Μια αναδρομή σε μια δεκαετία πυρκαγιών

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 15:19, 23 Μαρτίου 2016

Εικόνα 1 - Δορυφορικά όργανα παρατήρησαν μεγάλες ενεργές πυρκαγιές στο Τέξας φέτος τον Απρίλιο. Στα βόρεια, οι γεωργικές πυρκαγιές σημαδεύουν το τοπίο σε όλη την Οκλαχόμα και το Κάνσας. Οι φωτεινότερες πυρκαγιές, όπως παρατηρήθηκαν από το όργανο MODIS, εμφανίζονται με πορτοκαλί και κίτρινο. (Πηγή: NASA)

Εικόνα 2 - Η Αφρική βιώνει την πιο εκτεταμένη καύση από οποιαδήποτε άλλη περιοχή του κόσμου. Τον Ιούλιο του τρέχοντος έτους εκτεταμένες πυρκαγιές κάλυψαν μεγάλο μέρος της ηπείρου. Οι φωτεινότερες πυρκαγιές, όπως παρατηρήθηκαν από το όργανο MODIS, εμφανίζονται με πορτοκαλί και κίτρινο. (Πηγή: NASA)

Εικόνα 3 - Ενώ ένα μεγάλο μέρος της ηπείρου παρέμεινε καλυμμένο με χιόνι, η άνοιξη επέφερε εκτεταμένη καύση γεωργικών υλικών στη νοτιοανατολική Ασία τον Μάρτιο του 2010. Οι φωτεινότερες πυρκαγιές, όπως παρατηρήθηκαν από το όργανο MODIS, εμφανίζονται με πορτοκαλί και κίτρινο. (Πηγή: NASA)

Εικόνα 4 - Εκτεταμένες πυρκαγιές σε λιβάδια έκαψαν μεγάλα τμήματα του εσωτερικού της Αυστραλίας το 2002. Οι φωτεινότερες πυρκαγιές, όπως παρατηρήθηκαν από το όργανο MODIS, εμφανίζονται με πορτοκαλί και κίτρινο. (Πηγή: NASA)

Για περισσότερο από μια δεκαετία, όργανα στον Terra και στον Aqua, δύο από τις ναυαρχίδες των δορυφόρων παρατήρησης της Γης της NASA, έχουν σαρώσει την επιφάνεια του πλανήτη μας για πυρκαγιές τέσσερις φορές την ημέρα. Τα όργανα, και τα δύο Φασματοραδιόμετρα Απεικόνισης Μέτριας Ανάλυσης (MODIS), έχουν φέρει επανάσταση σε αυτά που οι επιστήμονες γνωρίζουν για τον ρόλο της πυρκαγιάς στην αλλαγή της εδαφοκάλυψης, στις διεργασίες των οικοσυστημάτων και στον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, επιτρέποντας στους ερευνητές να χαρτογραφήσουν τα χαρακτηριστικά και την παγκόσμια κατανομή των πυρκαγιών με αξιοσημείωτη λεπτομέρεια.

Τα δύο όργανα έχουν ανιχνεύσει περισσότερες από 40 εκατομμύρια ενεργές πυρκαγιές και παρατήρησαν σχεδόν 10 δισεκατομμύρια στρέμματα απανθρακωμένης γης κατά τη διάρκεια δεκάδων χιλιάδων τροχιών. Έχουν επεκτείνει και βελτιστοποιήσει δεδομένα περίπου 20 ετών από ένα προηγούμενο όργανο – το Προηγμένο Ραδιόμετρο Πολύ Υψηλής Ανάλυσης (AVHRR) – το οποίο ήταν προσαρμοσμένο σε μια σειρά μετεωρολογικών δορυφόρων πολικής τροχιάς που διηύθυνε η Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA).

Η μοναδική και ολοκληρωμένη άποψη των πυρκαγιών που προσφέρει το MODIS είναι διαφορετική από αυτή που μπορούν να προσφέρουν τα αεροσκάφη ή η έρευνα πεδίου. «Τα δεδομένα MODIS έδωσαν τη δυνατότητα για μια τεράστια ποσότητα νέας έρευνας των πυρκαγιών και θα προκύψουν περισσότερα στο μέλλον καθώς τα αρχεία επεκτείνονται», είπε ο Chris Justice, ένας επιστήμονας του Πανεπιστημίου Μέριλαντ που ήταν επικεφαλής της προσπάθειας να χρησιμοποιηθούν τα όργανα MODIS για την παρακολούθηση πυρκαγιών. «Είναι σημαντικό να διατηρήσουμε τα μακροπρόθεσμα αρχεία ενεργών πυρκαγιών και καμένων εκτάσεων που δημιούργησε το MODIS και να τα συνεχίσουμε με NPP VIIRS, αν θέλουμε να κατανοήσουμε πού και πώς οι πυρκαγιές αντιδρούν στην κλιματική αλλαγή και στις δραστηριότητες ενός αυξανόμενου ανθρώπινου πληθυσμού», είπε.

Κατά την τελευταία δεκαετία, τα δύο όργανα MODIS όχι μόνο έχουν χαρτογραφήσει την παγκόσμια κατανομή των πυρκαγιών με πρωτοφανή λεπτομέρεια, αλλά έχουν παραγάγει και δεδομένα που έχουν οδηγήσει σε σημαντικές προόδους σε τομείς όπως η επιστήμη του κλίματος, η δημόσια υγεία και η διαχείριση πυρκαγιών.

Χαρτογράφηση: Η γεωγραφία της πυρκαγιάς

Πριν τα AVHRR και MODIS, οι επιστήμονες δεν είχαν τη δυνατότητα χαρτογράφησης της παγκόσμιας κατανομής πυρκαγιών. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, ο Καναδάς και ορισμένες χώρες στην Ευρώπη διέθεταν αρκετά ισχυρά συστήματα παρακολούθησης των πυρκαγιών που χρησιμοποιούσαν δίκτυα πύργων πυρκαγιάς και παρακολούθηση με αεροσκάφη, αλλά μεγάλα τμήματα του κόσμου είχαν ελάχιστη ή καμία δυνατότητα παρακολούθησης. Ακόμη και στις Ηνωμένες Πολιτείες υπήρχαν τεράστια κενά σε απομακρυσμένες περιοχές της Δύσης και σε μεγάλο μέρος της Αλάσκα.

Όλα αυτά άρχισαν να αλλάζουν το 1980 όταν στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα ο επιστήμονας Jeff Dozier και ο επιστήμονας της NOAA Michael Matson παρατήρησαν για πρώτη φορά μια σειρά από μικροσκοπικά λευκά στίγματα πάνω σε μια εικόνα του Περσικού Κόλπου τραβηγμένη από ένα όργανο AVHRR σε έναν δορυφόρο της NOAA. «Τα εν λόγω στίγματα αποδείχθηκε ότι ήταν η θερμική υπογραφή των εκλάμψεων φυσικού αερίου από κοιτάσματα πετρελαίου», είπε ο Dozier. Οι εκλάμψεις φυσικού αερίου ήταν οι πρώτες ενεργές πυρκαγιές που ανιχνεύθηκαν απ’ το διάστημα και η μαθηματική μέθοδος που επινόησε ο Dozier για την ανίχνευσή τους αποτελεί θεμέλιο της μεθόδου που χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα.

Η ανακάλυψη του Dozier εγκαινίασε μια καινούργια εποχή νέων ερευνών βασισμένων σε δορυφόρους. Μέσα σε λίγα χρόνια, οι επιστήμονες είχαν χρησιμοποιήσει δορυφόρους για την ανίχνευση πυρκαγιών εκτός των στατικών εκλάμψεων. Σύντομα, μια μικρή ομάδα ερευνητών ανίχνευε χιλιάδες πυρκαγιές την ημέρα με AVHRR.

Ωστόσο, το AVHRR δεν είχε σχεδιαστεί για την παρακολούθηση πυρκαγιών και είχε μια σειρά από αδυναμίες. Δεν μπορούσε, για παράδειγμα, να εντοπίσει πυρκαγιές ιδιαίτερα καλά· του διέφευγαν πολλές πυρκαγιές σε περιοχές με θερμά ή ιδιαίτερα ανακλαστικά υπόβαθρα· και δεν μπορούσε να κάνει διάκριση μεταξύ πυρκαγιών που σιγόκαιγαν και έκαιγαν δυναμικά.

Η εκτόξευση του πρώτου οργάνου MODIS το 1999 και ενός δεύτερου το 2002, τα οποία είχαν σχεδιαστεί ειδικά για να έχουν δυνατότητες παρακολούθησης πυρκαγιών, ήταν ένα σημαντικό τεχνολογικό άλμα προς τα εμπρός. Ως αποτέλεσμα, κατά την τελευταία δεκαετία τα δύο αυτά όργανα έχουν χαρτογραφήσει πυρκαγιές με ακρίβεια που ξεπερνά κατά πολύ αυτή που μπορεί να προσφέρει η AVHRR.

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου έχουν προκύψει εντυπωσιακά μοτίβα από τα δεδομένα MODIS. «Δεν είναι υπερβολή να αποκαλέσουμε τη Γη πλανήτη των πυρκαγιών», είπε ο Justice. «Μια συνηθισμένη ημέρα του Αυγούστου, το MODIS ανιχνεύει συνήθως γύρω στις 10.000 ενεργές πυρκαγιές σε όλο τον κόσμο». Το 30 τοις εκατό της επιφάνειας του εδάφους επηρεάζεται από τη φωτιά. Και κατά τη διάρκεια κάθε δεδομένου έτους, έχει δείξει το MODIS, περίπου τρία τοις εκατό της επιφάνειας της γης παγκοσμίως έχει σαφή σημάδια καψίματος ορατά απ’ τους δορυφόρους.

Ένα απ’ τα πιο αξιοσημείωτα μοτίβα που προκύπτουν είναι η απόλυτη αφθονία καύσης που λαμβάνει χώρα στην Αφρική. Το MODIS έχει αποδείξει ότι περίπου το 70 τοις εκατό των πυρκαγιών στον κόσμο λαμβάνει χώρα στην Αφρική και πάνω απ’ το 50 τοις εκατό ης συνολικής έκτασης που κάηκε κατά τις τελευταίες δύο δεκαετίες ήταν σε αυτή την ήπειρο, σε μεγάλο βαθμό λόγω της εκτεταμένης καύσης λιβαδιών στη σαβάνα κατά τη διάρκεια της περιόδου ξηρασίας.

Οι εικόνες του MODIS δείχνουν επίσης ότι και άλλα μέρη του κόσμου – όπως η νοτιοανατολική Ασία, η Πεδιάδα των ποταμών Γάγγη και Ινδού, η ανατολική Ευρώπη και τα τροπικά δάση της Ινδονησίας και της Αμαζονίας – βιώνουν τακτικά εποχές καύσης που συνδέονται με γεωργικές πρακτικές, αλλά σε καμία από αυτές τις περιοχές ο σκοπός της καύσης δε συναγωνίζεται αυτό που συμβαίνει στις αφρικανικές σαβάνες.

Η υψηλή ποιότητα και η συνεχής φύση των αρχείων MODIS επέτρεψε στους επιστήμονες να ξεκινήσουν την έρευνα για μακροπρόθεσμες τάσεις. «Τα αρχεία δέκα ετών δεν είναι αρκετά μεγάλα για να πούμε ότι βλέπουμε μια πραγματική τάση, το MODIS μας έχει δώσει μερικές ενδιαφέρουσες ενδείξεις σχετικά με την κατεύθυνση την οποία φαίνεται να ακολουθούμε», δήλωσε ο Louis Giglio, ένας επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ που έχει παίξει ηγετικό ρόλο στην προώθηση των επιστημονικών αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση πυρκαγιών και την επεξεργασία των δεδομένων MODIS.

Συνολικά, οι δορυφόροι δείχνουν ότι η έκταση που καίγεται σε όλο τον κόσμο έχει μειωθεί κατά δέκα τοις εκατό τα τελευταία 14 χρόνια, μια μείωση που εν μέρει οφείλεται στο γεγονός ότι ένα ισχυρό El Niño στα τέλη της δεκαετίας του 1990 αύξησε τους αριθμούς των πυρκαγιών σε ένα τεχνητά υψηλό επίπεδο. «Επίσης, η επίμονη ξηρασία σε ορισμένες επιρρεπείς σε πυρκαγιές περιοχές της Αφρικής και της Αυστραλίας, πιθανότατα εξαιτίας της υπερθέρμανσης του πλανήτη, έχει αφήσει κάποιες περιοχές με λίγα υλικά για κάψιμο», εξήγησε ο Luigi Boschetti, ένας ερευνητής του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ που υπήρξε επικεφαλής της προσπάθειας ανάπτυξης των μαθηματικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση σημαδιών από φωτιές.

Αντιθέτως, το MODIS έχει δείξει ότι συγκεκριμένες περιοχές του κόσμου, όπως οι δυτικές περιοχές της Βόρειας Αμερικής και τα αρκτικά δάση του Καναδά και της Ρωσίας, έχουν δει αυξήσεις στις μεγάλες πυρκαγιές κατά την τελευταία δεκαετία. Φέτος, για παράδειγμα, η Νοτιοδυτική Αμερική έχει βιώσει μια ιστορική περίοδο πυρκαγιών που έχει δημιουργήσει μερικές από τις πιο εκτεταμένες πυρκαγιές που έχουν καταγραφεί στο Τέξας και στην Αριζόνα.

Κλιματική αλλαγή: Αιτία και συνέπεια

Για να κατανοήσουμε το κλίμα, είναι σημαντικό οι επιστήμονες να καθορίσουν πώς το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια του θερμοκηπίου μετακινούνται μεταξύ του εδάφους, του αέρα και των ωκεανών. Δεδομένου ότι οι πυρκαγιές απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και τα δάση και η βλάστηση κάνουν το αντίθετο, το να γνωρίζουμε τι καίγεται σε όλο τον κόσμο και γιατί είναι κεντρικής σημασίας για την κατανόηση και μοντελοποίηση της κλιματικής αλλαγής.

Πριν την εκτόξευση του MODIS, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι πόσο από το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο που απελευθερωνόταν από φωτιές που άναβαν για την εκχέρσωση περιοχών των τροπικών συνέβαλλε στη συνολική συγκέντρωση αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Τώρα πλέον έχουν χρησιμοποιήσει τα δεδομένα MODIS, σε συνδυασμό με τα δεδομένα ποιότητας του αέρα από άλλα όργανα στον Terra, για να δείξουν ότι περίπου το ήμισυ της συνολικής συμβολής άνθρακα στην ατμόσφαιρα από την αποψίλωση των δασών πραγματοποιείται με τη μορφή των εκπομπών από πυρκαγιές.

«Το MODIS υπήρξε απολύτως κρίσιμο στην επισήμανση των παγκόσμιων εκπομπών από πυρκαγιές», δήλωσε ο James Randerson, ειδικός πυρκαγιών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Οι καλύτερες εκτιμήσεις της συχνότητας, της έντασης της καύσης, της περιοχής και του είδους της βλάστησης που κάηκαν – χαρακτηριστικά που συμβάλλουν στον καθορισμό αυτών που οι ειδικοί στις πυρκαγιές αποκαλούν καθεστώτα πυρκαγιάς – υπήρξαν ιδιαίτερα σημαντικές για τη βελτίωση των εκτιμήσεων εκπομπών.

Η τελευταία δεκαετία έρευνας έχει αποδείξει ότι το καθεστώς πυρκαγιάς μιας περιοχής μπορεί να παίζει τεράστιο ρόλο στον καθορισμό του κατά πόσον μια δεδομένη πυρκαγιά προσθέτει τελικά άνθρακα στην ατμόσφαιρα ή όχι. Μερικές από τις περιοχές που καίγονται πιο συχνά, όπως τα λιβάδια της Αφρικής και της Αυστραλίας, συμβάλλουν ελάχιστο ή καθόλου καθαρό άνθρακα στην ατμόσφαιρα, επειδή η βλάστηση αναπτύσσεται και πάλι πολύ γρήγορα.

Ωστόσο, για άλλους τύπους οργανικών υλικών που είναι πιο αργά σε ωρίμανση και τα οποία επίσης καίγονται, όπως τα συμπιεσμένα στρώματα μερικώς σάπιας βλάστησης γνωστής ως τύρφης που σχηματίζεται υπογείως σε ελώδεις περιοχές, η καθαρή συμβολή άνθρακα και άλλων αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα μπορεί να είναι ουσιώδης. Σχεδόν το σύνολο του άνθρακα που αποβάλλεται από μια πυρκαγιά τύρφης στην Ινδονησία, για παράδειγμα, καταλήγει να μείνει στην ατμόσφαιρα επειδή αυτά τα πλούσια σε άνθρακα οικοσυστήματα συχνά αντικαθίστανται με καλλιέργειες που αποθηκεύουν λιγότερο άνθρακα.

Επιπλέον, οι πυρκαγιές τύρφης απελευθερώνουν περίπου δεκαπλάσιο μεθάνιο και πενταπλάσιο διοξείδιο του άνθρακα από τις πυρκαγιές στη σαβάνα. Ως αποτέλεσμα, οι πυρκαγιές στη Ρωσία, στον Καναδά και στην Ινδονησία – χώρες που διαθέτουν κάποιες από τις μεγαλύτερες ποσότητες τύρφης στον κόσμο – συμβάλλουν δυσανάλογα στην κλιματική αλλαγή.

Η άμεση απελευθέρωση αερίων του θερμοκηπίου δεν είναι ο μόνος τρόπος που οι πυρκαγιές μπορούν να επηρεάσουν το κλίμα. Οι πυρκαγιές εκπέμπουν επίσης τεράστιες ποσότητες μικροσκοπικών, αερομεταφερόμενων σωματιδίων που ονομάζονται αερολύματα και μπορούν να διασκορπίζουν ή να απορροφούν το φως του ήλιου, ανάλογα με τη χημική σύστασή τους. Οι δασικές πυρκαγιές είναι παραγωγικοί δημιουργοί τόσο αιθαλωδών σκουρόχρωμων σωματιδίων που ονομάζονται μαύρος άνθρακας και απορροφούν εύκολα ακτινοβολία από τον ήλιο και θερμαίνουν την ατμόσφαιρα, όσο και σωματιδίων με πιο απαλά χρώματα που ονομάζονται οργανικός άνθρακας και έχουν το αντίθετο αποτέλεσμα.

Ο μαύρος άνθρακας είναι ιδιαίτερα ανησυχητικός, εξήγησε ο Randerson, διότι οι ερευνητές έχουν παρατηρήσει ότι καλύπτει επιφάνειες χιονιού και πάγου στην Αρκτική, σκουραίνοντάς τες και κάνοντας τον πάγο να απορροφά περισσότερο ηλιακό φως. Η έρευνα μοντελοποίησης υποδεικνύει ότι ένα σημαντικό τμήμα της τήξεως που παρατηρήθηκε στην Αρκτική κατά τις τελευταίες δεκαετίες μπορεί να είναι αποτέλεσμα του μαύρου άνθρακα και άλλων αερολυμάτων.

Εκτός από την ανάλυση του τρόπου που οι εκπομπές από πυρκαγιές συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή, ένα βασικό σημείο εστίασης για τους επιστήμονες που εργάζονται με το MODIS υπήρξε ο καθορισμός του τρόπου που τα μοτίβα πυρκαγιών μεταβάλλονται καθώς οι παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξάνονται και η κατακρήμνιση αλλάζει. Ο αριθμός των πυρκαγιών, για παράδειγμα, θα αυξηθεί ή θα μειωθεί ως αποτέλεσμα της κλιματικής αλλαγής; Και πώς αυτό επηρεάζεται από αλλαγές στον τρόπο που οι άνθρωποι χρησιμοποιούν και διαχειρίζονται τη γη τους;

«Δεν υπάρχει δυστυχώς κανένας απλός κανόνας. Περιμένουμε να δούμε μια σειρά από αντιδράσεις ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες», δήλωσε ο Randerson. Σε σχετικά υγρές περιοχές που γίνονται ξηρότερες και θερμότερες, όπως τα αρκτικά δάση στη Βόρεια Αμερική και στην Ασία, οι κλιματολόγοι αναμένουν – και έχουν ήδη παρατηρήσει με το MODIS – ενδείξεις ότι πυρκαγιές γίνονται μεγαλύτερες και έχουν μεγαλύτερη ένταση.

Η Amber Soja, μια επιστήμονας πυρκαγιών με έδρα στο Κέντρο Ερευνών Langley της NASA, έχει διεξαγάγει έρευνα πεδίου στη Δημοκρατία της Τούβα στη Σιβηρία για να τεκμηριώσει δορυφορικές μελέτες που δείχνουν ότι οι μεγαλύτερες περίοδοι ξηρασίας έχουν ενισχύσει την ένταση των πυρκαγιών. Αντίστοιχα, οι καύσεις προκαλούν μεγαλύτερη καταστροφή όταν συμβαίνουν. Η Soja έχει δείξει ότι αυτές οι πιο καταστροφικές πυρκαγιές έχουν αρχίσει να βλάπτουν την ανάπτυξη των πευκοδασών μετά τις πυρκαγιές και προκαλούν τη μετάβαση κάποιων περιοχών πευκοδασών στις στέπες που αποθηκεύουν πολύ λιγότερο άνθρακα απ’ την ατμόσφαιρα.

Αντιθέτως, σε άλλες περιοχές όπου η κατακρήμνιση είναι περιορισμένη, όπως στις σαβάνες της Αυστραλίας, οι μεγαλύτερες ξηρασίες μπορεί στην πραγματικότητα να μειώνουν τον αριθμό των δασικών πυρκαγιών, επειδή υπάρχει λιγότερη βλάστηση διαθέσιμη για καύση.

Ποιότητα του αέρα: Τελειοποίηση των προβλέψεων από στήλες καπνού

Πολλά αέρια και σωματίδια αερολυμάτων από τις πυρκαγιές έχουν επίσης μια ισχυρή και καταστροφική επίδραση στην ανθρώπινη υγεία. Οι πυρκαγιές εκπέμπουν ένα φάσμα βλαβερών αερίων, κυρίως μονοξείδιο του άνθρακα και πτητικές οργανικές ενώσεις, που αυξάνουν τα επίπεδα του όζοντος κοντά στην επιφάνεια όπου το άχρωμο αέριο βλάπτει την ανθρώπινη υγεία. Οι πυρκαγιές εκπέμπουν επίσης ένα μείγμα μικροσκοπικών αερομεταφερόμενων σωματιδίων μικρότερων από 2,5 μικρόμετρα που οι ειδικοί στη δημόσια υγεία αποκαλούν PM2.5.

Το μικρό μέγεθος των σωματιδίων καθιστά δυνατή την προώθησή τους βαθιά στους ανθρώπινους πνεύμονες και στην κυκλοφορία του αίματος, όπου μπορούν να επιδεινώσουν μια σειρά από προβλήματα υγείας, όπως το άσθμα, οι καρδιαγγειακές παθήσεις και ο καρκίνος του πνεύμονα.

Η απόδοση των συνεπειών στην παγκόσμια υγεία από τις δασικές πυρκαγιές παραμένει μια ανακριβής επιστήμη, αλλά οι επιστήμονες που χρηματοδοτούνται από τη NASA βρίσκονται στη διαδικασία να χρησιμοποιήσουν το MODIS για να βελτιώσουν τις εκτιμήσεις του συνολικού αριθμού των ζωών που χάνονται από εκπομπές δασικών πυρκαγιών κάθε χρόνο.

Εντωμεταξύ, δορυφορικές παρατηρήσεις έχουν ήδη δείξει ότι οι δασικές πυρκαγιές μπορούν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην ποιότητα του αέρα, ακόμη και χιλιάδες μίλια μακριά. Οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει τις δορυφορικές παρατηρήσεις για να δείξουν ότι οι μεγάλες πυρκαγιές στην Αλάσκα το 2004, για παράδειγμα, σχεδόν διπλασίασαν το όζον σε επίπεδο εδάφους στο Χιούστον.

Ενώ οι πυρκαγιές είναι λιγότερο συχνές στη Βόρεια Αμερική από πολλά άλλα μέρη του κόσμου, περισσότεροι από 90 εκατομμύρια Αμερικανοί ζουν σε περιοχές που υπερβαίνουν τα πρότυπα ασφαλείας της ποιότητας του αέρα που ορίζονται από την Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας (EPA). Σε πολλές από αυτές τις περιοχές, οι στήλες καπνού είτε από καύση γεωργικών υλικών είτε από δασικές πυρκαγιές μπορούν να δημιουργήσουν μεγάλες αιχμές ρύπανσης που ενδέχεται να θέσουν τις περιοχές πάνω από ένα όριο ασφαλείας της ποιότητας του αέρα. Ο EPA βασίζεται σε ένα σύστημα μοντελοποίησης που προβλέπει την κίνηση των στηλών ρύπανσης του αέρα και ονομάζεται μοντέλο Κοινοτικής Πολυκλίμακας Ποιότητας του Αέρα (CMAQ). Μέχρι πριν από λίγα χρόνια, το CMAQ περιλάμβανε μόνο αδρές εκτιμήσεις της συμβολής του καπνού από δασικές πυρκαγιές στο συνολικό πρόβλημα.

«Ένα από τα πιο σημαντικά επιτεύγματα του Προγράμματος Εφαρμοσμένων Επιστημών της NASA ήταν να πείσει την Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας για την αξία της χρησιμοποίησης των δεδομένων πυρκαγιών του MODIS στο μοντέλο CMAQ, το οποίο χρησιμοποιείται για εθνικές αποφάσεις που σχετίζονται με την ποιότητα του αέρα», εξήγησε η Soja, η οποία έχει συνεργαστεί στενά με την EPA για την ενσωμάτωση δεδομένων MODIS στο μοντέλο.

Η συμπερίληψη δεδομένων πυρκαγιών του MODIS σχετικά με τη θέση ενεργών πυρκαγιών έχει βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα του CMAQ να προβλέψει επικίνδυνα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Επιπλέον, οι ειδικοί στις προβλέψεις χρησιμοποιούν σχεδόν πραγματικού χρόνου δεδομένα MODIS για να βελτιώσουν τις εθνικές και τοπικές προβλέψεις σχετικά με την ποιότητα του αέρα. Οι ακριβείς, έγκαιρες προειδοποιήσεις είναι κρίσιμης σημασίας, σημείωσε η Soja, επειδή δίνουν στους ανθρώπους τη δυνατότητα να μειώσουν τον κίνδυνο της έκθεσης σε κακής ποιότητας αέρα περιορίζοντας την υπαίθρια δραστηριότητά τους ή φιλτράροντας τον αέρα τους.

Μπορούν να γίνουν πολλά ακόμα για να βελτιωθεί το μοντέλο. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που εξακολουθεί να έχει το CMAQ, είπε η Soja, είναι η απλότητα της τεχνικής που χρησιμοποιείται σήμερα για την εκτίμηση του ύψους των στηλών καπνού. Μεγάλες, ενεργές πυρκαγιές τείνουν να εκτοξεύουν καπνό πολύ υψηλότερα στην ατμόσφαιρα από ό,τι μικρότερες πυρκαγιές και η λανθασμένη εκτίμηση του ύψους της στήλης οδηγεί σε ανακριβείς προβλέψεις αναφορικά με το πού τελικά καταλήγει ο καπνός.

Η Soja και οι συνάδελφοί της στο Langley επί του παρόντος χρησιμοποιούν δεδομένα από μια σειρά δορυφόρων και οργάνων, συμπεριλαμβανομένου του MODIS, σε μια προσπάθεια να βελτιώσουν τις εκτιμήσεις του CMAQ σχετικά με το ύψος των στηλών. Αναμένει ότι καλύτερα ύψη στηλών, καθώς και πιο ακριβείς εκτιμήσεις των εκπομπών των αγροτικών πυρκαγιών, θα ενσωματωθούν στο μοντέλο της EPA μέσα στα επόμενα δύο χρόνια.

Διαχείριση πυρκαγιών: Αξιοποίηση των δεδομένων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο

Πριν τη θέση σε τροχιά του MODIS, οι διαχειριστές δασών δεν είχαν στη διάθεσή τους την άποψη απ’ το διάστημα που σήμερα πολλοί θεωρούν δεδομένη. «Ζούμε πραγματικά στη χρυσή εποχή της τηλεπισκόπησης και της χαρτογράφησης», είπε ο Everett Hinkley, ειδικός τηλεπισκόπησης στη Δασική Υπηρεσία του Τμήματος Γεωργίας των ΗΠΑ.

Όταν τα αποτελέσματα του MODIS για τις πυρκαγιές αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά, χρειάστηκαν μερικές εβδομάδες για την επεξεργασία τους και να γίνουν δημόσια διαθέσιμα στο Διαδίκτυο. Αφού έγινε σαφής η δυνατότητα χρησιμοποίησης δεδομένων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο και ανταποκρινόμενοι σε αιτήματα από τη Δασική Υπηρεσία, οι ερευνητές στο Goddard και στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ άρχισαν να αναπτύσσουν ένα πακέτο εργαλείων επεξεργασίας δεδομένων που θα καθιστούσε τις παρατηρήσεις του MODIS διαθέσιμες στο κοινό το συντομότερο δυνατόν.

Το επίκεντρο αυτού του συστήματος, το Σύστημα Ταχείας Ανταπόκρισης MODIS, το οποίο αποτελεί πλέον μέρος του Land Atmosphere σχεδόν σε Πραγματικό χρόνο Δυνατότητα για EOS (LANCE), έχει τη βάση του στο Goddard και καθιστά τα χρησιμοποιήσιμα δεδομένα πυρκαγιών διαθέσιμα στο Διαδίκτυο μέσα σε δύο έως τέσσερις ώρες. Το σύστημα αναζητά αυτόματα χαρακτηριστικές υπογραφές πυρκαγιών με βάση τη θερμική ακτινοβολία που εκπέμπεται από τις φλόγες, ελέγχει προσεκτικά τις συνθήκες που μπορούν να προκαλέσουν εσφαλμένες ανιχνεύσεις και επισημαίνει πυρκαγιές.

Όλες οι πυρκαγιές που ανιχνεύονται αναμεταδίδονται μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα από την επεξεργασία στο Goddard, στο Κέντρο Εφαρμογών Τηλεπισκόπησης της Δασικής Υπηρεσίας στη Γιούτα, το οποίο λειτουργεί μια ιστοσελίδα προσαρμοσμένη ειδικά για διαχειριστές δασών. Η ιστοσελίδα δέχεται περίπου δέκα εκατομμύρια επισκέψεις το χρόνο, είπε ο Hinkley. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι ανίχνευσης πυρκαγιάς της NASA διατίθεται σε μια σειρά από σταθμούς εδάφους λήψης δορυφορικών δεδομένων σε όλο τον κόσμο, οι οποίοι παρέχουν τα δεδομένα άμεσα στα εθνικά τους προγράμματα.

Τα δεδομένα σε σχεδόν πραγματικό χρόνο που προσφέρει το MODIS αξιοποιούνται και από διεθνείς οργανισμούς. Ο Οργανισμός Τροφίμων και Γεωργίας των Ηνωμένων Εθνών στη Ρώμη, για παράδειγμα, ξεκίνησε ένα νέο προϊόν την περασμένη χρονιά με την ονομασία Παγκόσμιο Σύστημα Διαχείρισης Πληροφοριών Πυρκαγιάς (GFIMS) που συνδυάζει δορυφορικά δεδομένα με πληροφορίες από άλλες πηγές χρησιμοποιώντας εργαλεία χαρτογράφησης τελευταίας τεχνολογίας, όπως το Google Earth. Το εκσυγχρονισμένο σύστημα, που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ με την υποστήριξη της NASA, προσφέρει στους ανθρώπους στο έδαφος, συμπεριλαμβανομένων και των υπευθύνων για την κινητοποίηση πόρων πυρόσβεσης σε όλο τον κόσμο, λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις θέσεις των ενεργών πυρκαγιών σε σχεδόν πραγματικό χρόνο.

Με το VIIRS στο νέο δορυφόρο NPP που είναι έτοιμο να ξεκινήσει την παροχή στοιχείων σχετικά με τις πυρκαγιές στα λειτουργικά συστήματα τους επόμενους μήνες, οι επιστήμονες στο NOAA και στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ εργάζονται πυρετωδώς για να διασφαλίσουν ότι η μετάβαση στα δεδομένα VIIRS γίνεται ομαλά. «Υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των οργάνων που πρέπει να είμαστε προετοιμασμένοι να χειριστούμε», δήλωσε ο επιστήμονας του NOAA Ivan Csiszar, μέλος της Επιστημονικής Ομάδας NPP της NASA και επικεφαλής της προσπάθειας για τη διασφάλιση της συνέχειας των δεδομένων μεταξύ MODIS και VIIRS. «Αλλά αναμένω ότι το VIIRS θα επεκτείνει το παγκόσμιο αρχείο πυρκαγιών για πολύ καιρό στο μέλλον».

Πηγή: [1]