GIS-Based Assessment of Fire Effects on Flash Flood Hazard: The Case of the Summer 2021 Forest Fires in Greece

<span style="font-size:20px;">'''GIS-Based Assessment of Fire Effects on Flash Flood Hazard: The Case of the Summer 2021 Forest Fires in Greece'''</span>

''Niki Evelpidou, Maria Tzouxanioti, Evangelos Spyrou, Alexandros Petropoulos, Anna Karkani, Giannis Saitis και Markos Margaritis''


''Πηγή'': [http://scholar.uoa.gr/sites/default/files/evelpidou/files/evelpidou_niki_paper54.pdf]

: <span style="font-size:14px;">'''Λέξεις κλειδιά'''</span> : Πλημμύρες, Δασικές πυρκαγιές, Φυσικοί κίνδυνοι, Μοντελοποίηση


===ΠΕΡΙΛΗΨΗ===
Η Ελλάδα, όπως και οι άλλες χώρες της Μεσογείου, αντιμετωπίζει δασικές πυρκαγιές κάθε χρόνο. Εκτός από τις βραχυπρόθεσμες κοινωνικοοικονομικές συνέπειες, την οικολογική καταστροφή και τις ανθρώπινες απώλειες, οι δασικές πυρκαγιές αυξάνουν τον κίνδυνο για πλημμύρες, καθώς η βλάστηση που προστάτευε το έδαφος από την απορροή και τη διάβρωση καταστρέφεται. Ανάμεσα στις πιο σοβαρές πυρκαγιές στην Ελλάδα, ήταν εκείνες του καλοκαιριού του 2021, οι οποίες συνέπεσαν με τις ακραίες θερμοκρασίες που πλήττουν την περιοχή των Βαλκανίων. Περισσότερα από 3600 km² καμένης γης και σημαντική απώλεια φυσικής βλάστησης καταγράφηκαν. Στην παρούσα εργασία εξετάζονται τρεις περιοχές που επλήγησαν από τις πυρκαγιές, συγκεκριμένα η Αττική, η Βόρεια Εύβοια και η Πελοπόννησος, προκειμένου να αξιολογηθεί ο κίνδυνος για μελλοντικές πλημμύρες. Η χαρτογράφηση των καμένων περιοχών, καθώς και η ανάλυση των γεωλογικών και γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών τους, επιτρέπει την εφαρμογή ενός μοντέλου εκτίμησης του κινδύνου για πλημμύρες με χρήση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS). Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι περιοχές που βρίσκονται κάτω από τις καμένες εκτάσεις διατρέχουν υψηλό κίνδυνο για πλημμύρες λόγω των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών τους.


=<span style="font-size:16px;">'''1. Εισαγωγή'''</span>=
Οι πλημμύρες και ειδικά οι ξαφνικές πλημμύρες αποτελούν μερικές από τις πιο καταστροφικές φυσικές καταστροφές. Συνήθως συμβαίνουν μετά από έντονες και συνεχείς βροχοπτώσεις, ενώ η εμφάνισή τους ενισχύεται από τα γεωμορφολογικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά της περιοχής, καθώς και από την κάλυψη του εδάφους και τη διαχείρισή του. Η βλάστηση, και ειδικότερα τα δέντρα, παίζουν καθοριστικό ρόλο στην απορρόφηση των βροχοπτώσεων και την προστασία από τις πλημμύρες. Μετά από δασικές πυρκαγιές, η βλάστηση αφαιρείται και οι συνθήκες για πλημμύρες επιδεινώνονται λόγω της απώλειας αυτών των προστατευτικών λειτουργιών.
Οι δασικές πυρκαγιές έχουν καταστροφικές συνέπειες για το περιβάλλον και τις υποδομές, επηρεάζοντας τη διείσδυση του νερού στο έδαφος και προκαλώντας την αύξηση της απορροής και της διάβρωσης. Μελέτες σε διάφορες περιοχές, όπως η Βρετανική Κολούμπια, έδειξαν ότι οι φυσικοί κίνδυνοι αυξάνονται μετά από πυρκαγιές, με την εμφάνιση κατολισθήσεων, ροών συντριμμιών και πλημμυρών.


=<span style="font-size:16px;">'''2. Περιοχές Μελέτης'''</span>=
Στην παρούσα έρευνα μελετήθηκαν τρεις περιοχές στην Ελλάδα: η Αττική, η Βόρεια Εύβοια και η Πελοπόννησος. Η Αττική καλύπτει 3023 km², η Εύβοια είναι το δεύτερο μεγαλύτερο νησί της Ελλάδας (3658 km²), και η Πελοπόννησος καλύπτει 21,650 km². Το κλίμα είναι μεσογειακό, με ήπιους χειμώνες και ζεστά, ξηρά καλοκαίρια. Οι πλημμύρες στην περιοχή προκαλούνται από ακραίες και έντονες βροχοπτώσεις, όπως η πλημμύρα της 9ης Αυγούστου 2020 στην Εύβοια, η οποία οφείλεται σε βροχή 297 mm σε 8 ώρες.


=<span style="font-size:16px;">'''3. Υλικά και Μέθοδοι'''</span>=
Για τους σκοπούς αυτής της μελέτης, εξετάστηκαν τα γεωλογικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των καμένων περιοχών και των ευρύτερων περιοχών τους. Τα δεδομένα προήλθαν από τη βιβλιογραφία, διάφορες μετρήσεις με λογισμικό GIS (ArcGIS Pro και MapInfo Pro), και επιτόπια εργασία που πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια προηγούμενων ερευνών στις περιοχές μελέτης. Όλα τα συλλεχθέντα δεδομένα εισήχθησαν στο λογισμικό GIS (ArcGIS Pro έκδοση 2.9.3 και MapInfo Pro έκδοση 12.5). Επίσης, δημιουργήθηκε ένας διαδικτυακός χάρτης μέσω της πλατφόρμας ArcGIS, όπου απεικονίζονται οι καμένες περιοχές των περιοχών μελέτης. Ο διαδικτυακός χάρτης είναι προσβάσιμος μέσω του παρακάτω συνδέσμου: https://arcg.is/1bqz1i (πρόσβαση στις 15 Μαΐου 2022).
Ο κίνδυνος για πλημμύρες εκτίμηθηκε χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο βασισμένο σε λογική Boolean. Οι βασικές παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η μορφολογία της κλίσης, η πυκνότητα απορροής, η υδρογεωλογία και οι καμένες περιοχές (Εικόνα 7). Τα βασικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση περιλάμβαναν ένα μοντέλο ψηφιακού υψομέτρου (DEM) υψηλής ανάλυσης 5 × 5 μέτρα, το οποίο προήλθε από τοπογραφικούς χάρτες κλίμακας 1:5000, από έρευνες UAV (DJI Mavic Mini με υψόμετρο πτήσης 50–70 μέτρα) και μετρήσεις RTK-GNSS (Spectra SP-80 με ακρίβεια 0.2 μέτρα) στο πεδίο. Το DEM δημιουργήθηκε για να εντοπιστούν αλλαγές στο ανάγλυφο και στα φυσικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης.
Οι λεκάνες απορροής χρησιμοποιήθηκαν για να εντοπιστούν οι περιοχές της ανώτερης, μέσης και κατώτερης κλίσης, οι οποίες επηρεάζονται διαφορετικά σε περίπτωση ακραίας πλημμύρας, καθώς το νερό συγκεντρώνεται σε περιοχές χαμηλής κλίσης. Για την εκτίμηση του κινδύνου πλημμύρας, δημιουργήθηκε ένα πλέγμα 0.5 × 0.5 km, στο οποίο εφαρμόστηκαν οι κανόνες λογικής Boolean, αντί να χρησιμοποιηθούν οι λεκάνες απορροής, καθώς το μέγεθός τους δεν είναι ομοιόμορφο. Για παράδειγμα, στη Βόρεια Εύβοια, η μεγαλύτερη λεκάνη απορροής έχει μέγεθος 404 km², ενώ η επόμενη 152 km² και η αμέσως επόμενη 49 km². Στη συνέχεια, 103 λεκάνες απορροής με μέγεθος από 1–49 km² και πάνω από 500 μικρότερες λεκάνες απορροής καθορίστηκαν λόγω της παρουσίας ενός καλά αναπτυγμένου υδρογραφικού δικτύου στην περιοχή μελέτης.
Αυτοί οι κανόνες εκφράστηκαν μέσω ενός συνόλου κανόνων λογικής Boolean (Πίνακας 1) και αφορούν το πώς οι παράμετροι θα επηρεάσουν τις περιοχές χαμηλότερης κλίσης των μελετημένων υδρολογικών λεκανών. Σύμφωνα με τα μορφομετρικά και φυσιογραφικά χαρακτηριστικά των περιοχών μελέτης μας, οι κανόνες Boolean αποδίδουν τέσσερις τιμές στην παράμετρο της κλίσης (υψηλή, μεσαία, χαμηλή, πολύ χαμηλή), τέσσερις τιμές στην πυκνότητα απορροής (πολύ υψηλή, υψηλή, μεσαία και χαμηλή) και τρεις τιμές στην υδρογεωλογία (υψηλή, μεσαία, χαμηλή).
Η παράμετρος που έλαβε τη μεγαλύτερη βαρύτητα στο προτεινόμενο μοντέλο είναι η καμένη περιοχή. Αυτή η παράμετρος συνδυάστηκε με άλλες τρεις παραμέτρους, δηλαδή τη μορφολογία της κλίσης, την πυκνότητα απορροής και την υδρογεωλογία, προκειμένου να παραχθεί ο χάρτης κινδύνου πλημμύρας για τις περιοχές κατώτερης κλίσης. Πιο συγκεκριμένα, όταν η περιοχή ανώτερης κλίσης αποτελείται από μεγάλο ποσοστό καμένων περιοχών σε συνδυασμό με απότομο ανάγλυφο, υψηλή πυκνότητα απορροής και αδιαπέραστο υπέδαφος, αυτό οδηγεί σε επεισόδια πλημμυρών στις περιοχές χαμηλής κλίσης της κατώτερης περιοχής. Οι κανόνες λογικής θεωρούνται έγκυροι βάσει των επεισοδίων πλημμύρας του τρέχοντος έτους στη Βόρεια Εύβοια (Λίμνη, Μαδούδι και Αγία Άννα), περιοχές όπου το προτεινόμενο μοντέλο κατατάσσει τον κίνδυνο πλημμύρας των κατώτερων περιοχών τους ως υψηλό έως πολύ υψηλό.
Η τελική εκτίμηση του κινδύνου κατατάσσεται σε πέντε τιμές (πολύ υψηλό, υψηλό, μεσαίο, χαμηλό και πολύ χαμηλό) βάσει της συσχέτισης της καμένης περιοχής με την τιμή των άλλων παραμέτρων (π.χ., μορφολογία κλίσης, πυκνότητα απορροής και υδρογεωλογία). Οι περιοχές κατώτερης κλίσης σε κάθε περιοχή μελέτης χαρακτηρίζονται από χαμηλές έως πολύ χαμηλές μορφολογικές κλίσεις και χαμηλό ανάγλυφο. Ως αποτέλεσμα, παράμετροι όπως το συνολικό ανάγλυφο ή το μέσο υψόμετρο δεν παρέχουν έγκυρα αποτελέσματα. Παράμετροι όπως η ισχύς των ρεμάτων δεν υπολογίστηκαν, καθώς δεν υπήρχαν δεδομένα για τη ροή όγκου νερού. Οι παραπάνω παράμετροι, σε συνδυασμό με αυτές που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη, όπως η καμένη περιοχή, οι μορφολογικές κλίσεις, η πυκνότητα απορροής και η υδρογεωλογία, δεν οδήγησαν σε διαφορετικά αποτελέσματα και ως εκ τούτου δεν ελήφθησαν υπόψη.


[[Αρχείο: Εικόνα 1. Περιοχές που επηρεάστηκαν στη ευρύτερη περιοχή της βόρειας Εύβοιας.jpg|thumb|center|700px|'''Εικόνα 1.''' Περιοχές που επηρεάστηκαν στη ευρύτερη περιοχή της βόρειας Εύβοιας]]