο ομάδες, χαμηλής-παθογένειας ιοί γρίπης των πτηνών (LPAI) και υψηλής-παθογένειας (HPAI). Στην τελευταία κατηγορία ανήκει και ο ασιατικός ιός H5N1 ο οποίος είναι η αιτία των ακραίων απωλειών στην ορνιθοτροφία. Εκτός από τις τεράστιες απώλειες στην ορνιθοτροφία (δισεκατομμύρια δολάρια) ο ιός εμπνέει ανησυχία και για την ανθρώπινη υγεία. Ξεκινώντας από την Κίνα και τη Νοτιανατολική Ασία έχει περάσει σε Ευρασία, Ευρώπη και Αφρική με 440 κρούσματα σε ανθρώπους και 262 θανάτους (μέχρι 31 Αυγούστου 2009). Αυτό όπως φαίνεται μπορεί να αποτελέσει σημαντική κοινωνικοοικονομική κρίση. Παρά τα επιβεβλημένα υγειονομικά μέτρα, σε μερικές χώρες (ιδιαίτερα στη Νοτιοανατολική Ασία) επειδή ο ιός επανεμφανίζεται απαιτούνται νέες στρατηγικές επαγρύπνησης και προσδιορισμό των περιοχών υψηλού κινδύνου. Διάφορα είδη άγριων πουλιών και πουλερικών (ειδικότερα οι πάπιες για H5N1) έχει προσδιοριστεί ότι είναι ξενιστές της γρίπης (AIV). Μπορεί να μεταδοθεί είτε από την απευθείας επαφή με ένα μολυσμένο ή έμμεσα από έκθεση σε μολυσμένα περιττώματα ή αναπνευστικές εκκρίσεις. Πρόσφατα, μοντέλα που προσομοιάζουν τη μετάδοση και τη διατήρηση του AIV στις άγριες κοινότητες πουλιών έχει δείξει ότι η παραμονή του AIV στα υδρόβια οικοσυστήματα είναι μια βασική μεταβλητή στη δυναμική της μόλυνσης.
Παράγοντες που την επηρεάζουν
Πειραματικές μελέτες για τους LPAI καθώς επίσης και τους HPAI δείχνουν ότι η θερμοκρασία είναι ένα σημαντικός παράγοντας για την επιβίωση ιών. Η δραστικότητα του ιού στο νερό μειώνεται έντονα από τις υψηλές θερμοκρασίες. Αποδείχθηκε επίσης ότι επηρεάζεται και από την αλατότητα και ότι όσο πιο μεγάλη είναι τόσο φαίνεται να μειώνεται η επιβίωση ιών. Η επίδρασή της φαίνεται να είναι μεγαλύτερη στις χαμηλότερες θερμοκρασίες. Οι ιοί LPAI βρέθηκαν να είναι σταθεροί μέσα σε μια εύρος pH 7-8.5. Υπάρχουν λίγες πληροφορίες για την επίδραση της θολότητας του νερού στην επιβίωση των ιών AI. Ο ιός H5N1 ιός επιζεί περισσότερο στο νερό με οργανικό φορτίο, αλλά η παρουσία μικροοργανισμών μειώνει το χρόνο επιβίωση των ιών της γρίπης στο νερό. Τελικά, η θερμοκρασία και η αλατότητα φαίνονται να είναι οι δύο σημαντικές μεταβλητές που επηρεάζουν την επιβίωση των ιών HPAI στο νερό
Ανίχνευση και τηλεπισκόπηση
Οι πίνακες 1 και 2 συνοψίζουν τα χαρακτηριστικά των διαθέσιμων σήμερα δεκτών για να ανιχνεύσουν το νερό.
Μέσα στο ορατό φάσμα (VIS) και το υπέρυθρο (IR), το νερό παρουσιάζει έναν υψηλό συντελεστή ανάκλασης στο μπλε, και ελαχιστοποιείται γρήγορα στα υπόλοιπα ορατά για να γίνει ελάχιστος στο εγγύς υπέρυθρο (NIR). Με βάση αυτήν την φασματική υπογραφή, διάφοροι δείκτες αναπτύχθηκαν για να αποτυπώσουν τους υδροφόρους χρησιμοποιώντας τις αναλογίες των φασματικών καναλιών. Τα κανάλια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν το πράσινο, το εγγύς και το μέσο υπέρυθρο. Χρησιμοποιήθηκαν γιατί σε αυτά μεγιστοποιούνται οι διαφορές των τιμών ανάκλασης του νερού με άλλες επιφάνειες. Ο πίνακας 3 συνοψίζει τους δείκτες και δείχνει πώς υπολογίζονται και σε ποιο πλαίσιο χρησιμοποιήθηκαν αρχικά.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ του ραντάρ και της επιφάνειας του νερού επηρεάζεται κυρίως από την υφή επιφάνειας και εξαρτάται από τις παραμέτρους οργάνων όπως το μήκος κύματος ραντάρ, γωνία πρόσπτωσης και την πόλωση. Με τα στοιχεία SAR, είναι δυνατό να ανιχνευθεί αποτελεσματικά το νερό. Με χρησιμοποίηση στοιχείων ASAR/ENVISAT (C-κανάλι), φάνηκε ότι η βέλτιστη διαμόρφωση για να γίνουν διακρίσεις στο νερό και το έδαφος ειναί μια γωνία πρόσπτωσης (> 30ο), ανεξάρτητα από την πόλωση (HH, HV, VH, VV) ή σε μια χαμηλή γωνία πρόσπτωσης σε σταυρωτή πόλωση(HV, VH). Η χρήση οπτικής τηλεπισκόπησης για να χαρτογραφήσει πλημμυρισμένες περιοχές όπου ο κίνδυνος εμφάνισης του ιού αυξάνεται περιορίζεται όταν υπάρχουν δέντρα και επιπλέουσα βλάστηση. Συνεπώς αναπτύχθηκαν μέθοδοι βασισμένοι στην ανάλυση χρονοσειρών από πολυφασματικές εικόνες και ακόμα συχνότερα με χρήση της δυναμικής των δεικτών βλάστησης ή με αλγόριθμους κατάλληλους για χρήσης γης. Στην τηλεπισκόπηση με ραντάρ, η χρήση πολλαπλών συχνοτήτων παρουσιάζει ενδιαφέρον στον προσδιορισμό διάφορων τύπων πλημμυρισμένων εδαφών Το 2001 χρησιμοποιήθηκε ένα δέντρο απόφασης βασισμένο στις τιμές κατωφλιού της διασποράς των τιμών του καναλιού C σε διαφορετικές πολώσεις προκειμένου να γίνει η διάκριση των υδροβιότοπων. Λόγω της ανάκλασης διπλής αναπήδησης μεταξύ της επιφάνειας του νερού και των μίσχων και των φύλλων, οι ανακλάσεις του ραντάρ είναι ισχυρές και εύκολα διαχωρίσιμες. Η θερμοκρασία της επιφάνειας του νερού μπορεί να υπολογιστεί μέσω εικόνων του θερμικού υπέρυθρου (TIR). Κατά συνέπεια, ανάλογα με τη χωρική διακριτική ικανότητα και το δέκτη μπορεί να προκύψει μία ισορροπία μεταξύ των τιμών από την τηλεπισκόπηση και των επιτόπου μετρήσεων. Η δυνατότητα της παθητικής τηλεπισκόπησης μικροκυμάτων (L-κανάλι, 1.4 Ghz) έχει περιγραφεί σε διάφορες μελέτες επειδή οι εκπομπές από το νερό διαμορφώνονται από την αλατότητα. Για τη μέτρηση pH δεν υπάρχουν κατάλληλα δεδομένα. Υποθετικά μπορεί να μετρηθεί αν είναι γνωστή η σχέση της απορρόφησης ακτινοβολίας με το pH δεδομένου ότι διαχωρίζονται οι σχετικές συνεισφορές από την θολότητα και το βάθος του υδροφορέα. Η θολότητα του νερού χαρακτηρίζεται γενικά από δύο παραμέτρους: τη συγκέντρωση χλωροφύλλη-α (chl-α) και τη συγκέντρωση ιζημάτων (SS). Η θολότητα ανιχνεύεται από τους συντελεστές ανάκλασης στο ορατό φάσμα και στο εγγύς υπέρυθρο. Περιπλοκότεροι αλγόριθμοι (π.χ., νευρωνικά δίκτυα, ολοκληρωμένη προσέγγιση χρησιμοποιώντας τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών) χρησιμοποιήθηκαν προς βελτίωση των προβλέψεων. Αναπτύχθηκαν διαφορετικές μέθοδοι για να χαρτογραφήσουν το βάθος υδροφορέα, που λαμβάνουν υπόψη ότι το σήμα που μετριέται σε παθητικούς δέκτες είναι το αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων μεταξύ του βάθους, της θολότητας και του συντελεστή ανάκλασης.
