Χαρακτηρισμός δυνητικών καυσίμων υλών δασικής βλάστησης στην περιοχή της Μεσογείου.
Από RemoteSensing Wiki
Χαρακτηρισμός δυνητικών καυσίμων υλών δασικής βλάστησης στην περιοχή της Μεσογείου.
Τίτλος: Characterizing potential wildland fire fuel in live vegetation in the Mediterranean region.
Συγγραφείς: Silvano Fares & Sofia Bajocco & Luca Salvati1 & Nicolò Camarretta & Jean-Luc Dupuy & Gavriil Xanthopoulos & Mercedes Guijarro & Javier Madrigal &Carmen Hernando & Piermaria Corona
Link: [1]
Σκοπός αυτής της ανασκόπησης είναι να συμβάλει στην ανάδειξη των σημαντικών και πολλές φορές υποτιμημένων πρακτικών που περιγράφουν και χαρακτηρίζουν τη βλάστηση ως δυνητική καύσιμη ύλη. Το σκεπτικό αυτής της εργασίας είναι να (1) επανεξετάσει τα πιο σημαντικά ευρήματα από την επιστημονική βιβλιογραφία, για τις τελευταίες δύο δεκαετίες, πουχαρακτηρίζουν την μεσογειακής βλάστηση, με έμφαση στην ευφλεκτότητα της δασικής βλάστησης, (2) να εντοπισθούν οι βασικές προσεγγίσεις για τη μέτρηση των ιδιοτήτων της βλάστησης, βασισμένες κυρίως σε πειραματικές μετρήσεις στοεργαστήριο και στο πεδίο, αλλά και τη χρήση τοπικών / περιφερειακών μελετών που κάνουν χρήση τηλεπισκόπησης και τεχνικών ανίχνευσης μέσω LightDetection ή LiDAR και (3) να εντοπίσει τα κενά γνώσης σε ζητήματα που απαιτούν περαιτέρω διερεύνησησχετικά με μια ολοκληρωμένη προσέγγιση τόσο από τη πλευρά της οικολογίας όσοκαι της δασολογίας.
Ιδιότητες της βλάστησης σε συσχέτισή της ως καύσιμη ύλη στην περιοχή της Μεσογείου.
Οι ιδιότητες της βλάστησης επηρεάζουν τόσο τις ιδιότητες της ως καύσιμη ύλη, όσο και την ικανότητα ανάφλεξής της. Αυτές περιλαμβάνουν την ικανότητα παραγωγής βιομάζας, τη χωρική διάταξη της βλάστησης, την υγρασία, καθώς και το περιεχόμενο και τη χημική σύνθεση της εκάστοτε βλάστησης. Αυτές οι ιδιότητες δεν είναι σταθερές με την πάροδο του χρόνου, αλλά αλλάζουν σύμφωνα με το κύκλος ζωής βλάστησης.
Γενικά, η χημική περιεκτικότητα του φυτικού υλικού σε σχέση με την ευφλεκτότητα μπορεί να αναλυθεί ως εξής. Η βιομάζα αποθηκεύει το 42% του συνολικού άνθρακα. Σε σύγκριση όμως με τον κάρβουνο, η φυτική βιομάζα περιέχει λιγότερο άνθρακα και περισσότερο οξυγόνο. Ως εκ τούτου, η καύση της βιομάζας παράγει λιγότερα ενέργειας (περίπου 16.000 kJ kg-1) από το κάρβουνο(31.000 kJ kg-1).Ένας ιδιαίτερος ρόλος, συχνά υποτιμημένος σε σχέση με την ευφλεκτότητα, οφείλεται στα BVOC΄s που παράγουν τα φυτάκαι εκπέμπουν στην ατμόσφαιρα (συχνά με τη φωτοσύνθεση). Τα BVOC είναι μόρια, ισοπρενοειδή (ισοπρένιο, μονοτερπένια τα σεσκιτερπένια) που παράγονται σε φύλλα, λουλούδια και ρίζες. Ορισμένες μελέτες έδειξανότι η ευφλεκτότητα επηρεάζεται από την περιεκτικότητα των BVOCs στο φύλλα, όπως επίσης μπορεί να οδηγήσει σε επιτάχυνση μιας πυρκαγιά ειδικά όταν τα BVOCs εξατμίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες.
Η περιεκτικότητα σε υγρασία της βλάστησης επηρεάζει αντίστοιχα την ευφλεκτότητα. Το δυναμικό της φωτιάς σχετίζεται με την υγρασία της βλάστησης. Υψηλότερη υγρασία των φύλλων μειώνουν την ικανότητα ανάφλεξης απαιτώντας περισσότερη ενέργεια για την εξάτμιση του νερού και την προθέρμανση της καύσιμης ύλης.Η σχετική περιεκτικότητα σε νερό του φυλλώματος (RWC) είναι ένας δείκτης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της κατάστασης του νερού των φυτών και ο οποίος μεταβάλετε στην διάρκεια ενός έτους, σε συνάρτηση με τις κλιματολογικές συνθήκες.
Η μοντελοποίηση του κλίματος έχει χρησιμοποιηθεί συχνά στην προσομοίωση των φυσικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα, το έδαφος και τη βλάστηση. Επομένως μπορούν να εφαρμοστούν ειδικά κλιματικά μοντέλα για την αξιολόγηση μιας πυρκαγιάς και του δυναμικό της είτε αξιολογώντας τις μετεωρολογικές συνθήκες προς τον υπολογισμό των δεικτών πυρκαγιάς ή της πρόβλεψης της υγρασίας του εδάφους ως άμεση μέτρηση του δυναμικού πυρκαγιάς.Σε επίπεδο τοπίου, η υγρασία της καύσιμης ύλης μπορεί επίσης να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας την τηλεπισκόπηση. Αναφέρονται εμπειρικές μέθοδοι για τη διερεύνηση της σχέσης μεταξύ της υγρασίας της καύσιμης ύλης και των δεικτών ερυθρότητας της βλάστησης, όπως ο NDVI (normalized difference vegetation index) ή την αλλαγή του στο χρόνο και στο χώρο, όπως επίσης και της επιφανειακής θερμοκρασίας.
Η πειραματική αξιολόγηση της βλάστησηςσε σχέση με την ευφλεκτότητα έδειξε ότι, ενώ οι εργαστηριακές εξετάσεις μπορούν να παράσχουν λεπτομερείς και ποσοτικές πληροφορίες και αποτέλεσμα για την καύση της βιομάζας και τις εκπομπές αερίων, ελάχιστες μελέτες έχουν μετρήσει την ευφλεκτότηταολόκληρου ξυλώδους φυτού σε φυσικές συνθήκες και καμία στη περιοχή της Μεσογείου. Η δυσκολία πειραμάτων πυρκαγιάς μεγάλης κλίμακας είναι ο λόγος για τον οποίο η ευφλεκτότητα συνάγεται από τις μετρήσεις γενικών χαρακτηριστικών -ιδιοτήτων και διαμέσου μοντέλων ευφλεκτότητας.
Η βλάστηση μιας περιοχής θεωρείται ένας από τους πιο ιδιαίτερουςπαράγοντες που επηρεάζουν τη δυναμική ενός τοπίου και του τρόπου μετασχηματισμού του.Προκειμένου να υποστηριχθεί μια γενική εκτίμηση της χωρικής ευφλεκτότητας,ανεξάρτητα από την κατάσταση και την χρονική στιγμή στην οποία ένα συγκεκριμένο δάσος βρίσκεται, έγινε προσπάθεια να κατηγοριοποιήθηκε η ευφλεκτότητα 60 τύπων βλάστησης. Ο δείκτης ποιότητας της βλάστησης (VQI) είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα δείκτη που εμπεριέχει διαφορετικές ιδιότητες που εκτιμούν την ποιότητα της βλάστησης (πχ ο βαθμός κάλυψης βλάστησης, ο κίνδυνος πυρκαγιάς, η προστασία από τη διάβρωση του εδάφους, την αντοχή της βλάστησης από την ξηρασία)με βάση ένα σταθμισμένο αποτέλεσμα ανάλογα με το διαφορετικό τύπους χρήσης γης. Το VQI έχει εκτεταμένα επικυρωθεί και στο πεδίο και προσδιορίζει τα χωρικά πρότυπα της βλάστησης με βάση την τοποθεσία, συγκεκριμένους κοινωνικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Το κύριο επιχειρησιακό αποτέλεσμα του VQI είναι η διαστρωμάτωση του κινδύνου πυρκαγιάς από άποψη δυνατότητας ανάφλεξης δασικών εκτάσεων που υπολογίζεται από χάρτες τύπου δασών, η οποία μπορεί να είναι διαθέσιμη ακόμη και σε πολύ μεγάλες περιοχές. Γενικά όμως οι δείκτες ποιότητας δεν είναι κατάλληλοι για την ποσοτικοποίηση των λειτουργικών χαρακτηριστικών της καύσιμης ύλης και των δυναμικών χωροχρονικά περιβαλλοντικών στρεβλώσεων. Σε αυτή την αντίθεση, πολυετείς δορυφορικές εικόνες μπορούν να παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες εγκαίρως και με οικονομικά αποδοτικότερο τρόπο.
Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση του δυναμικού της δασικής καύσιμης ύλης
Παραδοσιακά, το δυναμικό της δασικής καύσιμης ύλης έχει χαρτογραφηθεί με επιτόπια έρευνα, μια διαδικασία χρονοβόρα και δαπανηρή. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές προσπαθούν τις τελευταίες δεκαετίες να ενσωματώσουν την χρήση της τηλεπισκόπησης στην γεωπονία, δασολογία και τις περιβαλλοντικές εφαρμογές. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να προσφέρει πολλές πληροφορίες για ένα γενικότερο οικοσύστημα, την παραγωγικότητά του, τόσο σε επίπεδο χρονοσειρών, όσο και σε συνεχή χωρική κάλυψη. Διαστημικοί οπτικοί αισθητήρες, όπως οι NASA-MODIS, παρέχουν ημερήσιες μετρήσεις ποικίλων βιοφυσικών παραμέτρων της επιφάνειας της γης. Αυτά τα συστήματα παρατήρησης της γης έχουν την δυνατότητα προσδιορισμού της περιεκτικότητας σε υγρασία της βλάστησης. Ερευνητές συμπεραίνουν ότι οι αλλαγές στην υγρασία έχουν άμεσες (απορρόφηση νερού) και έμμεσες (χρωματικές και δομικές αλλαγές) επιδράσεις στην φασματική ανακλαστικότητα. Ορισμένες μελέτες έχουν προτείνει την χρήση δεικτών προερχομένων από την τηλεπισκόπηση όπως 0 NDVI, για την παρακολούθηση της δυναμικής της βλάστησης από περιφερειακές σε παγκόσμιας κλίμακας παρατηρήσεις. Ωστόσο, προκειμένου να βελτιωθεί η δυνατότητα χρήσης των δεικτών αυτών (δείκτες για την κατανόηση της λειτουργικής δυναμικής του οικοσυστήματος), η έρευνα πρέπει να υπερβεί την παραδοσιακή χρήση του NDVI και να εξειδικευτεί σε συγκεκριμένες κατηγορίες καύσιμης ύλης.Παραλλαγές του NDVI παρέχουν πληροφορίες για την μεταβολή της υγρασίαςτο περιεχόμενο, τη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών, τις ασθένειες των φυτών, της πυκνότητας της βλάστησης, την εποχική παραγωγικότητα βιομάζας και άλλων παραγόντων, δείκτες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της «ευπάθειας» της βλάστησης στη φωτιά. Σε μελέτη αναλύθηκε η ικανότητα των SPOT-VGT NDVI πολυφασφατικών δεδομένων να αξιολογούν την βλάστησης σε σχέση με την «ευαισθησία» της στη φωτιά, υπολογίζοντας ένα ετήσιο δείκτη από τις τιμές του NDVI, για δεδομένο χρόνο του ετήσιου κύκλου ζωής της βλάστησης, εντοπίζοντας έτσι περιοχές όπου η φυσική βλάστηση φθάνει στο υψηλότερο επίπεδο επικινδυνότητας κατά τη διάρκεια της ξηρότερης περιόδου του έτος. Επίσης σε άλλη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις του MODIS NDVI για την ταξινομήση της βλάστηση στη Σαρδηνίας (Ιταλία).
