Συμβιβασμοί και συνέργειες μεταξύ βιοενέργειας και οικοσυστημικών υπηρεσιών σε περιθωριακές αγροτικές εκτάσεις...
Από RemoteSensing Wiki
(Νέα σελίδα με 'Συμβιβασμοί και συνέργειες μεταξύ βιοενέργειας και οικοσυστημικών υπηρεσιών σε περιθωριακ...') |
|||
| (2 ενδιάμεσες αναθεωρήσεις δεν εμφανίζονται.) | |||
| Γραμμή 1: | Γραμμή 1: | ||
Συμβιβασμοί και συνέργειες μεταξύ βιοενέργειας και οικοσυστημικών υπηρεσιών σε περιθωριακές αγροτικές εκτάσεις: Μία μέθοδος εκτίμησης βασισμένη στην τηλεπισκόπηση | Συμβιβασμοί και συνέργειες μεταξύ βιοενέργειας και οικοσυστημικών υπηρεσιών σε περιθωριακές αγροτικές εκτάσεις: Μία μέθοδος εκτίμησης βασισμένη στην τηλεπισκόπηση | ||
| - | + | '''Πρωτότυπος τίτλος: ''' Bioenergy and ecosystem services trade-offs and synergies in marginal agricultural lands: A remote-sensing-based assessment method | |
| + | |||
| + | '''Συγγραφείς:''' Davide Longato, Mattias Gaglio, Mirco Boschetti, Elena Gissi | ||
| - | [[category: | + | '''Δημοσιεύθηκε:''' Journal of Cleaner Production |
| + | |||
| + | '''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619325223] | ||
| + | |||
| + | '''Λέξεις-Κλειδιά:''' οικοσυστημικές περιοχές, ανταποδοτικότητα, προσαρμοσμένος δείκτης βλάστησης εδάφους, βιοενέργεια δεύτερης γεννιάς, αγροτικό τοπίο, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, περιβαλλοντικός σχεδιασμός | ||
| + | |||
| + | [[Εικόνα:pa2020_pk_arthro4_eikona1_kapep.jpg|thumb|right|'''Εικόνα1:''' Η επαρχία της Rovigo: τοποθεσία (α), χάρτης χρήσης/κάλυψης γης (b), και περιοχή μελέτης (c)]] | ||
| + | |||
| + | [[Εικόνα:pa2020_pk_arthro4_eikona2_kapep.jpg|thumb|right|'''Εικόνα2:''' Διάγραμμα ροής της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε για την ταυτοποίηση των περιθωριακών αγροτικών γαιών]] | ||
| + | |||
| + | [[Εικόνα:pa2020_pk_arthro4_eikona3_kapep.jpg|thumb|right|'''Εικόνα3:''' Χάρτης ανάλυσης πυκνότητας πυρήνα των περιθωριακών αγροτικών γαιών]] | ||
| + | |||
| + | [[Εικόνα:pa2020_pk_arthro4_eikona4_kapep.jpg|thumb|right|'''Εικόνα4:''' Χάρτης των συμβιβασμών μεταξύ βιομάζας ξυλείας και παροχής τροφής (a) και χάρτης των συμβιβασμών και των συνεργιών μεταξύ βιομάζας από ξυλεία και ΟΕ παρεχόμενες από τη βλάστηση (b) στις περιθωριακές αγροτικές γαίες]] | ||
| + | |||
| + | |||
| + | '''Εισαγωγή''' | ||
| + | |||
| + | Η χαρτογράφηση των περιθωριακών εδαφών είναι σημαντική για τη βιώσιμη ανάπτυξη των αγροτικών περιοχών. Η συγκεκριμένη μελέτη προτείνει μία μέθοδο βασισμένη στην τηλεπισκόπηση για την ανίχνευση περιθωριακών αγροτικών γαιών για την παραγωγή βιομάζας ξυλείας και διερευνά τις πιθανές συσχετίσεις μεταξύ των νέων γαιών ξυλείας, αυτών για παραγωγής τροφής και των παρεχόμενων οικοσυστημικών υπηρεσιών (ΟΕ) από τη βλάστηση. | ||
| + | |||
| + | Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον εν σχέσει με τη βιομάζα ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Η παραγωγή ενέργειας, όμως, από βιομάζα επιφέρει αλλαγές στο τοπίο, ενώ θα πρέπει να ληφθούν υπόψιν και οι αλληλεπιδράσεις της με τους άλλους τομείς των ΟΕ. Επί παραδείγματι, ο ρόλος της βιομάζας είναι ενίοτε ανταγωνιστικός με την παραγωγή τροφής (αφού οι ίδιες εκτάσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε για τον ένα είτε για τον άλλο σκοπό). | ||
| + | Οι μετρικές τοπίου είναι δύο ειδών: συνθετική και ρυθμιστική μετρική. Οι συνηθέστεροι συνθετικοί δείκτες είναι ο δείκτης ποικιλομορφίας του Shannon (SHEI) και η πυκνότητα πλούτου γεωτεμαχίου (PRD). Άλλος δείκτης που χρησιμοποιείται είναι η εντροπία του Shannon, ο οποίος δείχνει την κατανομή της συγκέντρωσης στο χώρο, ο οποίος παίρνει τιμές από 0 (συγκέντρωση σε μία περιοχή) μέχρι 1 (ομοιόμορφη κατανομή σε διάφορες περιοχές). | ||
| + | |||
| + | Για να αντιμετωπίσει αυτόν τον ανταγωνισμό η Ευρωπαϊκή Ένωση πριμοδοτεί την ανάπτυξη δεύτερης γενιάς βιομάζας, καθώς και των συναφών τεχνολογιών. Το σημαντικότερο για τον συγγραφέα πλεονέκτημα της δεύτερης γενιάς βιομάζας ξυλείας είναι το ότι μπορεί να αναπτυχθεί σε πιο υποβαθμισμένους αγρούς και σε περιθωριακές ή εγκαταλειμμένες περιοχές συγκριτικά με τις αντίστοιχες που απαιτούνται για την παραγωγή τροφής. Στο ίδιο μήκος κύματος, ο συγγραφέας παρουσιάζει, εν συνεχεία, μία σωρεία πλεονεκτημάτων από την αξιοποίηση περιθωριακών γαιών για παραγωγή βιομάζας. | ||
| + | |||
| + | Οι τηλεπισκοπικές απεικονίσεις συνεπικουρούν τα μέγιστα στη χαρτογράφηση περιθωριακών γαιών και παρέχουν εποπτεία σε όλες τις χρονικές περιόδους. Η συγκεκριμένη εργασία διαφοροποιείται από άλλες συναφείς στο ότι χρησιμοποιεί τηλεπισκοπικά δεδομένα για τον προσδιορισμό αγροτικών γαιών, υποψήφιων για την ανάπτυξη βιομάζας, στην κλίμακα του γεωτεμαχίου, ενώ παράλληλα διερευνά τις σχέσεις και αλληλεξαρτήσεις της βιομάζας με την παραγωγή τροφής και με άλλες ΟΕ. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | '''Μεθοδολογία''' | ||
| + | |||
| + | Περιοχή μελέτης είναι η επαρχία Rovigo της βόρειας Ιταλίας. Η επαρχία αυτή γεωμορφολογικά είναι μία πλατειά πεδιάδα, περιτριγυρισμένη από δύο ποταμούς. Διαθέτει ημιηπειρωτικό κλίμα με εξάρσεις κυρίως την άνοιξη και το φθινόπωρο. Συνιστά μία έντονα αγροτική περιοχή με περιορισμένες δασικές ή αμιγώς φυσικές εκτάσεις. | ||
| + | |||
| + | Οι αγροτικές περιοχές ταξινομήθηκαν σε τρεις θεματικές κατηγορίες, ανάλογα με την τιμή του δείκτη βλάστησης προσαρμοσμένου για το έδαφος (SAVI): 1) Εγκαταλειμμένες ή χωρίς χρήση αγροτικές γαίες, 2) Δυνητικά άγονοι ή χωρίς διαχείριση αγροί, 3) Ενδεχομένως χαμηλής παραγωγικότητας αγροτικές εκτάσεις. | ||
| + | |||
| + | Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε αναλύεται στα εξής πέντε βήματα: | ||
| + | * Συλλογή δεδομένων | ||
| + | Για το σκοπό αυτόν αξιοποιήθηκαν τόσο δεδομένα από θεματικούς χαρτογράφους (Πληροφοριακό σύστημα γεωτεμαχίων της AVEPA, 2016) όσο και από δορυφόρους (Landsat 8 OLI, 2014-2016). | ||
| + | * Προεπεξεργασία δεδομένων και εξαγωγή θεματικής περιοχής: «Εγκαταλειμμένες ή χωρίς χρήση αγροτικές γαίες» | ||
| + | Στο βήμα αυτό αποκλείστηκαν οι εκτάσεις που βρίσκονταν στο δίκτυο “Natura 2000” καθώς και άλλες μη καλλιεργήσιμες εκτάσεις που δεν πληρούσαν τα κατάλληλα κριτήρια (λ.χ. αποκλείστηκαν οι εκτάσεις που αντιστοιχούσαν σε πολύγωνα επιφάνειας μικρότερης της ελάχιστης προαπαιτούμενης για καλλιέργεια βιομάζας). | ||
| + | * Ανάλυση διαχείρισης αγρών - ανίχνευση των: «δυνητικά άγονων ή χωρίς διαχείριση αγρών» | ||
| + | Στο στάδιο αυτό γίνεται διαφοροποίηση μεταξύ των καλλιεργειών: “δυνητικά άγονοι ή χωρίς διαχείριση αγροί και «διαχειριζόμενοι αγροί». Ένα γεωτεμάχιο θεωρείται ως διαχειριζόμενο όταν διαθέτει καθαρή δυναμική: αναγνωρίζεται από τη βλάστηση που έχει στις κατάλληλες εποχές του χρόνου. | ||
| + | * Ανάλυση παραγωγικότητας αγρών - εκτίμηση των «ενδεχομένως χαμηλής παραγωγικότητας αγροτικών εκτάσεων» | ||
| + | Τα γεωτεμάχια που έδειξαν μία στατιστικά χαμηλότερη τιμή SAVI, σε ανταπόκριση με τον αντίστοιχο πληθυσμό όλων των υπό ανάλυση πεδίων για μία συγκεκριμένη εποχή, θεωρήθηκαν ότι βρίσκονταν σε κατάσταση χαμηλής παραγωγικότητας. | ||
| + | * Συγχώνευση της ανωτέρω πληροφορίας για τη δημιουργία του χάρτη των περιθωριακών αγροτικών περιοχών | ||
| + | |||
| + | Η ανωτέρω πληροφορία συγχωνεύτηκε και διερευνήθηκε η χωρική της κατανομή, η οποία περιγράφηκε με τη μέθοδο ανάλυσης πυρήνα, υπολογισθείσα με το ArcGIS 10.4 χρησιμοποιώντας τη χωρική μεταβλητή του κανόνα του δεξιού χεριού του Silverman. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | '''Αποτελέσματα''' | ||
| + | |||
| + | Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η περιθωριακή αγροτική γη καλύπτει το 1,7% των αγροτικών περιοχών στην επαρχία και περίπου 13,642 MWh το χρόνο δεύτερης γενιάς ενέργειας από βιομάζα μπορεί να παραχθεί στις αγροτικές αυτές περιοχές, ενισχύοντας παράλληλα τις παρεχόμενες ΟΕ από τη βλάστηση και αποφεύγοντας παράλληλα τις υποχωρήσεις εν σχέση με την παραγωγή τροφής. | ||
| + | |||
| + | Ο συγγραφέας επισημαίνει ότι ένα τεράστιο ποσοστό (95,8%) των περιοχών που καλύπτονται από περιθωριακή αγροτική γη θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την παραγωγή δεύτερης γενιάς βιομάζας από ξυλεία δίχως να βλάπτει τις οικοσυστημικές υπηρεσίες που παρέχονται από τη βλάστηση, για μία δυνητική παραγωγή 67,762 MWh ανά έτος. Επιπλέον, η πλειονότητα των γαιών αυτών (74,9%) μπορεί να συνεισφέρει στην ενίσχυση των ανωτέρω οικοσυστημικών υπηρεσιών, παράγοντας δυνητικά ενέργεια 52,952 67,762 MWh ανά έτος, ενώ περίπου το 1/5 αυτών (19,6%) μπορεί να αξιοποιηθεί χωρίς να παρεμποδίσει την παραγωγή τροφής. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
| + | [[category:Ενέργεια]] | ||
Παρούσα αναθεώρηση της 15:51, 12 Φεβρουαρίου 2020
Συμβιβασμοί και συνέργειες μεταξύ βιοενέργειας και οικοσυστημικών υπηρεσιών σε περιθωριακές αγροτικές εκτάσεις: Μία μέθοδος εκτίμησης βασισμένη στην τηλεπισκόπηση
Πρωτότυπος τίτλος: Bioenergy and ecosystem services trade-offs and synergies in marginal agricultural lands: A remote-sensing-based assessment method
Συγγραφείς: Davide Longato, Mattias Gaglio, Mirco Boschetti, Elena Gissi
Δημοσιεύθηκε: Journal of Cleaner Production
Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]
Λέξεις-Κλειδιά: οικοσυστημικές περιοχές, ανταποδοτικότητα, προσαρμοσμένος δείκτης βλάστησης εδάφους, βιοενέργεια δεύτερης γεννιάς, αγροτικό τοπίο, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, περιβαλλοντικός σχεδιασμός
Εισαγωγή
Η χαρτογράφηση των περιθωριακών εδαφών είναι σημαντική για τη βιώσιμη ανάπτυξη των αγροτικών περιοχών. Η συγκεκριμένη μελέτη προτείνει μία μέθοδο βασισμένη στην τηλεπισκόπηση για την ανίχνευση περιθωριακών αγροτικών γαιών για την παραγωγή βιομάζας ξυλείας και διερευνά τις πιθανές συσχετίσεις μεταξύ των νέων γαιών ξυλείας, αυτών για παραγωγής τροφής και των παρεχόμενων οικοσυστημικών υπηρεσιών (ΟΕ) από τη βλάστηση.
Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον εν σχέσει με τη βιομάζα ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Η παραγωγή ενέργειας, όμως, από βιομάζα επιφέρει αλλαγές στο τοπίο, ενώ θα πρέπει να ληφθούν υπόψιν και οι αλληλεπιδράσεις της με τους άλλους τομείς των ΟΕ. Επί παραδείγματι, ο ρόλος της βιομάζας είναι ενίοτε ανταγωνιστικός με την παραγωγή τροφής (αφού οι ίδιες εκτάσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε για τον ένα είτε για τον άλλο σκοπό). Οι μετρικές τοπίου είναι δύο ειδών: συνθετική και ρυθμιστική μετρική. Οι συνηθέστεροι συνθετικοί δείκτες είναι ο δείκτης ποικιλομορφίας του Shannon (SHEI) και η πυκνότητα πλούτου γεωτεμαχίου (PRD). Άλλος δείκτης που χρησιμοποιείται είναι η εντροπία του Shannon, ο οποίος δείχνει την κατανομή της συγκέντρωσης στο χώρο, ο οποίος παίρνει τιμές από 0 (συγκέντρωση σε μία περιοχή) μέχρι 1 (ομοιόμορφη κατανομή σε διάφορες περιοχές).
Για να αντιμετωπίσει αυτόν τον ανταγωνισμό η Ευρωπαϊκή Ένωση πριμοδοτεί την ανάπτυξη δεύτερης γενιάς βιομάζας, καθώς και των συναφών τεχνολογιών. Το σημαντικότερο για τον συγγραφέα πλεονέκτημα της δεύτερης γενιάς βιομάζας ξυλείας είναι το ότι μπορεί να αναπτυχθεί σε πιο υποβαθμισμένους αγρούς και σε περιθωριακές ή εγκαταλειμμένες περιοχές συγκριτικά με τις αντίστοιχες που απαιτούνται για την παραγωγή τροφής. Στο ίδιο μήκος κύματος, ο συγγραφέας παρουσιάζει, εν συνεχεία, μία σωρεία πλεονεκτημάτων από την αξιοποίηση περιθωριακών γαιών για παραγωγή βιομάζας.
Οι τηλεπισκοπικές απεικονίσεις συνεπικουρούν τα μέγιστα στη χαρτογράφηση περιθωριακών γαιών και παρέχουν εποπτεία σε όλες τις χρονικές περιόδους. Η συγκεκριμένη εργασία διαφοροποιείται από άλλες συναφείς στο ότι χρησιμοποιεί τηλεπισκοπικά δεδομένα για τον προσδιορισμό αγροτικών γαιών, υποψήφιων για την ανάπτυξη βιομάζας, στην κλίμακα του γεωτεμαχίου, ενώ παράλληλα διερευνά τις σχέσεις και αλληλεξαρτήσεις της βιομάζας με την παραγωγή τροφής και με άλλες ΟΕ.
Μεθοδολογία
Περιοχή μελέτης είναι η επαρχία Rovigo της βόρειας Ιταλίας. Η επαρχία αυτή γεωμορφολογικά είναι μία πλατειά πεδιάδα, περιτριγυρισμένη από δύο ποταμούς. Διαθέτει ημιηπειρωτικό κλίμα με εξάρσεις κυρίως την άνοιξη και το φθινόπωρο. Συνιστά μία έντονα αγροτική περιοχή με περιορισμένες δασικές ή αμιγώς φυσικές εκτάσεις.
Οι αγροτικές περιοχές ταξινομήθηκαν σε τρεις θεματικές κατηγορίες, ανάλογα με την τιμή του δείκτη βλάστησης προσαρμοσμένου για το έδαφος (SAVI): 1) Εγκαταλειμμένες ή χωρίς χρήση αγροτικές γαίες, 2) Δυνητικά άγονοι ή χωρίς διαχείριση αγροί, 3) Ενδεχομένως χαμηλής παραγωγικότητας αγροτικές εκτάσεις.
Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε αναλύεται στα εξής πέντε βήματα:
- Συλλογή δεδομένων
Για το σκοπό αυτόν αξιοποιήθηκαν τόσο δεδομένα από θεματικούς χαρτογράφους (Πληροφοριακό σύστημα γεωτεμαχίων της AVEPA, 2016) όσο και από δορυφόρους (Landsat 8 OLI, 2014-2016).
- Προεπεξεργασία δεδομένων και εξαγωγή θεματικής περιοχής: «Εγκαταλειμμένες ή χωρίς χρήση αγροτικές γαίες»
Στο βήμα αυτό αποκλείστηκαν οι εκτάσεις που βρίσκονταν στο δίκτυο “Natura 2000” καθώς και άλλες μη καλλιεργήσιμες εκτάσεις που δεν πληρούσαν τα κατάλληλα κριτήρια (λ.χ. αποκλείστηκαν οι εκτάσεις που αντιστοιχούσαν σε πολύγωνα επιφάνειας μικρότερης της ελάχιστης προαπαιτούμενης για καλλιέργεια βιομάζας).
- Ανάλυση διαχείρισης αγρών - ανίχνευση των: «δυνητικά άγονων ή χωρίς διαχείριση αγρών»
Στο στάδιο αυτό γίνεται διαφοροποίηση μεταξύ των καλλιεργειών: “δυνητικά άγονοι ή χωρίς διαχείριση αγροί και «διαχειριζόμενοι αγροί». Ένα γεωτεμάχιο θεωρείται ως διαχειριζόμενο όταν διαθέτει καθαρή δυναμική: αναγνωρίζεται από τη βλάστηση που έχει στις κατάλληλες εποχές του χρόνου.
- Ανάλυση παραγωγικότητας αγρών - εκτίμηση των «ενδεχομένως χαμηλής παραγωγικότητας αγροτικών εκτάσεων»
Τα γεωτεμάχια που έδειξαν μία στατιστικά χαμηλότερη τιμή SAVI, σε ανταπόκριση με τον αντίστοιχο πληθυσμό όλων των υπό ανάλυση πεδίων για μία συγκεκριμένη εποχή, θεωρήθηκαν ότι βρίσκονταν σε κατάσταση χαμηλής παραγωγικότητας.
- Συγχώνευση της ανωτέρω πληροφορίας για τη δημιουργία του χάρτη των περιθωριακών αγροτικών περιοχών
Η ανωτέρω πληροφορία συγχωνεύτηκε και διερευνήθηκε η χωρική της κατανομή, η οποία περιγράφηκε με τη μέθοδο ανάλυσης πυρήνα, υπολογισθείσα με το ArcGIS 10.4 χρησιμοποιώντας τη χωρική μεταβλητή του κανόνα του δεξιού χεριού του Silverman.
Αποτελέσματα
Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η περιθωριακή αγροτική γη καλύπτει το 1,7% των αγροτικών περιοχών στην επαρχία και περίπου 13,642 MWh το χρόνο δεύτερης γενιάς ενέργειας από βιομάζα μπορεί να παραχθεί στις αγροτικές αυτές περιοχές, ενισχύοντας παράλληλα τις παρεχόμενες ΟΕ από τη βλάστηση και αποφεύγοντας παράλληλα τις υποχωρήσεις εν σχέση με την παραγωγή τροφής.
Ο συγγραφέας επισημαίνει ότι ένα τεράστιο ποσοστό (95,8%) των περιοχών που καλύπτονται από περιθωριακή αγροτική γη θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την παραγωγή δεύτερης γενιάς βιομάζας από ξυλεία δίχως να βλάπτει τις οικοσυστημικές υπηρεσίες που παρέχονται από τη βλάστηση, για μία δυνητική παραγωγή 67,762 MWh ανά έτος. Επιπλέον, η πλειονότητα των γαιών αυτών (74,9%) μπορεί να συνεισφέρει στην ενίσχυση των ανωτέρω οικοσυστημικών υπηρεσιών, παράγοντας δυνητικά ενέργεια 52,952 67,762 MWh ανά έτος, ενώ περίπου το 1/5 αυτών (19,6%) μπορεί να αξιοποιηθεί χωρίς να παρεμποδίσει την παραγωγή τροφής.
