Εκτίμηση της συμπεριφοράς μεσογειακού δασικού οικοσυστήματος σε πυρκαγιά με τη χρήση τηλεανίχνευσης και GIS

Αντικείμενο της εφαρμογής
Εκτίμηση της συμπεριφοράς μεσογειακού δασικού οικοσυστήματος σε πυρκαγιά με τη χρήση τηλεανίχνευσης και GIS

Στόχος της εφαρμογής
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της επανάκαμψης και του είδους της βλάστησης ενός δασικού οικοσυστήματος ύστερα από περιστατικά πυρκαγιών με τη χρήση τηλεανίχνευσης και GIS. Περιοχή μελέτης είναι το Εθνικό Πάρκο στο Σούνιο.

 
Πως γινόταν παλαιότερα χωρίς τηλεπισκόπηση
Προϋπήρχαν ορθοφωτοχάρτες βλάστησης του Υπουργείου Αγροτικής Ανάπτυξης, οι οποίοι συντάχθηκαν από αεροφωτογραφίες έτους λήψεως 1985.


Είδη δορυφορικών συστημάτων που χρησιμοποιήθηκαν
Για τον υπολογισμό της παραμέτρου NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) που σχετίζεται με την επανάκαμψη της συνολικής βιομάζας της βλάστησης χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες Landsat TM και ETM+ οι οποίες κάλυπταν μία εικοσαετία, αλλά και χάρτες ταξινόμησης που αφορούσαν στην κατάσταση του οικοσυστήματος πριν και μετά από τις φωτιές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στην περίπτωση που λαμβάνει χώρα ένα μόνο συμβάν πυρκαγιάς υπάρχει υψηλός βαθμός επανάκαμψης και κατά συνέπεια μικρές διαφοροποιήσεις στο είδος της αρχικής βλάστησης. Στην περίπτωση, όμως, που συμβεί δεύτερη φωτιά εντός 19 ετών από το πρώτο συμβάν, το οικοσύστημα έχει πολύ αργό ρυθμό επανάκαμψης και υπάρχουν μεγάλες διαφοροποιήσεις στο είδος των φυτών σε σχέση με αυτά του υγιούς δασικού οικοσυστήματος.

Χρησιμότητα των δεκτών που χρησιμοποιήθηκαν
Οι δέκτες Landsat γενικά επικεντρώνονται στις πλουτοπαραγωγικές πηγές του πλανήτη σε τομείς όπως η γεωλογία, οι μετρήσεις βιομάζας, η χαρτογράφηση των δασών, οι χρήσεις γης, η εδαφοκάλυψη, οι περιβαλλοντικές αλλαγές, οι παράκτιες περιοχές.

Προεπεξεργασίες, προχωρημένες, ειδικές και ψηφιακές επεξεργασίες και αποτελέσματά τους, χάρτες και αιτιολόγηση της χρησιμοποίησης κάθε στοιχείου 
Η μελέτη της απόκρισης των δασικών μεσογειακών οικοσυστημάτων σε επαναλαμβανόμενα περιστατικά πυρκαγιάς είναι σημαντικό βήμα για την εφαρμογή πρακτικών διατήρησης των δασών. Οι συνεχόμενες πυρκαγιές επηρεάζουν αρνητικά και τη συνολική επανάκαμψη του οικοσυστήματος. Στο υπό εξέταση ερευνητικό έργο αξιολογήθηκε με τηλεπισκόπηση η επίπτωση πολλαπλών πυρκαγιών σε διάφορες κατηγορίες φυτών έχοντας ληφθεί υπόψη η συνεισφορά της αναδάσωσης και ο ρυθμός συνολικής επανάκαμψης του οικοσυστήματος. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν 2 περιοχές στο Εθνικό Πάρκο στο Σούνιο. Η πρώτη περιοχή βίωσε 2 περιστατικά φωτιάς το 1985 και το 2000 και η δεύτερη το 1974 και το 1993. Στην δεύτερη περίπτωση, έλαβε χώρα αναδάσωση ύστερα από τη δεύτερη πυρκαγιά. Χρησιμοποιήθηκαν 6 δορυφορικές εικόνες Landsat TM και ETM+ (1984, 1987, 1990, 1999, 2002, 2005) και μία εικόνα του IKONOS (2004), οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά, όπως επίσης και για την επίδραση της ατμόσφαιρας. Οι 2 εικόνες Landsat (1984, 1999) και η εικόνα του IKONOS χρησιμοποιήθηκαν για να παραχθούν χάρτες ταξινόμησης ώστε να μελετηθεί η εξέλιξη της βλάστησης μετά από τις φωτιές. Η δασική υπηρεσία εφάρμοσε φωτοερμηνεία αεροφωτογραφιών, παρήγαγε ορθοφωτοχάρτες και ειδικά για την εικόνα του 2004 έγινε πολύ προσεκτική επιλογή περιοχών εκπαίδευσης στο πεδίο για την εξαγωγή ασφαλέστερων συμπερασμάτων. Για την εκτίμηση της επανάκαμψης του οικοσυστήματος υπολογίστηκε στις υπό μελέτη περιοχές για τα 6 έτη η παράμετρος NDVI που αντιπροσωπεύει τη συνολική βιομάζα της βλάστησης. Για κάθε χρόνο υπολογίστηκε ο δείκτης επανάκαμψης R ως ο λόγος των μέσων τιμών NDVI της περιοχής που έχει καεί προς τις αντίστοιχες τιμές γειτονικής περιοχής που δεν έχει βιώσει πυρκαγιά. Το R αποδείχτηκε ότι επηρεαζόταν από την υγρασία, τη διαφορά θερμοκρασίας και την ορατότητα. Από τις τιμές του R για την περιοχή που κάηκε τα έτη 1985 και 2000 προκύπτει ότι:
1.	μετά την πρώτη φωτιά μειώνεται η φυσική αναγέννηση του φυτού Pinus halepensis Mill . Συγκεκριμένα, εάν συγκριθούν οι εικόνες των ετών 1984 και 1999, υπάρχει μείωση της παρουσίας του φυτού κατά ποσοστό 28% στην εικόνα του 1999 γεγονός που αποδίδεται και στο βραχώδες ανάγλυφο της περιοχής.
2.	μετά την δεύτερη φωτιά το ίδιο φυτό τείνει να εξαφανιστεί από το οικοσύστημα το έτος 2004.
3.	η παρουσία της φράουλας δεν επηρεάζεται από τις 2 πυρκαγιές.
4.	η παρουσία του φυτού phrygana αυξήθηκε σημαντικά μετά την πρώτη φωτιά και ακόμη περισσότερο μετά τη δεύτερη.
Από τις τιμές του R για την περιοχή που κάηκε τα έτη 1974 και 1993 προκύπτει ότι:
1.	μετά τη δεύτερη φωτιά και την αναδάσωση αυξήθηκε η παρουσία της φράουλας διότι τα φυτά Pinus halepensis Mill που φυτεύτηκαν και οι φράουλες που φύτρωσαν με φυσικό τρόπο δεν μπορούν να διαφοροποιηθούν στις τεχνικές πολυφασματικής ταξινόμησης.
2.	η παρουσία του φυτού phrygana μειώθηκε 6 έτη μετά τη δεύτερη φωτιά εξαιτίας της αναδάσωσης.

Η Εικόνα 1 παρουσιάζει τις μέσες τιμές του R που υπολογίστηκαν για τις 2 περιοχές από τις 6 εικόνες του δορυφόρου Landsat.

Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων
Οι πυρκαγιές που έλαβαν χώρα μια φορά στο οικοσύστημα που εξετάστηκε δεν επέφεραν σημαντικές διαφοροποιήσεις στη σύνθεση της βλάστησης και ο βαθμός επανάκαμψης της επιφανειακής βιομάζας θεωρήθηκε αυξημένος.
Οι συνεχόμενες πυρκαγιές σε διαστήματα 15 και 19 ετών επέφεραν σημαντικές αλλαγές και οδήγησαν τα κατώτερα είδη βλάστησης (π.χ. phrygana ) να έχουν κύρια παρουσία στο οικοσύστημα ενώ τα ανώτερα (π.χ. Pinus halepensis Mill ) σε εξαφάνιση.
Η αναδάσωση ενίσχυσε την επανάκαμψη του οικοσυστήματος και το εμπλούτισε με είδη βλάστησης που βρίσκονται σε ανώτερα επίπεδα μέσα στην εξελικτική διαδικασία.

Πηγή
1. P.Christakopoulos - I.Hatzopoulos - K.Kalabokidis - D.Paronis - A.Filintas, «Assessment of the response of a Mediterranean-type forest ecosystem to recurrent wildfires and to different restoration practices using Remote Sensing and GIS techniques»
2. Κωνσταντίνος Καρτάλης – Χαράλαμπος Φειδάς, Βιβλίο «Αρχές και εφαρμογές της δορυφορικής τηλεπισκόπησης», Β. Γκιούρδας Εκδοτική