Χαρτογράφηση Ανενεργών Μεταλλείων στον Αμαζόνιο με Τηλεπισκόπηση: Επίδραση Εποχιακών Πλημμυρών & Εδαφο-Υδρολογική Αξιολόγηση

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 14:23, 16 Φεβρουαρίου 2025

Απόδοση Τίτλου Στα Ελληνικά: Χαρτογράφηση Ανενεργών Μεταλλευτικών Περιοχών στο Δάσος του Αμαζονίου που Επηρεάζονται από Εποχιακές Πλημμύρες: Αξιολόγηση εδαφο-υδρολογικών διεργασιών και δυναμικής ποιότητας με τηλεπισκόπηση και γεωφυσικές τεχνικές

Πρωτότυπος Τίτλος: Mapping deactivated mine areas in the Amazon forest impacted by seasonal flooding: Assessing soil-hydrological processes and quality dynamics by remote sensing and geophysical techniques

Τύπος: Ερευνητική Εργασία – Άρθρο

Συντακτική Ομάδα: Fábio de Carvalho Nasser, Danilo César de Mello, Márcio Rocha Francelino, Marcelo Batista Krause, Herlon de Moura Soares, José A.M. Demattê

Στοιχεία Δημοσίευσης: Επιστημονικό Περιοδικό: Remote Sensing Applications: Society and Environment , Τόμος: 34, 101148, Απρίλιος 2024

Λέξεις Κλειδιά - Keyword: Πρωτότυπο Αρθρο: Radargram, Seasonal flooding area, Mining, Ferralsols, Remote sensing, Proximal sensing, Soil health | Ρανταργράμματα, Εποχιακή πλημμυρισμένη περιοχή, Μεταλλεία, Φερραλισόλια, Τηλεπισκόπηση, Προσεγγιστική ανίχνευση, Υγεία εδάφους

DOI: [1]

Ιστορικό Άρθρου: Διαθέσιμο online: 8 Φεβρουαρίου 2024

URL: [2]

Πλήρης Βιβλιογραφική Αναφορά: Fábio de Carvalho Nasser, Danilo César de Mello, Márcio Rocha Francelino, Marcelo Batista Krause, Herlon de Moura Soares, José A.M. Demattê (2024). Mapping deactivated mine areas in the Amazon forest impacted by seasonal flooding: Assessing soil-hydrological processes and quality dynamics by remote sensing and geophysical techniques. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 34, 101148. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2024.101148

Σύνοψη άρθρου

Οι μεταλλευτικές δραστηριότητες επιφέρουν σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, μεταβάλλοντας τη γεωμορφολογία, τις υδάτινες ροές και τη βιοποικιλότητα. Οι εξορυκτικές διεργασίες οδηγούν σε αλλαγές στην υδρογεωλογία, προκαλώντας εποχιακές πλημμύρες, δημιουργία τεχνητών λιμνών και υποβάθμιση της ποιότητας των εδαφών.

Η παρούσα μελέτη εστιάζει στις επιπτώσεις της εξόρυξης στον Αμαζόνιο, αναλύοντας την αλληλεπίδραση νερού και εδάφους σε εγκαταλελειμμένα ορυχεία όπως το Serra da Onça, Santa Maria, Potosí και 14 de Abril. Για την παρακολούθηση αυτών των περιοχών, χρησιμοποιούνται δορυφορικά δεδομένα (Sentinel-2), γεωραντάρ (GPR) και αισθητήρες πεδίου, μετρώντας παραμέτρους όπως υγρασία εδάφους, θερμοκρασία και φυσικοχημικές ιδιότητες των υδάτων. Οι δείκτες NDWI (Normalized Difference Water Index) και NDMI (Normalized Difference Moisture Index) επιτρέπουν την ποσοτικοποίηση των πλημμυρισμένων εκτάσεων.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι πρώην εξορυκτικές ζώνες παρουσιάζουν υψηλό κορεσμό νερού, μειωμένη γονιμότητα και επιβράδυνση της φυσικής αναγέννησης της βλάστησης. Ο υπερκορεσμός του εδάφους μεταβάλλει τις φυσικοχημικές του ιδιότητες, ενώ οι αναγωγικές διεργασίες επιδρούν αρνητικά στην ποιότητα των υδάτων. Τέλος, η μελέτη αναδεικνύει την ανάγκη για περιβαλλοντική αποκατάσταση, προτείνοντας τη συστηματική παρακολούθηση των πλημμυρικών διεργασιών μέσω τηλεπισκοπικών μεθόδων και GIS. Παράλληλα, υπογραμμίζεται η σημασία κανονιστικών παρεμβάσεων και βιώσιμων στρατηγικών διαχείρισης, ώστε να διατηρηθεί η οικολογική ισορροπία στις επηρεαζόμενες περιοχές.

Εισαγωγή

Η εξόρυξη αποτελεί μια δραστηριότητα με σοβαρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς οδηγεί σε μεταβολές στο έδαφος, τη γεωλογία-γεωμορφολογία και τους υδροφόρους ορίζοντες. Συχνά, οι αλλαγές αυτές οδηγούν σε αύξηση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα, προκαλώντας καταβύθιση εδαφών, δημιουργία τεχνητών υδάτινων σωμάτων, πλημμύρες, καθώς και υποβάθμιση της βλάστησης και της ποιότητας των εδαφών.

Στο πλαίσιο της περιβαλλοντικής αποκατάστασης, η χαρτογράφηση και η παρακολούθηση των εξορυκτικών περιοχών είναι απαραίτητες για τον εντοπισμό των αλλαγών στη στάθμη του νερού και τη δυναμική του εδάφους. Σε αυτό το πλαίσιο, οι τεχνολογίες τηλεπισκόπησης (Remote Sensing – RS) και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) αποτελούν ισχυρά εργαλεία που επιτρέπουν τη χαρτογράφηση μεγάλων περιοχών με ακρίβεια, ταχύτητα και χαμηλό κόστος. Παράλληλα, η συμπληρωματική χρήση γεωφυσικών τεχνικών, όπως το γεωραντάρ (GPR), δίνει τη δυνατότητα ανάλυσης των υπόγειων διεργασιών και της υδρολογικής δυναμικής των εδαφών.

Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στην Αμαζονία της Βραζιλίας, όπου εξετάζονται τέσσερα εγκαταλελειμμένα ορυχεία (Serra da Onça, Santa Maria, Potosí, 14 de Abril). Ο στόχος είναι η ποσοτικοποίηση και η χαρτογράφηση των πλημμυρισμένων περιοχών, καθώς και η ανάλυση των υδρολογικών και εδαφικών διαδικασιών που επηρεάζουν την ποιότητα και τη γονιμότητα του εδάφους. Η μελέτη υποθέτει ότι η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σχετίζεται άμεσα με την παρουσία νερού και μπορεί να ανιχνευθεί μέσω των αισθητήρων. Τέλος, η έρευνα αναδεικνύει την αυξανόμενη εμφάνιση τεχνητών λιμνών που δημιουργούνται από εξορυκτικές δραστηριότητες και υπογραμμίζει τη σημασία της περιβαλλοντικής διαχείρισης και των ρυθμιστικών παρεμβάσεων για την προστασία της περιοχής.

Υλικό και Μέθοδοι

Για τη διερεύνηση της δυναμικής του νερού και των επιπτώσεων της εξόρυξης στο οικοσύστημα του Αμαζονίου, χρησιμοποιήθηκαν συνδυασμένες τεχνικές τηλεπισκόπησης, επιτόπιων μετρήσεων και γεωφυσικών μεθόδων.

Δορυφορικά Δεδομένα: Η ανάλυση βασίστηκε σε Sentinel-2 πολυφασματικά δεδομένα, τα οποία επεξεργάστηκαν για την ανίχνευση πλημμυρισμένων περιοχών και τη μελέτη της υδρολογικής μεταβολής. Χρησιμοποιήθηκαν δείκτες όπως:

- NDWI (Normalized Difference Water Index) → Χαρτογράφηση επιφανειακών υδάτων

- NDMI (Normalized Difference Moisture Index) → Προσδιορισμός κορεσμού εδάφους

Επιτόπιες Μετρήσεις και Γεωφυσικές Μέθοδοι: Στο πεδίο, εγκαταστάθηκαν αισθητήρες εδάφους που κατέγραψαν υγρασία, θερμοκρασία και φυσικοχημικές παραμέτρους του εδάφους. Επιπλέον, εφαρμόστηκε γεωραντάρ (GPR - Ground Penetrating Radar) για την ανίχνευση υπογείων υδροφορέων και μεταβολών στη δομή του εδάφους.

Ανάλυση και Συσχέτιση Δεδομένων: Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης και γεωραντάρ συσχετίστηκαν με τις επιτόπιες μετρήσεις, επιτρέποντας μια ολιστική χαρτογράφηση της υδρογεωλογικής κατάστασης. Η χρήση των GIS συνέβαλε στην οπτικοποίηση των δεδομένων και στη δημιουργία μοντέλων πρόβλεψης για τις επιπτώσεις της εξόρυξης. Η συνδυαστική προσέγγιση επέτρεψε την ακριβή καταγραφή της δυναμικής των πλημμυρικών ζωνών, παρέχοντας πολύτιμες πληροφορίες για την περιβαλλοντική αποκατάσταση και τη διαχείριση των υποβαθμισμένων περιοχών.

Αποτελέσματα

Η ανάλυση των δεδομένων αποκάλυψε σημαντικές μεταβολές στην υδρογεωλογία και στη φυσικοχημική σύσταση των εδαφών στις πρώην εξορυκτικές ζώνες. Οι πλημμυρικές περιοχές που εντοπίστηκαν μέσω των δορυφορικών εικόνων Sentinel-2 επιβεβαιώθηκαν από τις επιτόπιες μετρήσεις και τα γεωφυσικά δεδομένα, αναδεικνύοντας τις επιπτώσεις της εξόρυξης στο περιβάλλον.

Χαρτογράφηση Υδάτινων Ζωνών και Υγρασίας Εδάφους: Οι δείκτες NDWI και NDMI αποκάλυψαν ότι οι πρώην εξορυκτικές ζώνες έχουν υψηλό επίπεδο κορεσμού νερού, γεγονός που συνδέεται με την επιβράδυνση της φυσικής αναγέννησης της βλάστησης. Το έδαφος στις περιοχές αυτές χαρακτηρίζεται από χαμηλή αποστράγγιση και συσσώρευση επιφανειακών υδάτων, οδηγώντας σε πλημμυρικά φαινόμενα.

Φυσικοχημικές Μεταβολές του Εδάφους: Η ανάλυση των δειγμάτων εδάφους έδειξε ότι τα κορεσμένα εδάφη παρουσίασαν μεταβολές στη σύσταση των αργιλικών και ιζηματογενών υλικών, επηρεάζοντας τη γονιμότητα και τη σταθερότητα των εδαφών. Επιπλέον, τα γεωραντάρ (GPR) δεδομένα κατέγραψαν μεταβολές στο υπέδαφος, επιβεβαιώνοντας την παρουσία υπόγειων υδάτων σε βάθη άνω των 50 cm, γεγονός που δυσχεραίνει τη φυσική αποκατάσταση.

Η ανάλυση των δεδομένων γεωραντάρ (GPR) αποκάλυψε σημαντικές μεταβολές στη δομή του υπεδάφους, επιβεβαιώνοντας την παρουσία υπόγειου νερού σε βάθη μεγαλύτερα των 50 cm. Οι υψηλές τιμές ανακλαστικότητας υποδηλώνουν έντονο κορεσμό του εδάφους, γεγονός που σχετίζεται με τη μειωμένη αποστράγγιση και την αυξημένη πιθανότητα πλημμυρών. Στο ορυχείο Potosí 1, οι καταγραφές του GPR έδειξαν συνεχή στρώματα υγρού εδάφους, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τη φυσική αποκατάσταση της περιοχής. Τα ευρήματα αυτά επιβεβαιώνουν τα τηλεπισκοπικά δεδομένα, αποδεικνύοντας ότι η συνδυαστική χρήση GPR και τηλεπισκόπησης μπορεί να προσφέρει ακριβέστερη αποτύπωση της δυναμικής του νερού στις μεταλλευτικές ζώνες.

Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις και Ανάγκη Αποκατάστασης: Η μελέτη έδειξε ότι οι αλλαγές στη θερμοκρασία και την υγρασία του εδάφους επηρεάζουν τη διαδικασία επαναφοράς της φυσικής βλάστησης. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλή υγρασία και η μειωμένη διαπερατότητα του εδάφους δημιουργούν συνθήκες αναγωγικών αντιδράσεων, επηρεάζοντας αρνητικά τη χημική ισορροπία των υπόγειων και επιφανειακών υδάτων

Γενικά, τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι η εξορυκτική δραστηριότητα έχει μακροχρόνιες επιπτώσεις στο οικοσύστημα, καθιστώντας απαραίτητη την παρακολούθηση και τη διαχείριση των υδρολογικών διεργασιών για την αποκατάσταση της περιοχής.