Αξιολόγηση διάβρωσης με το μοντέλο RUSLE, χρησιμοποιώντας τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS-Περιοχή μελέτης: Λεκάνη Νετραβάτι

''' Αξιολόγηση διάβρωσης του εδάφους με το μοντέλο RUSLE, χρησιμοποιώντας τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS-Περιοχή μελέτης: Λεκάνη Νετραβάτι '''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' '' AAssessment of soil erosion by RUSLE model using remote sensing and GIS - A case study of Nethravathi Basin ''

'''Συγγραφέας: '''  B.P. Ganasri, H. Ramesh

'''Δημοσιεύθηκε: ''' ''Geoscience Frontiers, Volume 7, Issue 6, November 2016, Pages 953-961''

'''ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΙΑ: ''' Διάβρωση εδάφους, RUSLE, Τηλεπισκόπηση, GIS, Ποταμός Νετραβάτι

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_1.jpg  | thumb| right|Eικόνα 1:'''Παραγόμενοι χάρτες μελέτης   ''']]

'''Αντικείμενο'''

Αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι να μοντελοποιήσει την εξέλιξη του φαινόμενου της εδαφικής διάβρωσης στην περιοχή της υδάτινης λεκάνης Νετραβάτι, ώστε τα δεδομένα να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη μέτρων πρόληψης. Η διάβρωση του εδάφους αποτελεί ένα πρόβλημα μείζονος σημασίας το οποίο προκύπτει από την ανάπτυξη ανθρωπογενών δραστηριοτήτων, όπως είναι η εντατική γεωργία που οδηγεί στην υποβάθμιση των εδαφών. Η μοντελοποίηση του φαινομένου δύναται να παρέχει μια ποσοτική και συνεχή προσέγγιση εκτίμησης της εδαφικής διάβρωσης και της παραγόμενης σοδειάς. Στην παρούσα μελέτη το μοντέλο απώλειας εδαφών βασίστηκε στην Αναθεωρημένη Εξίσωση Καθολικής Απώλειας Εδάφους(RUSLE) σε συνδυασμό με τεχνικές GIS. Οι παράμετροι του μοντέλου RUSLE υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης, ενώ οι πιθανές ζώνες διάβρωσης καθορίστηκαν με τη χρήση GIS.

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_2.jpg  | thumb| right|Eικόνα 2:'''Γεωγραφική θέση της λεκάνης Νετραβάτι   ''']]
 
'''Εισαγωγή'''

Η υποβάθμιση των γεωργικών περιοχών λόγω της εδαφικής διάβρωσης είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο, το οποίο οδηγεί σε απώλειες εκτάσεων πλούσιων σε θρεπτικά συστατικά. Στην περίπτωση αυτή ο υπολογισμός και η ταυτοποίηση των πληττόμενων περιοχών αποτελεί κομβικής σημασίας στοιχείο για την εφαρμογή των κατάλληλων πρακτικών διαχείρισης, επιτυγχάνοντας ένα πρόγραμμα διατήρησης των εδαφών. Στην περιοχή της Ινδίας η διάβρωση των εδαφών αποτελεί ανασταλτικό παράγοντα για την εξέλιξη του αγροτικού τομέα, καθώς προκαλεί καταστροφή των αποθεμάτων και υποβάθμιση των εδαφών. Έχει ληφθεί σειρά μέτρων για την αντιμετώπιση του φαινομένου από την κεντρική διοίκηση, αλλά μέχρι στιγμής σχεδόν 130 εκατομμύρια εκτάρια γης, περίπου το 45% του συνόλου, έχει πληγεί. Οι παράγοντες που προκαλούν τη διάβρωση είναι αρκετοί και δύσκολο να περιοριστούν, καθώς βασίζονται σε φυσικά φαινόμενα όπως οι βροχοπτώσεις και ο άνεμος. Οι βασικότεροι εκ των παραγόντων είναι η κλίση του εδάφους και ο προσανατολισμός των πλαγιών. Η αποδοτική μοντελοποίηση του φαινομένου, με τεχνικές όπως το μοντέλο RUSLE, είναι ικανή να παρέχει πληροφορίες για την υφιστάμενη κατάσταση, τις μελλοντικές τάσεις, επιτρέποντας παράλληλα την ανάλυση διαφορετικών σεναρίων. Στην ουσία δημιουργούνται διαφορετικά μοντέλα προσομοίωσης, ώστε να αξιολογηθούν τα διαφορετικά μοντέλα εδαφικής διαχείρισης. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας αποκλειστικά τη συμβατική μέθοδο της μοντελοποίησης για τη διαβάθμιση του ρίσκου εδαφικής διάβρωσης είναι εξαιρετικά ακριβό και χρονοβόρο. Για το λόγο αυτό στο υπάρχον μοντέλο RUSLE πραγματοποιήθηκε ενσωμάτωση δεδομένων πεδίου και δεδομένων που ανακτήθηκαν με τη χρήση τεχνολογιών τηλεπισκόπησης μέσω της επεξεργασίας σε Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών(GIS). Συνοψίζοντας και λαμβάνοντας υπ’ όψιν όλα τα παραπάνω δεδομένα σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να: 1)αναπτύξει μια μεθοδολογία που θα συνδυάζει τα δεδομένα τηλεπισκόπησης και GIS με το μοντέλο RUSLE με σκοπό την εκτίμηση της χωρικής κατανομής της εδαφικής διάβρωσης σε πρώιμο στάδιο, 2)να αναλύσει τις επιπτώσεις των αλλαγών χρήσεων/καλύψεων γης στο φαινόμενο της διάβρωσης με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS, και 3)να σκιαγραφήσει τις πιθανές ζώνες διάβρωσης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της επικάλυψης.  

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_3.jpg  | thumb| right|Eικόνα 3:'''Διάγραμμα ροής της μεθοδολογίας   ''']]
  
'''Περιοχή μελέτης και δεδομένα'''

Η μελέτη εστιάζει στην περιοχή της υδάτινης λεκάνης που σχηματίζει ο ποταμός Νετραβάτι που τοποθετείται γεωγραφικά στη νοτιοδυτική Ινδία. Η συγκεκριμένη περιοχή χαρακτηρίζεται ως μια τροπική παράκτια έκταση με υψηλά ποσοστά υγρασίας. Η συνολική της έκταση ανέρχεται σε 3128,72km2 και το μέγεθος του ποταμού παρουσιάζει εποχιακό χαρακτήρα ανάλογα με το ύψος των βροχοπτώσεων. Για τον υπολογισμό της διάβρωσης χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία που αντλήθηκαν από δορυφορικές εικόνες, από το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους, από ποσοστά βροχοπτώσεων και από δεδομένα εδαφολογίας. Παράλληλα από σταθμό μετρήσεων που βρίσκεται σε ακτίνα 20km από την περιοχή μελέτης ανακτήθηκαν στοιχεία για το φορτίο ιζημάτων έως το έτος 2003.Η περιοχή της λεκάνης καλύπτεται κατά βάση από δασικές εκτάσεις διαφόρων τύπων, καθώς η ανάπτυξή τους ευνοείται από τις συχνές βροχοπτώσεις. Η χαμηλότερη θερμοκρασία που παρατηρείται στην περιοχή κατά την περίοδο των μουσώνων είναι 25οC, ενώ η μέση θερμοκρασία κατά τους θερμούς μήνες είναι 35οC. 

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_4.jpg  | thumb| right|Eικόνα 4:'''Χάρτης βροχοπτώσεων και χάρτης διάβρωσης από βροχόπτωση   ''']]

'''Μεθοδολογία και εκτίμηση παραμέτρων'''

Η διάβρωση των εδαφών αποτελεί ένα διαχρονικό ζήτημα, του οποίου η έκταση έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια εξ’ αιτίας των ολοένα και περισσότερων έντονων ανθρωπογενών δραστηριοτήτων. Η μελέτη του φαινομένου στην περιοχή της λεκάνης Νετραβάτι περιορίζεται από αρκετές ελλείψεις στα δεδομένα και γι’ αυτό εν τέλει επιλέχθηκε το μοντέλο RUSLE που χρειάζεται αποκλειστικά ένα χάρτη χρήσεων/καλύψεων γης για να λειτουργήσει. Ο χάρτης αυτός είναι εύκολο να παραχθεί με τη χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης. Ένα ακόμη πλεονέκτημα του RUSLE είναι ότι ενσωματώνεται εύκολα σε περιβάλλον GIS.

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_5.jpg  | thumb| right|Eικόνα 5:'''Χάρτης εδάφους και χάρτης εδαφικής διαβρωσιμότητας   ''']] 

''Εκτίμηση παραμέτρου RUSLE''

Το μοντέλο RUSLE χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της ετήσιας εδαφικής διάβρωσης και σχεδιάστηκε  έτσι ώστε να προβλέπει μακροπρόθεσμα τη μέση τιμή εξέλιξης του φαινομένου. Τα δεδομένα εισαγωγής κατά τη διαδικασία επεξεργασίας είναι εύκολο να αποκτηθούν από το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους κι από δορυφορικές εικόνες. Βασικό μειονέκτημα του RUSLE είναι πως δεν έχει τη δυνατότητα να δρομολογεί τα ιζήματα στα διάφορα κανάλια, κι έτσι η εφαρμογή περιορίζεται μόνο σε μικρές περιοχές.

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_6.jpg  | thumb| right|Eικόνα 6:'''Χάρτης κλίσεων σε ποσοστά   ''']]

''Παράγοντας διάβρωσης από βροχόπτωση''

Ο συγκεκριμένος παράγοντας παρουσιάζει την επιρροή που ασκεί η ένταση των βροχοπτώσεων στο φαινόμενο της εδαφικής διάβρωσης και γι’ αυτό απαιτούνται λεπτομερή και διαχρονικά δεδομένα κατακρημνίσεων για τον υπολογισμό του. Όλες οι μελέτες αποδεικνύουν πως η διάβρωση σχετίζεται με την ένταση της βροχής και για το λόγο αυτό ο παράγοντας αυτός ενσωματώθηκε στο μοντέλο RUSLE ποσοτικοποιώντας την επίδραση των βροχοπτώσεων και αντικατοπτρίζοντας τις ποσότητες και το ρυθμό απορροής που σχετίζονται με τη βροχή. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν αφορούν χρονική περίοδο 10 χρόνων(2000-2009).  

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_7.jpg  | thumb| right|Eικόνα 7:'''Παράγοντας διαχείρισης καλλιεργειών   ''']]

''Παράγοντας εδαφικής διαβρωσιμότητας''

Η λεκάνη Νετραβάτι αποτελείται από 14 διαφορετικούς τύπους εδάφους, πάνω στους οποίους προσαρμόστηκε κατάλληλα ο παράγοντας εδαφικής διαβρωσιμότητας. Με το συγκεκριμένο παράγοντα παρουσιάζεται ο βαθμός ευαισθησίας των εδαφών σχετικά με το φαινόμενο της διάβρωσης, η μετακίνηση των ιζημάτων, οι ποσότητες και ο ρυθμός απορροής που σχετίζονται με τη βροχή.

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_8.jpg  | thumb| right|Eικόνα 8:'''Χάρτης πιθανών ζωνών εδαφικής διάβρωσης   ''']]

''Παράγοντας τοπογραφίας''

Ο τοπογραφικός παράγοντας αποδίδει το ρυθμό απώλειας εδαφών, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες οι οποίες δίδονται από το συνδυασμό δύο βασικών συνιστωσών. Οι συνιστώσες αυτές είναι το μήκος της πλαγιάς και η κλίση της πλαγιάς.

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_9.jpg  | thumb| right|Πίνακας 1:'''Περιγραφή των δεδομένων  ''']]

''Παράγοντας διαχείρισης καλλιεργειών''

Με τη χρήση αυτού του παράγοντας παρέχεται η δυνατότητα παρουσίασης της επιρροής των τεχνικών καλλιέργειας στο φαινόμενο της διάβρωσης. Δίνοντας διάφορες τιμές από 0 έως +1 μπορούμε να εξάγουμε χρήσιμα συμπεράσματα για την περιοχή μελέτης. Όπου +1 αναφερόμαστε σε περιοχές κυρίως δασικές καλά προστατευμένες από τη διάβρωση. Στη συνέχεια ο παράγοντας προσαρμόστηκε στο θεματικό χάρτη χρήσεων/καλύψεων γης της περιοχής μελέτης, ώστε να δημιουργηθεί ένας νέος χάρτης βασιζόμενος στις τιμές του παράγοντα. 

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_10.jpg  | thumb| right|Πίνακας 2:'''Ετήσιο φορτίο ιζημάτων και χαρακτηριστικά των λεκανών για τους ποταμούς Νετραβάτι  ''']]

''Παράγοντας πρακτικής υποστήριξης της διατήρησης''

Οι τιμές του συγκεκριμένου παράγοντας έχουν εύρος από 0 έως +1, όπου με το 0 αναφερόμαστε σε πρακτικές καλής διατήρησης και με το +1 σε πρακτικές ελλιπούς διατήρησης. Δεδομένου ότι για την περιοχή μελέτης δεν υπάρχουν δεδομένα που να αφορούν τις πρακτικές διατήρησης ο παράγοντας λαμβάνει την τιμή +1, αφού η λεκάνη καλύπτεται κατά κύριο λόγο από δασικές εκτάσεις.  

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_11.jpg  | thumb| right|Πίνακας 3:'''Κατηγορίες χρήσεων/καλύψεων γης και η σχετική τιμή C-factor  ''']]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση'''

Ύστερα από πολυσύνθετες έρευνες που πραγματοποιήθηκαν, παρατηρήθηκε πως ο βασικότερος παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση των εδαφών είναι οι βροχοπτώσεις. Σε μικρότερη κλίμακα σημαντικό ρόλο διαδραματίζει κι ο διαφορετικός τύπος εδάφους ο οποίος συνυπολογίστηκε. Τελικό στάδιο στο οποίο κατέληξαν και συνδυάστηκαν όλοι οι υπολογισμοί είναι η δημιουργία ενός θεματικού χάρτη πιθανών ζωνών προς διάβρωση, ο οποίος προέκυψε με την τεχνική της επικάλυψης πολλών διαφορετικών θεματικών επιπέδων. 

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_12.jpg  | thumb| right|Πίνακας 4:'''Κατηγορίες εδαφικής διάβρωσης, συνολική έκταση και μέγεθος απώλειας εδαφών  ''']] 

'''Συμπεράσματα'''

Βασικό αντικείμενο της έρευνας είναι η εξέταση της εδαφικής διάβρωσης και των πιθανών ζωνών στις οποίες θα εμφανιστεί το φαινόμενο μελλοντικά για την περιοχή της λεκάνης Νετραβάτι στην Ινδία. Ωστόσο, η καινοτομία που εισάγεται στη συγκεκριμένη μελέτη είναι η συσχέτιση της εδαφικής διάβρωσης με τις μεταβολές των χρήσεων/καλύψεων γης. Τα νέα στοιχεία έδειξαν πως η διάβρωση εξαρτάται άμεσα από την τοπογραφία και τον τύπο καλύψεων γης της εκάστοτε περιοχής. Μάλιστα, αξίζει να σημειωθεί πως η απώλεια εδαφών από διάβρωση αυξάνεται αναλογικά με το ρυθμό αύξησης των καλλιεργητικών εκτάσεων. Στις περιοχές αυτές απαιτείται η άμεση εφαρμογή πρακτικών διατήρησης του εδάφους.

[[Εικόνα:Rswiki_p8_ld_13.jpg  | thumb| right|Πίνακας 5:'''Κατηγορίες χρήσεων/καλύψεων γης και η σχετική τιμή C-factor για την αυξημένη αγροτική περιοχή ''']] 

'''Συμβολή της τηλεπισκόπησης'''

Στη συγκεκριμένη μελέτη, οι τεχνολογίες της τηλεπισκόπησης λειτούργησαν συνδυαστικά, καθώς απέδωσαν όλα εκείνα τα δεδομένα που έλλειπαν και περιόριζαν την εφαρμογή του μοντέλου RUSLE. Η κατηγοριοποίηση των χρήσεων γης μέσω τεχνικών επιβλεπόμενης ταξινόμησης αποτελεί σπουδαίο εργαλείο το οποίο παρέχει η τηλεπισκόπηση και δύναται να αποτελέσει ισχυρό θεμέλιο στο σχεδιασμό για την πρόληψη φαινομένων διάβρωσης.

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987115001255]

 [[category:Υποβάθμιση εδαφών]]