Το χρονικό του Καύσωνα και της Δασικής Πυρκαγιάς Θεσσαλίας Ιουνίου 2007

Από RemoteSensing Wiki

Περίληψη

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται το χρονικό του καύσωνα και της δασικής πυρκαγιάς στη Θεσσαλία, τον Ιούνιο του 2007. Αρχικά αναλύονται τα χαρακτηριστικά του καύσωνα. Αναφέρεται η συνοπτική κατάσταση που επικρατούσε κατά την διάρκεια του καύσωνα και παρουσιάζεται η συχνότητα εμφάνισης τέτοιων περιστατικών με τη χρήση καμπυλών έντασης-διάρκειας-συχνότητας (IDF, Intensity-Duration-Frequency). Έπειτα ακολουθεί η παρακολούθηση της δασικής πυρκαγιάς στην περιοχή του Πηλίου, της 27ης Ιουνίου 2007. Γίνεται έλεγχος των μετεωρολογικών παραμέτρων που επικράτησαν κατά την έναρξη της πυρκαγιάς καθώς επίσης και επιβεβαίωση της επικινδυνότητας έναρξης με τη χρήση του δείκτη Angström (Ι). Τέλος εκτιμάται η καμένη δασική έκταση της περιοχής του Πηλίου με τη χρήση δορυφορικών μεθοδολογιών και συγκεκριμένα με τη χρήση του δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς NDVΙ (Normalized Difference Vegetation Index).

Εισαγωγή

Ο όρος καύσωνας χρησιμοποιείται για να δηλώσει ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες. Αν και μπορεί να γίνει εύκολα κατανοητός ως όρος, επικρατεί σύγχυση μεταξύ των μετεωρολόγων για τα όρια-κατώφλια του όρου. Οι καύσωνες είναι ένα από τα πιο ιδιαίτερα είδη ασυνήθιστου και ακραίου καιρού. Χαρακτηρίζονται από υψηλότερες από τις συνηθισμένες θερμοκρασίες, χαμηλής έντασης ανέμους και γενικά καλοκαιρία. Αν και ασυνήθιστες θερμοκρασίες μπορούν να παρατηρηθούν οποιαδήποτε στιγμή του έτους και οπουδήποτε, ακραίοι καύσωνες εμφανίζονται (προφανώς) το καλοκαίρι (Bampzelis 2006).

Υψηλές θερμοκρασίες σε συνδυασμό με ξηρασία, είναι πολύ επικίνδυνες για την έναρξη και διάδοση των δασικών πυρκαγιών. Θερμοί και ξηροί άνεμοι ευνοούν την επέκταση και διάδοση αυτών. Στην Ελλάδα η έναρξη των περισσότερων πυρκαγιών σημειώνεται κατά τη διάρκεια του μεσημεριού, όπου παρουσιάζονται οι μέγιστες ημερήσιες θερμοκρασίες ενώ παράλληλα σημειώνεται η ελάχιστη σχετική υγρασία.

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται το χρονικό του καύσωνα που σημειώθηκε στα τέλη του Ιουνίου 2007 στη Θεσσαλία με αποτέλεσμα την έναρξη δασικών πυρκαγιών. Γίνεται έλεγχος της συνοπτικής κατάστασης που επικρατούσε κατά την διάρκεια του καύσωνα και παρουσιάζεται η συχνότητα εμφάνισης τέτοιων περιστατικών με τη χρήση καμπυλών έντασης-διάρκειας-συχνότητας (IDF, Intensity-Duration-Frequency) του σταθμού της Λάρισας. Ακολουθεί η παρακολούθηση της πυρκαγιάς στην περιοχή του Πηλίου της 27ης Ιουνίου του 2007. Ελέγχονται οι μετεωρολογικοί παράμετροι που επικράτησαν κατά την έναρξη της πυρκαγιάς καθώς επίσης και επιβεβαίωση της επικινδυνότητας έναρξης με τη χρήση του δείκτη Angström (Ι). Τέλος, γίνεται αποτίμηση της καμένης έκτασης με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων.

Υλικά και Μέθοδοι

Η βάση δεδομένων που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία αποτελείται από:

• Ημερήσια δεδομένα θερμοκρασίας για τον σταθμό της Λάρισας, για την περίοδο 1955-2000.

• Δεδομένα συνοπτικής κατάστασης του σταθμού της Λάρισας από 19/06/2007 έως 28/06/2007.

• Ημερήσιες δορυφορικές εικόνες ΝΟΑΑ/AVHRR του δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)

Mε χωρική διακριτική ικανότητα 1x1Km, πριν την έναρξη (26/06/2007) και μετά τη λήξη (02/07/2007) της δασικής πυρκαγιάς του Πηλίου.

• Χάρτη των εκτάσεων που κάηκαν από την πυρκαγιά της 27ης Ιουνίου, κλίμακας 1:50000 (Πηγή: Δασαρχείο Βόλου) .

Με βάση τα στοιχεία του Δασαρχείου Βόλου, η συνολική έκταση που κάηκε είναι 63.696 στρέμματα και οριοθετείται στα Δημοτικά Διαμερίσματα Νεοχωρίου – Συκής – Αφετών – Καλαμακίου – Αργαλαστής – Ξινόβρυσης - Μηλεών των Δήμων Αφέτων – Αργαλαστής – Μηλεών. Ο χάρτης των εκτάσεων που κάηκαν απεικονίζεται στο σχήμα 1.

Σχήμα 1: Χάρτης αποτύπωσης καμένων εκτάσεων της πυρκαγιάς της 27-6-2007 στη περιοχή του Πηλίου (Δασαρχείο Βόλου).

Στην παρούσα μεθοδολογία ακολουθήθηκαν τα εξής βήματα:

1. Κατασκευή των καμπύλων IDF για τον σταθμό της Λάρισας Κατασκευάστηκαν οι καμπύλες IDF με χρήση της κατανομής Gumbel, για περίοδο επανεμφάνισης 2, 5, 10, 50 και 100 έτη.

2. Έλεγχος της συνοπτικής κατάστασης και υπολογισμός του δείκτη Angström Ο δείκτης επικινδυνότητας Angström (Ι) (Kailidis, 1990) υπολογίζεται από την εξίσωση:

όπου T και RH είναι η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία αντίστοιχα. Όταν το I είναι μεγαλύτερο από το 4, τότε δεν αναμένεται πυρκαγιά, και όταν το I είναι μικρότερο από το 2 τότε οι συνθήκες είναι ευνοϊκές για την έναρξη πυρκαγιάς.

3. Ψηφιοποίηση του χάρτη της καμένης έκτασης

4. Αποτίμηση της καμένης έκτασης με τη χρήση τηλεπισκόπισης Η τηλεπισκόπηση είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την παροχή πληροφοριών πριν, κατά τη διάρκεια και μετά από τις δασικές πυρκαγιές. Τηλεπισκοπικά δεδομένα και τεχνικές έχουν χρησιμοποιηθεί για να ανιχνεύσουν τις ενεργές πυρκαγιές και να εξαγάγουν την έκταση της καμένης περιοχής. Οι μέθοδοι που εφαρμόζονται συνήθως είναι βασισμένες στο θερμικό σήμα που παράγεται από τις φλόγες και την καύση και στην ημερήσια ανάπτυξη της πυρκαγιάς. Η χρήση σχετικών αλγορίθμων μπορεί να βελτιώσει την ανίχνευση των ενεργών πυρκαγιών.

Σχήμα 2: Θεματικές εικόνες NDVI της περιοχής του Πηλίου: (α)26-6-2007 και (β) 2-7-2007

Η αποτίμηση της καμένης έκτασης έχει αποτελέσει το αντικείμενο ερευνών που εφαρμόζουν μεθοδολογίες με αλγόριθμους πολλαπλών κατωφλίων και διαφορετικούς συνδυασμούς καναλιών σε εικόνες διαφορετικής χωρικής και χρονικής διακριτικής ικανότητας. Τέτοιες τεχνικές περιλαμβάνουν τη θέση και την εκτίμηση της καμένης έκτασης με την αφαίρεση των εικόνων NOAA/AVHRR NDVI πριν και μετά από τη δασική πυρκαγιά ή τη χρησιμοποίηση των σύνθετων εικόνων μέγιστων τιμών (MVCs, Maximum Value Composites) του NDVI . Στο σχήμα 2 απεικονίζονται δύο θεματικές εικόνες NDVI της περιοχής του Πηλίου, πριν και μετά την πυρκαγιά. Εντός του κύκλου παρουσιάζεται η μείωση στο σήμα του NDVI λόγω της καταστροφής της βλάστησης από την πυρκαγιά.

Αποτελέσματα

Οι συνοπτικές συνθήκες κατά τη διάρκεια του θερμού επεισοδίου απεικονίζονται στο σχήμα 3. Στην επιφάνεια η παρουσία ενός αβαθούς χαμηλού στην Αδριατική έχει σαν αποτέλεσμα τη σημαντική εξασθένηση των βορείων κατά κανόνα ανέμων που πνέουν στο Αιγαίο πέλαγος την περίοδο αυτή. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα και συγκεκριμένα στη στάθμη των 850hPA εξαιτίας ενός αυλώνα στην κεντρική Μεσόγειο επικρατεί δυτικό βορειοδυτικό ρεύμα πάνω από την Ελλάδα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μεταφορά θερμών αερίων μαζών από τη βόρειο Αφρική προς την Ιταλία και την Ελλάδα. Στις συγκεκριμένες συνοπτικές συνθήκες έχει μελετηθεί ότι οφείλεται η εμφάνιση πολύ υψηλών θερμοκρασιών στη χώρα μας. Επιπρόσθετα, οι συνθήκες αυτές ευνοούν την εμφάνιση ξηρού και θερμού καταβατικού ανέμου δυτικής, βορειοδυτικής διεύθυνσης πάνω από τη Θεσσαλία κατά τις θερμές ώρες της ημέρας που ανεβάζει τη θερμοκρασία στα επίπεδα των 43-44οC. Από τη μελέτη των στοιχείων του σταθμού της Λάρισας προκύπτει ότι συνολικά για δέκα συνεχόμενες ημέρες σημειώθηκαν μέγιστες θερμοκρασίες πάνω από 35οC, γεγονός που δεν έχει παρατηρηθεί ξανά την περίοδο 1955-2000. Κατά το δεκαήμερο αυτό σημειώθηκαν αθροιστικά 51,4οC βαθμοί θερμοκρασίας πάνω από τους 35οC γεγονός που σύμφωνα με το διάγραμμα Έντασης - Διάρκειας - Συχνότητας (σχήμα 4) για το σταθμό της Λάρισας κατατάσσει το θερμό αυτό επεισόδιο με περίοδο επανεμφάνισης τα 100 έτη.

Σχήμα 3: Συνοπτικές συνθήκες στις 27/06/2007, κατά την ημέρα εκδήλωσης της πυρκαγιάς.

Σχήμα 4: Διάγραμμα Έντασης - Διάρκειας - Συχνότητας Αθροιστικών θερμοκρασιών πάνω από 35˚C για το σταθμό της Λάρισας.

Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται μετεωρολογικοί παράμετροι του δεκαημέρου διάρκειας του θερμού επεισοδίου. Επιπρόσθετα υπολογίστηκε για κάθε ημέρα ο δείκτης επικινδυνότητας Angström, ως ένδειξη πιθανότητας έναρξης πυρκαγιάς. Παρατηρείται ότι την ημέρα έναρξης οι υψηλές θερμοκρασίες και η χαμηλή σχετική υγρασία που σημειώθηκαν, προστιθέμενες στις ήδη θερμές και ξηρές συνθήκες των προηγουμένων ημερών, συνετέλεσαν στην έναρξη της πυρκαγιάς. Επίσης, η 27η είναι η μέρα που σημειώθηκαν τόσο η χαμηλότερη μέση ημερήσια τιμή σχετικής υγρασίας, όσο και η χαμηλότερη τιμή του δείκτη Angström.

Πίνακας 1: Ημερήσιες τιμές μετεωρολογικών παραμέτρων και του δείκτη Angström στο σταθμό της Λάρισας κατά τη διάρκεια του θερμού επεισοδίου.

Για την αποτίμηση της καμένης έκτασης χρησιμοποιήθηκε η διαφορά στις τιμές του NDVI. Για τον έλεγχο της ακρίβειας των αποτελεσμάτων ως προς τη χωρική τους επέκταση χρησιμοποιήθηκαν τα επίσημα στοιχεία της απόφασης του Δασαρχείου Βόλου. Ο χάρτης μετατράπηκε σε ψηφιακή μορφή, διορθώθηκε γεωμετρικά και γεωαναφέρθηκε στο σύστημα συντεταγμένων ΕΓΣΑ ’87. Έπειτα ψηφιοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών ArcGIS 9.1. Δύο πολύγωνα δημιουργήθηκαν κατά την ψηφιοποίηση. Ένα που απεικονίζει τα όρια της καμένης έκτασης και ένα της περιοχής που δεν επηρεάστηκε από τη πυρκαγιά. Δύο δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του NDVI. Η πρώτη ελήφθη πριν από την έναρξη της πυρκαγιάς, στις 26 Ιουνίου, και η δεύτερη μετά το πέρας της, στις 2 Ιουλίου. Μία τρίτη εικόνα προέκυψε από την αφαίρεση του NDVI της δεύτερης από την πρώτη. Με αυτό τον τρόπο στη νέα εικόνα θετικές τιμές υποδηλώνουν πτώση των τιμών του NDVI και άρα μείωση του ποσού της βλάστησης, ενώ αρνητικές τιμές φανερώνουν άνοδο των τιμών του δείκτη και άρα αύξηση της βλάστησης. Η πτώση στις τιμές του NDVI εξαρτάται από το ποσό της καμένης έκτασης ανά εικονοστοιχείο, την πυκνότητα και το είδος της βλάστησης. Πρέπει να αναφερθεί ότι μικρές διαφορές μεταξύ των δύο εικόνων είναι αναμενόμενες λόγω της αλλαγής των ατμοσφαιρικών συνθηκών και της κλίσης τροχιάς του δορυφόρου κατά τη λήψη, καθώς και λόγω των ατμοσφαιρικών διορθώσεων. Οι διαφορές αυτές μπορεί να ανέρχονται έως 10-12% της κλίμακας απεικόνισης. Τέλος, στην περίπτωση της ύπαρξης νεφών κατά την αφαίρεση των δύο εικόνων δόθηκε η τιμή μηδέν προς την αποφυγή σφαλμάτων και παρερμηνειών.

Στην συνέχεια, με τη χρήση αυτής της εικόνας διαφοράς δημιουργήθηκε ο θεματικός χάρτης καμένης έκτασης της περιοχής του Πηλίου (σχήμα 5). Ως κατώφλι για τον χαρακτηρισμό ενός εικονοστοιχείου ως «καμένη έκταση» επιλέχθηκε η τιμή 50. Η τιμή προήλθε βάση του ιστογράμματος και των στατιστικών στοιχείων της εικόνας. Επίσης, αφού οι αρχικές εικόνας είχαν τιμές σε κλίμακα του γκρι (0-255), διαφορές έως και 30 μονάδες (12% της κλίμακας), είτε θετικές είτε αρνητικές απορρίφθηκαν. Έτσι, εικονοστοιχεία με διαφορά στο σήμα του NDVI μεγαλύτερη από 50 χαρακτηρίστηκαν ως «έκταση που κάηκε» και όλα τα υπόλοιπα ως «έκταση που δεν κάηκε». Στο σχήμα 5 απεικονίζεται η καμένη έκταση όπως υπολογίστηκε με τη χρήση δεδομένων ΝΟΑΑ/AVHRR. Επίσης, δίνεται και πίνακας των τιμών των εικονοστοιχείων για την πληγείσα περιοχή. Τα εικονοστοιχεία που αντιπροσωπεύουν την καμένη έκταση είναι 63 και αντιστοιχούν σε 63.000 στρέμματα, έναντι 63.696 στρεμμάτων που αποτιμήθηκαν από το Δασαρχείο Βόλου (1,10% ποσοστιαία απόκλιση). Για τον έλεγχο της χωρικής κάλυψης έχει παρατεθεί ο ψηφιοποιημένος χάρτης του Δασαρχείου ο οποίος συμβολίζεται με τη μαύρη γραμμή (σχήμα 5). Η χωρική ακρίβεια είναι αρκετά καλή. Παρουσιάζονται μικρές διαφορές που πιθανόν οφείλονται στη μικρή χωρική διακριτική ικανότητα των δορυφορικών εικόνων (1x1 Km).

Σχήμα 5: Θεματικός χάρτης καμένης έκτασης της περιοχής του Πηλίου από δεδομένα NDVI NOAA/AVHRR. Ο Πίνακας αντιπροσωπεύει τις τιμές των εικονοστοιχείων. Με τη μαύρη γραμμή συμβολίζεται ο ψηφιοποιημένος χάρτης του Δασαρχείου.

Συμπεράσματα

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά του καύσωνα και της δασικής πυρκαγιάς στη Θεσσαλία, τον Ιούνιο του 2007. Όσον αφορά το θερμό επεισόδιο η σπανιότητα του επισημαίνεται με τη χρήση των καμπύλων IDF. Σε περιόδους καύσωνα, οι υψηλές θερμοκρασίες σε συνδυασμό με την έλλειψη υγρασίας ευνοούν την έναρξη και τη διάδοση των δασικών πυρκαγιών. Ο έλεγχος των μετεωρολογικών παραμέτρων τονίζει τη σημασία των μετεωρολογικών συνθηκών στην εκτίμηση επικινδυνότητας για την έναρξη πυρκαγιάς.

Συχνά, οι καμένες περιοχές πρέπει να εκτιμηθούν κοντά στον πραγματικό χρόνο εκδήλωσης της πυρκαγιάς. Με τον όρο να εκτιμηθούν εννοείται η χαρτογράφηση της καμένης έκτασης και ο υπολογισμός των ζημιών. Σε αυτήν την εργασία, η απότομη αλλαγή στο σήμα του NDVI πριν και μετά από την πυρκαγιά αποτέλεσε τη βάση για τον υπολογισμό της καμένης έκτασης στη περιοχή του Πηλίου. Η χρήση αυτής της διαφοράς τελικά αποδείχθηκε ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τη χαρτογράφηση των πληγέντων περιοχών. Όπως προαναφέρθηκε η πτώση στις τιμές του NDVI εξαρτάται από το ποσό της καμένης έκτασης ανά εικονοστοιχείο, την πυκνότητα και το είδος της βλάστησης. Συγκρίνοντας την υπολογισμένη έκταση με το χάρτη αναφοράς, διαπιστώνεται ότι η εκτίμηση της καμένης έκτασης με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων NOAA/AVHRR είναι ένας γρήγορος και αποδοτικός τρόπος για την ανίχνευση των πληγέντων περιοχών. Τέλος, τα δεδομένα τύπου NOAA/AVHRR εξαιτίας της χαμηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας δεν μπορούν να προσδιορίσουν ευκρινώς τις χωρικές διακυμάνσεις. Για τον ίδιο λόγο, οι παραγόμενοι χάρτες έχουν αυτή την «τετραγωνισμένη» απεικόνιση. Παρόλα αυτά δεν παύουν να αποτελούν δεδομένα που χωρίς κόστος μπορούν να οδηγήσουν σε αξιόπιστα και ακριβή αποτελέσματα. Η χρήση δεδομένων με υψηλή χωρική ανάλυση (π.χ. δεδομένα τύπου ASTER, SPOT, IKONOS) θα οδηγήσουν σε καλύτερο προσδιορισμό των χωρικών διακυμάνσεων.

Πηγή: Τσίρος Ε., Μπαμπζέλης Δ., Δομενηκιότης Χ., Δαλέζιος Ν.Ρ. ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΚΑΥΣΩΝΑ ΚΑΙ ΤΗΣ ΔΑΣΙΚΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2007