Σύνθεση των τεχνολογιών απομακρυσμένης ανίχνευσης με την τοπική οικολογική γνώση (LEK) για την παρακολούθηση της δυναμικής των βοσκοτόπων

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 09:45, 24 Ιανουαρίου 2025

Integrating Remote Sensing and Local Ecological Knowledge to Monitor Rangeland Dynamics

Ian M.S. Eddya,⁎, Sarah E. Gergela, Nicholas C. Coopsb, Geoffrey M. Henebryc, Jordan Levined, Hisham Zerriffib, Evgenii Shibkove

Πηγή: [1]

Λέξεις κλειδιά: NDVI, Δορυφορικές εικόνες, Δείκτες βλάστησης, Βοσκότοποι, Υποβάθμιση γης, MODIS, Παραδοσιακή οικολογική γνώση, Αλλαγή τοπίου, Μακροχρόνια παρακολούθηση, Ανάλυση χρονοσειρών

Το άρθρο "Integrating Remote Sensing and Local Ecological Knowledge to Monitor Rangeland Dynamics" από τους Ian M.S. Eddy και συνεργάτες εξετάζει τη σύνθεση τεχνολογιών απομακρυσμένης ανίχνευσης με την τοπική οικολογική γνώση (LEK) για την παρακολούθηση της δυναμικής των βοσκοτόπων, εστιάζοντας στην περιοχή Naryn του Κιργιστάν. Ακολουθεί μια εκτενής περιγραφή του άρθρου.

Εισαγωγή

Το άρθρο αναδεικνύει τη σημασία της συνδυαστικής χρήσης τεχνολογιών απομακρυσμένης ανίχνευσης και τοπικής οικολογικής γνώσης (τοπική οικολογική γνώση) για την παρακολούθηση της δυναμικής των βοσκοτόπων, εστιάζοντας στην περιοχή Naryn του Κιργιστάν. Η υποβάθμιση των βοσκοτόπων είναι ένα παγκόσμιο πρόβλημα που επηρεάζει σχεδόν 500 εκατομμύρια ανθρώπους, οι οποίοι εξαρτώνται από την κτηνοτροφία για την επιβίωσή τους και την οικονομική τους ασφάλεια. Οι συγγραφείς επισημαίνουν ότι η υποβάθμιση αυτή οφείλεται σε πολλούς παράγοντες, όπως η υπερβόσκηση και οι κλιματικές αλλαγές, οι οποίες καθιστούν δύσκολη την κατανόηση της σχέσης μεταξύ ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και φυσικών φαινομένων.

Η μελέτη εστιάζει στην ανάγκη για αξιόπιστα δεδομένα που θα επιτρέψουν την ακριβή εκτίμηση της κατάστασης των βοσκοτόπων. Οι δορυφορικές εικόνες MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των τάσεων βλάστησης μέσω δεικτών όπως ο NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Ωστόσο, οι συγγραφείς αναγνωρίζουν ότι η απομακρυσμένη ανίχνευση από μόνη της δεν παρέχει μια πλήρη εικόνα, καθώς οι κοινωνικές και πολιτισμικές διαστάσεις της διαχείρισης των βοσκοτόπων είναι εξίσου σημαντικές.

Η τοπική οικολογική γνώση προσφέρει πληροφορίες που προέρχονται από τις εμπειρίες και τις παρατηρήσεις των τοπικών κοινοτήτων, οι οποίες συχνά έχουν μακροχρόνια σχέση με το περιβάλλον τους. Η συμμετοχική χαρτογράφηση χρησιμοποιείται ως μέθοδος για να ενσωματωθούν αυτές οι γνώσεις στη διαδικασία παρακολούθησης. Οι συγγραφείς υπογραμμίζουν ότι η συνεργασία μεταξύ επιστημονικών δεδομένων και τοπικής οικολογικής γνώσης μπορεί να προσφέρει μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση της υποβάθμισης των βοσκοτόπων, ειδικά σε περιοχές όπου τα δεδομένα είναι περιορισμένα.

Το άρθρο θέτει τρεις βασικές ερευνητικές ερωτήσεις: Αν οι τάσεις του NDVI υποστηρίζουν τις θεωρίες σχετικά με τη μείωση της παραγωγικότητας των βοσκοτόπων. Αν οι τάσεις του NDVI παραμένουν μετά τον έλεγχο των κλιματικών επιδράσεων. Ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ της τοπικής οικολογικής γνώσης και της απομακρυσμένης ανίχνευσης στην καταγραφή των προτύπων μείωσης της παραγωγικότητας των βοσκοτόπων. Αυτή η εισαγωγή θέτει το πλαίσιο για τη μελέτη, τονίζοντας τη σημασία της ενσωμάτωσης διαφορετικών πηγών γνώσης για την αποτελεσματική διαχείριση των φυσικών πόρων και την αντιμετώπιση των προκλήσεων που σχετίζονται με την υποβάθμιση των βοσκοτόπων στην περιοχή του Κιργιστάν.

Μεθοδολογία

Τοποθεσία της περιφέρειας Naryn, με ένδειξη του εδάφους και της πόλης Naryn, καθώς και του μετεωρολογικού σταθμού. . (Για την ερμηνεία των αναφορών στα χρώματα σε αυτό το υπόμνημα του σχήματος, ο αναγνώστης παραπέμπεται στη διαδικτυακή έκδοση του παρόντος άρθρου). Πηγή: DEM και χαρακτηριστικά εδάφους από SRTM (USGS, 2006a, USGS, 2006b) μέσω του Earth Explorer.

Μεταβολή του NDVI 2000-2015 με τη χρήση του εκτιμητή κλίσης του Seasonal Sen. Τα ένθετα δείχνουν θετικές τάσεις που περιορίζονται κυρίως σε γεωργικά χωράφια κατά μήκος του ποταμού Naryn, με αρνητικές τάσεις που εντοπίζονται στις γύρω λιβαδικές εκτάσεις. Οι τάσεις θεωρούνται σημαντικές εάν p < 0,05 με τη χρήση των δοκιμών Seasonal Kendall. Πηγή: ΕΛ: MODIS NDVI.

Το άρθρο χρησιμοποιεί μια συνδυαστική προσέγγιση που περιλαμβάνει απομακρυσμένη ανίχνευση και τοπική οικολογική γνώση για την παρακολούθηση της δυναμικής των βοσκοτόπων στην περιοχή Naryn του Κιργιστάν. Ακολουθούν οι κύριες πτυχές της μεθοδολογίας:

• Δεδομένα Δορυφορικής Απεικόνισης: Οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν δορυφορικές εικόνες MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) για την περίοδο 2000-2015. Αυτές οι εικόνες χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογιστούν δείκτες βλάστησης, όπως ο NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), που παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την υγεία και την παραγωγικότητα της βλάστησης.

• Στατιστική Ανάλυση: Οι συγγραφείς πραγματοποίησαν στατιστικές αναλύσεις για να εξετάσουν τις τάσεις του NDVI και τις υπολειμματικές τιμές του NDVI μετά την απομάκρυνση των κλιματικών επιδράσεων. Αυτή η διαδικασία τους επέτρεψε να διακρίνουν τις τάσεις που οφείλονται σε κλιματικούς παράγοντες από αυτές που προκαλούνται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως η υπερβόσκηση.

Αναλογικό εμβαδόν πολυγώνων με ανιχνευμένες τάσεις στον NDVI (2000-2015) σε όλες τις κατηγορίες βοσκοτόπων (αριστερά). Η συμπαγής γραμμή υποδηλώνει τη διάμεσο, το πλαίσιο την πρώτη και τρίτο τεταρτημόριο, το εύρος πολλαπλασιασμένο με το με το ενδοτεταρτημοριακό εύρος, και οι τελείες υποδηλώνουν τις ακραίες τιμές. Οι επτά κόκκινοι σταυροί υποδηλώνουν τάσεις στα πολύγωνα που προσδιορίζονται από όπου το ύψος του χόρτου είχε μειώθηκε λόγω της έντονης βόσκησης. Ενσωματωμένος χάρτης στο δεξιά απεικονίζει τα κατά προσέγγιση όρια των ζωνών διαχείρισης βοσκοτόπων (aiyl okmotus)και τα κόκκινα πολύγωνα υποδεικνύουν τις περιοχές που θεωρούνται υπερβόσκηση, όπως εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν από τους διαχειριστές. (Για την ερμηνεία των αναφορών στο χρώμα στο παρόν υπόμνημα του σχήματος, ο αναγνώστης παραπέμπεται στον δικτυακό τόπο έκδοση του παρόντος άρθρου).

• Συμμετοχική Χαρτογράφηση: Χρησιμοποιήθηκε συμμετοχική χαρτογράφηση για να εντοπιστούν περιοχές που οι τοπικοί διαχειριστές θεωρούν υπερβοσκημένες. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει στους ντόπιους να συμβάλλουν στην καταγραφή των γνώσεών τους σχετικά με την κατάσταση των βοσκοτόπων.

• Σύγκριση Δεδομένων: Οι συγγραφείς συγκρίνουν τις τάσεις του NDVI με τις αντιλήψεις των τοπικών διαχειριστών σχετικά με την υποβάθμιση των βοσκοτόπων, προκειμένου να αξιολογήσουν τη σύγκλιση ή τις αποκλίσεις μεταξύ των δύο προσεγγίσεων

Ποσοστιαία έκταση βοσκοτόπων με εντοπισμένες τάσεις στα υπολείμματα MODIS NDVI. Το παχιά γραμμή υποδηλώνει τη διάμεσο, το πλαίσιο το πρώτο και το τρίτο τεταρτημόριο, τα ακροδάκτυλα το εύρος πολλαπλασιασμένο με το ενδοτεταρτημοριακό εύρος, και οι τελείες υποδηλώνουν τις ακραίες τιμές. Οι επτά κόκκινοι σταυροί αντιπροσωπεύουν τις τάσεις στα πολύγωνα που εντοπίστηκαν από τους διαχειριστές των βοσκοτόπων όπου το ύψος του χόρτου είχε (Για την ερμηνεία των αναφορών στο χρώμα σε αυτό το σχήμα ο αναγνώστης παραπέμπεται στη διαδικτυακή έκδοση του παρόντος άρθρου).

Τάσεις 2000-2015 στα υπολείμματα του NDVI, αποτέλεσμα της παλινδρόμησης των ολοκληρωμάτων του NDVI για την εποχή ανάπτυξης με την ανοιξιάτικη AGDD και την ετήσια βροχόπτωση. Το "χωρίς τάση" περιλαμβάνει όλα τα εικονοστοιχεία που πληρούσαν OLS και συσχετίστηκαν σημαντικά με την AGDD ή τη βροχόπτωση με r2 μεγαλύτερο από 0,4. Το ένθετο δείχνει μια εστία αρνητικών τάσεων, με ελάχιστες θετικές τάσεις που ανιχνεύονται σε γεωργικά πεδία.

Τα αποτελέσματα της μελέτης είναι ενδεικτικά της κατάστασης των βοσκοτόπων στην περιοχή:

• Τάσεις Βλάστησης: Οι τάσεις βλάστησης παρουσίασαν ευρεία εξάπλωση, με πτώση στο NDVI που κάλυψε το 24% της περιοχής και πτώση στις υπολειμματικές τιμές του NDVI που κάλυψε το 9% της περιοχής. Αυτό υποδεικνύει ότι οι βοσκότοποι αντιμετωπίζουν σοβαρές προκλήσεις.

• Σύγκριση Αντίληψης και Δεδομένων: Οι αντιλήψεις των τοπικών διαχειριστών σχετικά με την υποβάθμιση των βοσκοτόπων αντανακλούσαν καλύτερα τις τάσεις του NDVI παρά τις κλιματικά ελεγχόμενες υποθέσεις, υποδεικνύοντας ότι οι διαχειριστές είναι πιο ευαίσθητοι στις αλλαγές που σχετίζονται με την υπερβόσκηση.

• Δυνατότητες Συνδυασμού Μεθόδων: Η προσέγγιση αυτή αναδεικνύει τη δυνατότητα συνδυασμού LEK και απομακρυσμένης ανίχνευσης ως αποτελεσματικών εργαλείων παρακολούθησης των βοσκοτόπων, ειδικά σε περιοχές όπου οι διαθέσιμες πληροφορίες είναι περιορισμένες.

• Προτάσεις για Μελλοντική Έρευνα: Οι συγγραφείς προτείνουν ότι η ενσωμάτωση LEK και απομακρυσμένης ανίχνευσης μπορεί να συμβάλει σε πιο ολοκληρωμένες αξιολογήσεις της υποβάθμισης της γης, ιδίως σε περιοχές όπου υπάρχουν αμφισβητήσεις σχετικά με τη διαχείριση των πόρων.

Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τη σημασία της συνεργασίας μεταξύ επιστημονικών δεδομένων και τοπικής γνώσης για την καλύτερη κατανόηση και διαχείριση των βοσκοτόπων, προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι προκλήσεις της υποβάθμισης και της βιωσιμότητας.

Συντελεστές προσδιορισμού για το συνολικό NDVI της περιόδου ανάπτυξης σε παλινδρόμηση με την ανοιξιάτικη AGDD και την προγενέστερη βροχόπτωση.

Συμπεράσματα

Οι συγγραφείς καταλήγουν ότι η συνδυασμένη χρήση τοπικής οικολογικής γνώσης και απομακρυσμένης ανίχνευσης έχει σημαντική αξία για την παρακολούθηση των βοσκοτόπων, ειδικά σε περιοχές όπου οι διαθέσιμες πληροφορίες είναι περιορισμένες. Προτείνουν τη συστηματική ενσωμάτωσή τους στην παρακολούθηση του τοπίου και παρέχουν συμβουλές για τη σύνδεση αυτών των δύο προσεγγίσεων.

• Σημασία Συνδυασμού Δεδομένων

Οι συγγραφείς επισημαίνουν ότι η συνδυαστική χρήση τοπικής οικολογικής γνώσης και απομακρυσμένης ανίχνευσης προσφέρει μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της κατάστασης των βοσκοτόπων. Η τοπική οικολογική γνώση παρέχει πολύτιμες πληροφορίες που δεν μπορούν να αποτυπωθούν μόνο μέσω δορυφορικών δεδομένων, όπως οι τοπικές αντιλήψεις και οι ιστορικές γνώσεις σχετικά με τη χρήση γης.

• Αξιοπιστία και Αντίκτυποι των Δεδομένων

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι αντιλήψεις των τοπικών διαχειριστών σχετικά με την υποβάθμιση των βοσκοτόπων αντανακλούν καλύτερα τις τάσεις που καταγράφονται μέσω του NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) παρά τις κλιματικά ελεγχόμενες υποθέσεις. Αυτό υποδεικνύει ότι οι τοπικοί διαχειριστές είναι πιο ευαίσθητοι στις αλλαγές που σχετίζονται με την υπερβόσκηση, γεγονός που ενισχύει την αξιοπιστία της τοπικής οικολογικής γνώσης ως πηγή γνώσης.

• Προβλήματα Υποβάθμισης

Η έρευνα αναδεικνύει ότι η υποβάθμιση των βοσκοτόπων είναι ένα σοβαρό πρόβλημα στην περιοχή Naryn του Κιργιστάν, με πτώσεις στο NDVI να καλύπτουν το 24% της περιοχής. Οι συγγραφείς τονίζουν ότι η κατανόηση των αιτίων αυτής της υποβάθμισης απαιτεί μια πολυδιάστατη προσέγγιση που συνδυάζει δεδομένα από διαφορετικές πηγές.

• Προτάσεις για Μελλοντική Έρευνα

Οι συγγραφείς προτείνουν ότι η ενσωμάτωση τοπική οικολογική γνώση και απομακρυσμένης ανίχνευσης θα πρέπει να γίνεται πιο συστηματικά και επίσημα στην παρακολούθηση τοπίων. Επισημαίνουν την ανάγκη για περαιτέρω έρευνα σχετικά με την αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο προσεγγίσεων, προκειμένου να βελτιωθεί η κατανόηση της υποβάθμισης της γης και να ενισχυθούν οι στρατηγικές διαχείρισης.

• Εφαρμογή σε Άλλες Περιοχές

Το άρθρο αναγνωρίζει ότι η προσέγγιση αυτή μπορεί να είναι χρήσιμη και σε άλλες περιοχές του κόσμου όπου υπάρχουν περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με τη διαχείριση φυσικών πόρων. Η ενσωμάτωσή τους μπορεί να συμβάλει σε πιο ενημερωμένες και αποτελεσματικές στρατηγικές διαχείρισης.