Τηλεπισκόπιση Πλημμυρών και Πλημμυρικά Ευαίσθητων Περιοχών: Μια Επισκόπηση
Από RemoteSensing Wiki
Πηγή: Klemas, V., 2015. Remote sensing of floods and flood-prone areas: An overview. Journal of Coastal Research, 31(4), 1005– 1013. Coconut Creek (Florida), ISSN 0749-0208
Οι πλημμύρες ειναι από σοβαρές φυσικές καταστροφές, που επιρεάζουν τις ανθρώπινες ζωές και τις υποδομές. Κατά την διάρκεια των πλημμυρών, αναλυτικές αναφορές απαιτούνται απο τις διαχειριστικές αρχές για τον προσδιορισμό και την χαρτογράφηση των πληγέντων περιοχών και την εφαρμογή μέτρων αντιμετώπισης (επιχειρήσεις διάσωσης, εκεννώσεις περιοχών,κλπ). Όμως, οι πλημμύρες είναι δύσκολο να παρακολουθηθούν λόγω της τοπικότητας του φαινομένου και οι συμβατικές υδρολογικές μέθοδοι έχουν περιορισμένη εφαρμογή, κυρίως επειδή δεν καταγράφουν την έκταση της πλημμύρας. Συστήματα τηλεπισκόπησης οπτικά και με radar σε δορυφόρους και εναέρια μέσα παρέχουν δεδομένα αξιοποιήσιμα για τον προσδιορισμό περιοχών που επηρεάστηκαν από πλημμύρες, την υποστήριξη της αντιμετώπισης πλημμυρικών ζημιών και μοντέλων που προσδιορίζουν την τρωτότητα σε πλημμύρικά συμβάντα. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν, μάλιστα και συνδυαστικά με μετρήσεις πεδίου, για την χαρτογράφηση της κατάκλισης και των μεταβολών της. Όπου η νεφοκάλυψη και η βλάστηση δεν αποκρύπτει την υδάτινη επιφάνεια, υψηλής ανάλυσης αισθητήρες στο ορατό και το υπέρυθρο, καθορίζουν πολύ ικανοποιητικά τις κατακλυσμένες περιοχές. Οι απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές επειδή τα φασματικά κανάλια στο εγγύς υπέρυθρο απορροφόνται έντονα από το νερό, ενώ ανακλάται από την στεριά. Οι ενεργητικοί δέκτες, όπως ο SAR, μπορούν να δυεισδύσουν στην νεφοκάλυψη, τα αναδυώμενα υδρόβια φυτά και την κομοστέγη των δέντρων για να εντοπίσουν περιοχές κατακλυσμένες με ύδατα. Αλτίμετρα radar μπορούν να μετρήσουν κατευθείαν τις μεταβολές της ποτάμιας στάθμης σε μεγάλα ποτάμια. Εναέρια συστήματα LIDAR μπορούν να προσδιορίζουν το βάθος νερού σε κατακλυσμένες περιοχές. Ένα παράδειγμα πολυφασματικής δορυφορικής απεικόνισης πλημμυρικού συμβάντος στο ορατό/υπέρυθρο παρουσιάζεται στην Εικόνα 1. Απεικονίζεται (κάτω εικόνα) η πλημμυρισμένη έκταση γύρω από το St. Louis του Missouri, τον Αύγουστο του 1993, λίγο μετά την αιχμή της πλημμύρας. Τα νερά έχουν αρχίσει να υποχωρούν αλλά παραμένουν πολύ πάνω από το φυσιολογικό. Η πλημμύρα που σημειώθηκε από τον Απρίλιο έως τον Οκτώβριο του 1993 μεταξύ των Μισσισιπί και Μισούρι και των παραποτάμων τους είχε κόστος δύο δυσεκατομμύρια δολλάρια και τουλάχιστον 32 θανάτους. Στην περιοχή του St. Louis το ύψος του ποταμού ήταν περίπου 6 m πάνω από την κατάσταση πλημμύρας και ο αντιπλημμυρικός τοιχος ύψους 16 m μπορούσε να κρατήσει την πλημμύρα με περιθώριο μόλις 0.6 m. Η διαδικασία της αξιολόγησης πλημμυρικών ζημιών ευνοείται από τις τηλεπισκοπικές απεικονίσεις μέσης ανάλυσης (20 – 250 m) και υψηλής ανάλυσης (0.5 – 4 m). Οι απεικονίσεις υψηλής ανάλυσης χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της επίδρασης σε μεγάλες περιοχές, εν δυνάμει συνδυαστικά με δορυφορικές πολυφασματικές ή υπερφασματικές απεικονίσεις ή απεικονίσεις radar. Υψηλής ανάλυσης εικόνες χρησιμοποιούνται για να προσδιορίσουν λεπτομερώς καταστροφές σε σπίτια, δρόμους, αναχώματα κι άλλες κατασκευές και παρέχονται από εναέριες κάμερες ή υψηλής ανάλυσης δορυφορικούς δέκτες. Συστήματα πρόβλεψης πλημμυρικής τρωτότητας, που βοηθούν στον μετριασμό του πλημμυρικού κινδύνου, μπορούν να χρησιμοποιήσουν δορυφορικά δεδομένα για την βαθμονόμηση υδρολογικών μοντέλων που εμπεριέχουν. Τέτοιες εφαρμογές γίνονται για παράδειγμα περιοχές που δεν παρακολουθούνται από επίγειους υδρομετρικούς σταθμούς ή όπου οι καταγραφές είναι ελλειπής. Η χαρτογράφηση της έκτασης της πλημμύρας μέσω δορυφορικών αισθητήρων μπορεί έτσι να βοηθήσει στην βαθμονόμηση και την αξιολόγηση του υδρολογικού μοντέλου, την βελτίωση των υδρολογικών προβλέψεων και των στρατηγικών διαχείρισης πλημμυρών. Οι παράκτιες πλημμύρες προκαλούμενες από θύελλες παραμένουν κυρίαρχο πρόβλημα, καθώς ο παράκτιος πληθυσμός αυξάνεται και λόγω των σεναρίων κλιματικής αλλαγής. Το μοντέλο SLOSH που αναπτύχθηκε από την NOOA, λαμβάνει υπόψιν του χαρακτηριστικά του τυφώνα (την πίεση, το μέγεθος, μην εμπρόσθια ταχύτητα, την πορεία και τους ανέμους) για να προβλέψει την εξέλιξη του ύψους κύματων και των ανέμων, και σε συνδυασμό με άλλες γεωχωρικές πληροφορίες (οδικό δίκτυο, υδρομετεωρολογικά δεδομένα, κ.α.), αναγνωρίζει τις περιοχές σε κίνδυνο, υποδεικνύωντας ποιές χρήζουν εκέννωσης. Συμπερασματικά, τηλεπισκοπικά δεδομένα χρησιμοποιούνται διαρκώς αυξανόμενα για την χαρτογράφηση εκτάσεων πλημμυρών, αξιολόγηση πλημμυρικών ζημιών και προβλέψεις τρωτότητας. Τα δεδομένα οπτικών αισθητήρων θεωρούνται άμεσα αξιοποιήσιμα, προσιτά και συμβατά με ανθεκτικές τεχνικές επεξεργασίας, όμως παραμένει το πρόβλημα της φυτοκάλυψης ή νεφοκάλυψης. Τα δεδομένα radar ευπαθών σε πλημμύρες περιοχών αποτελεσματικά και έγκαιρα στην πρόγνωση πλημμυρών, και στην περίπτωση της νεφοκάλυψης, μπορεί να είναι ακριβότερα και δυσχερέστερα στην ερμηνεία και ανάλυση.
