Χρήστης:Ichristinakis

Από RemoteSensing Wiki

(Διαφορές μεταξύ αναθεωρήσεων)
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
(Νέα σελίδα με ''''Τίτλος''' A Remote Sensing and GIS Approach to Study the Long-Term Vegetation Recovery of a Fire-Affected Pine Forest in Southern Greece '''Πηγή''' [https:...')
 
Γραμμή 1: Γραμμή 1:
 +
=====
 +
WIKI1
 +
Μια_προσέγγιση_με_τηλεπισκόπηση_και_GIS_για_τη_μελέτη_της_μακροχρόνιας_αποκατάστασης_βλάστησης_μιας_πυρόπληκτης_περιοχής_Δάσου_Πεύκης_στη_Νότια_Ελλάδα
 +
=====
 +
'''Τίτλος'''
'''Τίτλος'''
Γραμμή 208: Γραμμή 213:
σχετικά με φυσικές και ανθρωπογενείς παραμέτρους σε επεξηγηματικά μοντέλα για την ανάκαμψη των
σχετικά με φυσικές και ανθρωπογενείς παραμέτρους σε επεξηγηματικά μοντέλα για την ανάκαμψη των
δασών.
δασών.
 +
 +
=====
 +
WIKI2
 +
Investigating_the_impact_of_Deforestation_on_Microclimate_and_increasing_the_Risk_of_Heat_Stress_using_Satellite_Image_Processing_(Case_Study:_Forests_of_Hiran_Area)
 +
=====
 +
 +
'''Τίτλος'''
 +
 +
Investigating the impact of Deforestation on Microclimate and increasing the Risk of Heat Stress using Satellite Image Processing (Case Study: Forests of Hiran Area)
 +
 +
'''Πηγή'''
 +
 +
[https://isprs-annals.copernicus.org/articles/X-4-W1-2022/315/2023/isprs-annals-X-4-W1-2022-315-2023.pdf Copernicus]
 +
 +
[https://doi.org/10.5194/isprs-annals-X-4-W1-2022-315-2023 doi]
 +
 +
'''Συγγραφείς'''
 +
 +
FJ. Jafarzadeh, A.A. Kakroodi, Y. Erfanifard
 +
 +
=== Εισαγωγή ===
 +
 +
H μελέτη εξετάζει τη σημασία των δασών στη διατήρηση της περιβαλλοντικής ισορροπίας με την
 +
απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα και την παραγωγή οξυγόνου. Η αποψίλωση των δασών
 +
προσδιορίζεται ως μια σημαντική αιτία μείωσης της βιοποικιλότητας, των εκπομπών διοξειδίου του
 +
άνθρακα και των δυσμενών επιπτώσεων, όπως η κλιματική αλλαγή και η απώλεια οικοτόπων. Τα
 +
δεδομένα τηλεπισκόπησης, ιδίως οι δορυφορικές εικόνες, έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για την
 +
παρακολούθηση των αλλαγών στις χρήσεις γης, συμπεριλαμβανομένης της αποψίλωσης των δασών. Η
 +
μελέτη επικεντρώνεται στα βόρεια δάση του Ιράν, κατά την περίοδο από το 1984 έως το 2021,
 +
τονίζοντας την υψηλή αξία τους και τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν λόγω της μετατροπής τους για
 +
διάφορους λόγους. Γίνεται αναφορά σε προηγούμενες έρευνες, καταδεικνύοντας τον παγκόσμιο
 +
αντίκτυπο της αποψίλωσης των δασών στις ανωμαλίες της θερμοκρασίας και στις κλιματικές
 +
συνέπειες. Με χρήση επεξεργασίας δορυφορικών εικόνων Landsat για την αξιολόγηση της
 +
επιφανειακής θερμοκρασίας και της πυκνότητας των δέντρων στα δάση Hiran, που βρίσκονται στα
 +
σύνορα των επαρχιών Gilan και Ardabil και της Δημοκρατίας του Αζερμπαϊτζάν. Απώτερος στόχος
 +
είναι η διερεύνηση της συσχέτισης μεταξύ της αποψίλωσης των δασών, της καταστροφής των δέντρων
 +
και της θερμικής καταπόνησης στην περιοχή. Ο αντίκτυπος αυτής της αποψίλωσης των δασών στο
 +
μικροκλίμα αξιολογήθηκε με τη σύγκριση των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας μεταξύ της υπό
 +
μελέτη περιοχής και μιας περιοχής ελέγχου.
 +
 +
 +
=== Περιοχή Μελέτης ===
 +
 +
Η έρευνα επικεντρώνεται σε μια έκταση 47.590 εκταρίων που βρίσκεται στο βόρειο τμήμα της
 +
Ισλαμικής Δημοκρατίας του Ιράν και εκτείνεται στις επαρχίες Gilan και Ardabil. Η περιοχή αυτή, που
 +
συνορεύει με τη Δημοκρατία του Αζερμπαϊτζάν, αποτελεί μέρος των δασών του Ιράν της Υρκανίας,
 +
που βρίσκονται μεταξύ 48,33 έως 48,50 μοίρες ανατολικού γεωγραφικού μήκους και 38,23 έως 38,26
 +
μοίρες βόρειου γεωγραφικού πλάτους. Τα δάση του Ιράν, συνολικής έκτασης 3.400.000 εκταρίων,
 +
καλύπτουν κυρίως τις βόρειες πλαγιές των βουνών Alborz και τις παράκτιες επαρχίες της Κασπίας
 +
Θάλασσας. Τα υπόλοιπα τρία εκατομμύρια εκτάρια διάσπαρτων δασών βρίσκονται σε άλλα μέρη της
 +
χώρας.
 +
 +
=== Δεδομένα και Μεθοδολογία ===
 +
 +
* Δεδομένα και Εργαλεία Λογισμικού
 +
 +
Η έρευνα χρησιμοποιεί δεδομένα Landsat 4, 5 και 8 από τα έτη 1984, 1994, 2005, 2014 και 2021, μαζί
 +
με μια ταξινομημένη εικόνα χρήσης γης από τον δορυφόρο Sentinel 2. Τα εργαλεία λογισμικού που
 +
χρησιμοποιήθηκαν περιλαμβάνουν το ArcGIS έκδοση 8.10 και το ENVI έκδοση 5.3 για την
 +
επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων και το λογισμικό προγραμματισμού RStudio για τη στατιστική
 +
ανάλυση.
 +
 +
* Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)
 +
 +
O δείκτης κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης (NDVI) είναι ένα απλό γραφικός δείκτης που
 +
χρησιμοποιείται στην τηλεπισκοπική ανάλυση και μετρήσεις για την αξιολόγηση της παρουσίας ή της
 +
απουσίας βλάστησης σε μιας περιοχή. Το εύρος των μεταβολών αυτού του δείκτη κυμαίνεται μεταξύ
 +
+1 και -1.
 +
 +
* Land Surface Temperature (LST)
 +
 +
Κάθε αντικείμενο που έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από μηδέν βαθμούς Kelvin εκπέμπει θερμική
 +
ακτινοβολία και η ενέργεια αυτή εκπέμπεται από αντικείμενα ή την επιφάνεια της γης. Στην παρούσα
 +
μελέτη η LST υπολογίζεται με τη μέθοδο ενός καναλιού.
 +
Το "Shapiro-Wilk" test χρησιμοποιείται ως τεστ προσαρμογής της κανονικής κατανομής για να
 +
προσδιοριστεί εάν τα δεδομένα ακολουθούν ή όχι κανονική κατανομή, με απόρριψη της μηδενικής
 +
υπόθεσης εάν η τιμή P είναι μικρότερη από 0,05.
 +
Το "t-test με δύο ανεξάρτητα δείγματα" συγκρίνει τους μέσους όρους δύο ομάδων ερωτηθέντων που
 +
προέρχονται από τυχαία δείγματα, ανεξάρτητα από την ισότητα του μεγέθους του δείγματος. Το "T-
 +
welch test" είναι συγγενές με το T-test δύο δειγμάτων, αλλά υποθέτει άνισες διακυμάνσεις στους
 +
πληθυσμούς που συγκρίνονται.
 +
 +
=== Αποτελέσματα Ανάλυσης ===
 +
 +
* Υπολογισμός NDVI
 +
 +
Τα σημεία γης συλλέχθηκαν από την περιοχή μελέτης με τη χρήση φορητής συσκευής GPS μιας
 +
συχνότητας (Garmin 12). Συνολικά λήφθηκαν 60 σημεία, με τυχαία δειγματοληψία, από περιοχές με
 +
δενδρώδη βλάστηση και από περιοχές με βοσκότοπους και χορτολιβαδική βλάστηση. Κατά τη
 +
δειγματοληψία λήφθηκε υπόψη η χωρική ανάλυση της εικόνας Landsat (30 μέτρα), με τα σημεία να
 +
λαμβάνονται σε αποστάσεις μικρότερες των τριάντα μέτρων μεταξύ τους. Τα σημεία αυτά
 +
κατηγοριοποιήθηκαν με βάση την πυκνότητα της δενδρώδους κάλυψης, συμπεριλαμβανομένων τόσο
 +
των πυκνών όσο και των αραιών περιοχών. Στο λογισμικό ENVI, οι φασματικές τιμές ανάκλασης των
 +
σημείων συγκρίθηκαν με τη μελετώμενη περιοχή και καθορίστηκε πειραματικά μια τιμή κατωφλίου
 +
για τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης. Στη συνέχεια, η εικόνα του δείκτη επαναταξινομήθηκε
 +
σε δύο κατηγορίες με βάση αυτό το κατώφλι. Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται οι υπολογισμένοι δείκτες
 +
βλάστησης σε μια δεκαετή χρονοσειρά από το 1984 έως το 2021, υποδεικνύοντας τις αλλαγές στην
 +
περιοχή μελέτης.
 +
 +
 +
* Figure 1
 +
 +
 +
* Αλλαγή χρήσης δασικών εκτάσεων
 +
 +
Η μελέτη αποκαλύπτει σημαντική μείωση της δασικής κάλυψης στην περιοχή μελέτης κατά περίπου
 +
2000 εκτάρια από το 1984 έως το 2021. Η μείωση αυτή αποδίδεται κυρίως σε επιτόπιες επισκέψεις,
 +
σημειώνοντας καταστροφή για την κατασκευή βίλας και κατοικιών, μαζί με τη δημιουργία μονοπατιών
 +
επικοινωνίας για την προσβασιμότητα σε αυτές τις τοποθεσίες.
 +
 +
 +
* Table 1
 +
 +
* Figure 2
 +
 +
 +
* Υπολογισμός και αλλαγές LST
 +
 +
Η έρευνα διερευνά τις μέσες μεταβολές της θερμοκρασίας της επιφάνειας της Γης από το 1984 έως το
 +
2021, οι οποίες παρουσιάζονται σε βαθμούς Κέλβιν και βαθμούς Κελσίου. Οι τιμές που υπολογίστηκαν
 +
δείχνουν μια συνολική αύξηση της θερμοκρασίας κατά 0,85 βαθμούς Κελσίου στη μελετώμενη
 +
περιοχή κατά τη συγκεκριμένη περίοδο.
 +
 +
 +
* Table 2
 +
 +
* Figure 3
 +
 +
 +
Για να διακριθούν και να μοντελοποιηθούν οι μεταβολές της θερμοκρασίας που αφορούν ειδικά την
 +
περιοχή μελέτης από τους παγκόσμιους μέσους όρους, επιλέγεται μια περιοχή ελέγχου. Η περιοχή
 +
αυτή, μεγέθους ενός δεκάτου της περιοχής μελέτης, χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς για την
 +
αξιολόγηση των μεταβολών της θερμοκρασίας και των μεταβολών της πυκνότητας των δέντρων.
 +
Aπεικονίζεται η θέση της περιοχής ελέγχου μοντελοποίησης εντός της περιοχής μελέτης, η οποία
 +
επιλέχθηκε για την ελάχιστη καταστροφή των δασών. Στόχος είναι η κατανόηση των μεταβολών της
 +
θερμοκρασίας κατά τα έτη μελέτης και της αναλογίας τους προς τις παγκόσμιες μεταβολές σε αυτή την
 +
επιλεγμένη περιοχή ελέγχου.
 +
 +
 +
* Figure 4
 +
 +
* Figure 5
 +
 +
 +
Aναγνωρίζοντας την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας ως φαινόμενο, για να ελεγχθεί αυτή τη
 +
μεταβλητή, εισάγεται μια περιοχή χωρίς αποψίλωση και κοπή δέντρων ως ομάδα ελέγχου,
 +
συγκρίνοντας την με την περιοχή που μελετήθηκε. Για τις συγκρίσεις πραγματοποιήθηκαν στατιστικές
 +
δοκιμές, συμπεριλαμβανομένων των Shapiro-Wilk, του ανεξάρτητου t-test, του Lune's test και του
 +
ανεξάρτητου t-test του Welch, με τη χρήση του λογισμικού προγραμματισμού Rstudio.
 +
Δεδομένου ότι και οι δύο περιοχές παρουσίασαν κανονική κατανομή σύμφωνα με το τεστ Shapiro-
 +
Wilk, χρησιμοποιήθηκε το ανεξάρτητο t-test για να ελεγχθεί η ισότητα των μέσων θερμοκρασιών
 +
μεταξύ των δύο περιοχών. Το Lon-test χρησιμοποιήθηκε αρχικά για την αξιολόγηση της ισότητας της
 +
διακύμανσης, με την απόρριψη αυτής της υπόθεσης λόγω άνισης διακύμανσης (P-value=0,03145).
 +
Κατά συνέπεια, χρησιμοποιήθηκε το Welch T-test, το οποίο απέρριψε σημαντικά την υπόθεση της
 +
ισότητας των θερμοκρασιών μεταξύ των περιοχών ελέγχου και δοκιμής σε επίπεδο εμπιστοσύνης 99%
 +
(P-value=0,0006944).
 +
Τα αποτελέσματα του τεστ Shapiro-Wilk δείχνουν ότι τα δεδομένα θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου
 +
τόσο για τις περιοχές ελέγχου όσο και για την πειραματική περιοχή έχουν κανονική κατανομή.
 +
 +
=== Συμπεράσματα ===
 +
 +
Η καταστροφή των δασικών εκτάσεων και με τον όρο, η αποψίλωση των δασών έχει μία από τις
 +
ατυχείς συνέπειες της ανθρώπινης παρέμβασης στις στον πλανήτη. Εν τω μεταξύ, τα τελευταία χρόνια,
 +
τα δάση της βόρειας Ιράν, τα οποία έχουν πολύ μεγάλη αξία, έχουν μετατραπεί σε βίλες και δρόμους
 +
λόγω διαφόρων ανθρώπινων λόγων. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν αξιοσημείωτη αύξηση της
 +
θερμοκρασίας στις αποψιλωμένες περιοχές, αναδεικνύοντας τη σημαντική επίδραση της αποψίλωσης
 +
στην αύξηση της θερμοκρασίας και στο μικροκλίμα.

Παρούσα αναθεώρηση της 14:22, 1 Φεβρουαρίου 2024

Πίνακας περιεχομένων

=

WIKI1 Μια_προσέγγιση_με_τηλεπισκόπηση_και_GIS_για_τη_μελέτη_της_μακροχρόνιας_αποκατάστασης_βλάστησης_μιας_πυρόπληκτης_περιοχής_Δάσου_Πεύκης_στη_Νότια_Ελλάδα

=

Τίτλος

A Remote Sensing and GIS Approach to Study the Long-Term Vegetation Recovery of a Fire-Affected Pine Forest in Southern Greece

Πηγή

mdpi

doi

Συγγραφείς

Foula Nioti, Fotios Xystrakis, Nikos Koutsias, Panayotis Dimopoulos

Εισαγωγή

Η μελέτη και η διαχείριση οικοσυστημάτων επιρρεπών σε πυρκαγίες εξαρτάται άμεσα απο το δυναμικό αναγέννησης και την δυνατότητα ανάκτησης των διαφόρων τύπων βλάστησης εντός αυτών. Στην παρούσα μελέτη, αξιολογείται η ανάκτηση της βλάστησης σε δασικές εκτάσεις Τραχείας Πεύκης (Pindus brutia) μετά από την πυρκαγιά του 1983 στο νησί Κάρπαθος που βρίσκεται στο νοτιοανατολικό Αίγαίο, Ελλάδα, με κύριους στόχους (α) για τον εντοπισμό των περιβαλλοντικών παραμέτρων που θα μπορούσαν να συμβάλουν στην ανάκτηση των δασικών εκτάσεων P. brutia που κάηκαν και (β) για τον προσδιορισμό των αλλαγών κάλυψης γης (1982–2009) που σχετίζονται με αυτό το συμβάν πυρκαγιάς. Υπολογίστηκαν και συγκρίθηκαν οι δείκτες NDVI και NBR καθώς και θεματικοί χάρτες αλλαγών κάλυψης γης λίγους μήνες μετά την πυρκαγιά, το 1984 και μετά από σχεδόν 30 χρόνια το 2012, ενώ αναλύθηκε η επορροή διαφόρων περιβαλλοντικών παραγόντων. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντική ανάκαμψη, αλλά και ότι ορισμένες δασικές εκτάσεις μετατράπηκαν σε θαμνώδη βλάστηση. Το υψόμετρο, η κλίση, η ακτινοβολία και η φυσιογνωμία πριν από την πυρκαγιά είχαν επιρροή στην ανάκτηση, με το υψόμετρο και την κλίση να εξηγούν τις αλλαγές στους δορυφορικούς δείκτες. Η Pinus brutia έδειξε καλή δυνατότητα ανάκτησης μετά την πυρκαγιά σε περιοχές με αυξημένη διαθεσιμότητα υγρασίας.

Περιοχή Μελέτης

Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο νησί της Κάρπαθου στο Ανατολικό Αιγαίο, όπου μια μεγάλη πυρκαγιά το 1983 έκαψε 4475 εκτάρια δασικής έκτασης Pinus brutia, μαζί με άλλους τύπους βλάστησης όπως τα φρύγανα. Η ουλή πυρκαγιάς, που περιγράφεται μεταξύ 27 ° 7'25.9Ε -35 ° 38'12.3N (νοτιοδυτικά) και 27 ° 13'5.6'E -35 ° 45'19.7N (βορειοανατολικά), περιλαμβάνει άκαμπτη μπαλώματα εντός της γενικής καμένης περιμέτρου. Η Κάρπαθος, στη θερμομεσογειακή κλιματική ζώνη, έχει υψόμετρα που κυμαίνονται από 0 έως 684 m. Το μεσογειακό κλίμα του νησιού περιλαμβάνει μια ξηρή περίοδο από τα μέσα Μαρτίου έως τα μέσα Οκτωβρίου. Η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 386,7 mm, η μέση ετήσια θερμοκρασία 19,4 ° C, ελάχιστη θερμοκρασία ψυχρότερου μήνα 0,8 ° C και μέγιστη θερμοκρασία θερμοκρασίας 45 ° C. Το γεωλογικό υπόστρωμα αποτελείται από σκληρό ασβεστόλιθο και φλύσχη.


  • Φιγθρε 1

Δεδομένα

  • Ουλή Πυρκαγιάς

Για την πυρκαγιά του 1983, δεν ήταν προσβάσιμος ακριβής, λεπτομερής χάρτης της καμένης περιοχής, μόνο ένα γενικό σκίτσο της περιμέτρου του εγκαύματος με περιορισμένες χωρικές πληροφορίες, ειδικά για άκαυστα μπαλώματα, το οποίο διορθώθηκε ώστε να προσδιοριστεί χωρικά η ουλή της πυρκαγιάς με την βοήθεια δορυφορικών εικόνων LANDSAT του 1984 και πολυχρονικά δορυφορικά δεδομένα αρχειοθετημένα από το USGS LANDSAT.

  • Περιβαλλοντικοί Παράγοντες

Για την αξιολόγηση της επίδρασης του φυσικού περιβάλλοντος στην ανάκτηση μετά την πυρκαγιά της δασικής βλάστησης P. brutia, εξετάστηκαν διάφορες μεταβλητές. Αυτά περιελάμβαναν υψόμετρο, όψη, κλίση, γεωλογικό υπόστρωμα, δεδομένα εδάφους, ηλιακή ακτινοβολία και απόσταση από το υδρογραφικό δίκτυο. Το υψόμετρο προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο (30 m DEM). Το DEM χρησίμευε επίσης για την εκτίμηση της κλίσης και της όψης της κλίσης. Οι πληροφορίες για το γεωλογικό υπόστρωμα και το βάθος του εδάφους ελήφθησαν από γεωλογικούς και εδαφικούς χάρτες 1:50.000. Η πλησιέστερη απόσταση από το υδρογραφικό δίκτυο υπολογίστηκε με χρήση των 30m DEM και ArcGIS Hydrology Tools. Η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία υπολογίστηκε λαμβάνοντας υπόψη τις κλίσεις, τον προσανατολισμό και την ανάγλυφη σκίαση. Υπολογίστηκαν επίσης αποστάσεις από κάθε σημείο δειγματοληψίας μέχρι την πλησιέστερη άκαυστη τοποθεσία και άκαυτο πευκοδάσος. Όλες αυτές οι μεταβλητές προσδιορίστηκαν για κάθε σημείο δείγματος στον δειγματοληπτικό σχεδιασμό της περιοχής μελέτης.

  • Κάληψη Γης Πριν και Μετα την Πυρκαγιά

Για να εντοπιστούν οι αποκλίσεις των χαρτών κάλυψης γης μεταξύ πριν και μετά την πυρκαγιά και των περιορισμών των δορυφορικών δεδομένων, αναπτύχθηκε ένα σύστημα ταξινόμησης. Το πρόγραμμα περιλαμβάνει τέσσερις κατηγορίες κάλυψης γης: πυκνό δάσος P. brutia (> 25% κάλυψη), ανοιχτό δάσος P. brutia (< 25% κάλυψη), θαμνώδεις εκτάσεις (με διάσπαρτα δέντρα) και φρύγανα (περιοχές αραιής βλάστησης χωρίς δέντρα ή ψηλούς θάμνους). ). Αυτό το σύστημα εφαρμόστηκε τόσο στους χάρτες βλάστησης πριν όσο και μετά την πυρκαγιά. Για τον χάρτη βλάστησης πριν από την πυρκαγιά, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα πεδίου από το 1981 και δορυφορικές εικόνες LANDSAT από το 1975 και το 1984. Ο χάρτης βλάστησης μετά την πυρκαγιά χρησιμοποίησε δεδομένα κάλυψης εδάφους CORINE 2000 και εικόνες θεματικού χάρτη LANDSAT-5 από το 2008 και το 2009. Στους χάρτες κάλυψης γης πριν και μετά την πυρκαγιά, για να αναδειχθούν οι αλλαγές στην κατανομή της βλάστησης 26 χρόνια μετά την πυρκαγιά, χρησιμοποιήθηκε ένας τακτικός δείκτης για την αξιολόγηση των αλλαγών στις κατηγορίες ανάκτησης, με αποτέλεσμα έναν τελικό χάρτη των αλλαγών της βλάστησης εντός της καμένης περιοχής.

  • Ταβλε 1
  • Δεικτες Βλάστησης

Οι αλλαγές στους δείκτες βλάστησης αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας δεδομένα δορυφορικής τηλεπισκόπησης, συγκεκριμένα τον Δείκτη Κανονικής Διαφοράς Βλάστησης (NDVI) και τον Κανονικό Λόγο Εγκαύματος (NBR) για τις εικόνες LANDSAT του 1984 και του 2012. Αυτοί οι δείκτες βλάστησης χρησιμοποιούνται συνήθως στην τηλεπισκόπηση καμένων περιοχών για τη χαρτογράφηση των ουλών πυρκαγιάς ή την εκτίμηση της σοβαρότητας των εγκαυμάτων, ελαχιστοποιώντας την επίδραση εξωγενών παραγόντων και ενισχύοντας τη συσχέτιση με τις εσωτερικές παραμέτρους βλάστησης.


Στατιστική Ανάλυση και Μεθοδολογία

  • Δειγματοληψία

Επιλέχθηκαν τυχαία 500 σημεία εντός της περιοχής μελέτης χρησιμοποιώντας γενικευμένη τυχαία στρωματοποιημένη δειγματοληψία, με μέγεθος δείγματος ανάλογο με κάθε κατηγορία χρήσεων γης/κάλυψης γης. Έντεκα σημεία εντός των γεωργικών αγρών εξαιρέθηκαν, με αποτέλεσμα ένα τελικό σύνολο δεδομένων 489 σημείων για ανάλυση διασταύρωσης πινάκων. Ένα δευτερεύον σύνολο δεδομένων, που χρησιμοποιήθηκε στην ανάλυση logistic regression, απέκλεισε σημεία στη βλάστηση θάμνων και φρύγανα, συνολικού ύψους 438 σημείων σε πυκνό και ανοιχτό δάσος P. brutia για ανάπτυξη του μοντέλου.

  • Figure 2: IKONOS segmentation and the burnt areas polygons.

Επιπλέον, επιλέχθηκαν 88 ομοιογενή τμήματα ως περιοχές δοκιμής από παγχρωματικές εικόνες IKONOS υψηλής ανάλυσης. Ένας αλγόριθμος τμηματοποίησης, συγκεκριμένα το λογισμικό eCognition® Developer, εφαρμόστηκε στην εικόνα και επιλέχθηκαν οπτικά 88 ομοιογενή τεμάχια.

  • Cross-Tabulation Analysis

Η ανάλυση διασταυρούμενης πινακοποίησης (πίνακες έκτακτης ανάγκης) εφαρμόστηκε για τον εντοπισμό αλλαγών κάλυψης βλάστησης την εξεταζόμενη χρονική περίοδο (προ και μετά την πυρκαγιά βλάστηση) στα 489 σημεία δειγματοληψίας.

  • Logistic Regression

Η ανάκτηση δασών σε πευκοδάση πριν από την πυρκαγιά αναλύθηκε χρησιμοποιώντας binary logistic regression. Οι τακτικές κλάσεις ανάκτησης μετατράπηκαν σε δυαδικές μεταβλητές, με το "1" να δείχνει την ανάκτηση στην κατάσταση πριν από την πυρκαγιά και το "0" να υποδεικνύει διαφορετικά. Η δυαδική λογιστική παλινδρόμηση προέβλεψε την τιμή της μεταβλητής απόκρισης (ανάκτηση) από περιβαλλοντικές επεξηγηματικές μεταβλητές. Το καλύτερο μοντέλο επιλέχθηκε με βάση το κριτήριο BIC, συμπεριλαμβανομένων συνεχών μεταβλητών όπως υψόμετρο, κλίση, όψη, ηλιακή ακτινοβολία, απόσταση από άκαυστα σημεία, απόσταση από άκαυτο δάσος P. brutia και κατηγορικές μεταβλητές όπως βάθος εδάφους, τύπος βράχου και προ -πυρική βλάστηση (πυκνή ή ανοιχτή συστάδες P. brutia). Η απόδοση του μοντέλου αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας την περιοχή κάτω από την καμπύλη χαρακτηριστικών λειτουργίας δέκτη (ROC), υποδεικνύοντας αποδεκτή διάκριση. Η δοκιμή καλής προσαρμογής Hosmer–Lemeshow αξιολόγησε πόσο καλά ταίριαζε το μοντέλο στα δεδομένα. Οι καμπύλες πυκνότητας επιλεγμένων επεξηγηματικών μεταβλητών για τις κατηγορίες ανάκτησης σχεδιάστηκαν για να απεικονιστούν οι διαφορές στη μεταβλητή κατανομή μεταξύ των δύο κατηγοριών ανάκτησης.

  • Αλλαγές Δεικτών Βλάστησης

Για τη μέτρηση της ανάκτησης του οικοσυστήματος, η διαφορά μεταξύ των δεικτών NDVI και NBR χρησιμοποιήθηκε ως μεταβλητή μεσολάβησης. Αυτή η διαφορά υπολογίστηκε για το έτος αμέσως μετά την πυρκαγιά (1984) και το 2012. Μια μεγαλύτερη διαφορά στις τιμές του δείκτη μεταξύ αυτών των περιόδων θεωρείται ότι υποδηλώνει ισχυρότερη ένδειξη υψηλής αναγέννησης ή ανάκαμψης. Οι κατανομές των δεικτών NDVI και NBR για καμένα και άκαυστα έμπλαστρα σχεδιάστηκαν και πραγματοποιήθηκε ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ των τιμών διαφοράς των δεικτών και επιλεγμένων περιβαλλοντικών μεταβλητών.

Αποτελέσματα

  • Αλλαγές Τύπων Βλάστησης - Cross-Tabulation Analysis

Από το 1981 (δύο χρόνια πριν από την πυρκαγιά) έως το 2009 (26 χρόνια μετά την πυρκαγιά), οι αλλαγές στη βλάστηση είναι εμφανείς. Παρατηρήθηκε μείωση στις πυκνές δασικές εκτάσεις (από 54,8% σε 37,4%) και στις ανοιχτές δασικές εκτάσεις (από 34,8% σε 7,8%), που συνοδεύτηκε από αύξηση των θαμνωδών εκτάσεων (από 9,8% σε 37,4%) και των φρουρών (από 0,6% σε 17,4% ). Οι παρατηρούμενες αλλαγές αποκλίνουν σημαντικά από τις αναμενόμενες τιμές, υποδηλώνοντας ότι αυτές οι αλλαγές δεν οφείλονται αποκλειστικά σε τυχαίες τιμές. Αυτό δείχνει ότι ένα σημαντικό μέρος των θαμνωδών εκτάσεων δεν ανέκαμψε 26 χρόνια μετά την πυρκαγιά, αν και σε ορισμένες περιοχές, σημεία που κυριαρχούσαν οι θάμνοι παρουσίασαν μείωση, προάγοντας πιθανώς τη βλάστηση των σπόρων Pinus brutia.

  • Αναγέννηση Pinus brutia - Logistic Regression Analysis

Το μοντέλο δυαδικής λογιστικής παλινδρόμησης, που επικυρώθηκε με δείκτες βλάστησης, υποδεικνύει παράγοντες που επηρεάζουν την ανάκαμψη των πευκοδασών. Εντοπίζονται πέντε σημαντικές μεταβλητές που επηρεάζουν την ανάκαμψη των δασών: "υψόμετρο", "κλίση", "ηλιακή ακτινοβολία", "απόσταση από το υδρογραφικό δίκτυο" και "βλάστηση πριν από την πυρκαγιά". Το μεγάλο υψόμετρο ευνοεί την ανάκαμψη, ενώ οι απότομες πλαγιές, η υψηλή ηλιακή ακτινοβολία, οι μεγάλες αποστάσεις από το υδρογραφικό δίκτυο και οι ανοικτές προ της πυρκαγιάς συστάδες Pinus brutia εμποδίζουν την ανάκαμψη. Οι καμπύλες πυκνότητας απεικονίζουν αξιοσημείωτες διαφορές σε μεταβλητές όπως η "προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία", το "υψόμετρο" και η "κλίση της πλαγιάς" μεταξύ των κλάσεων ανάκαμψης και μη ανάκαμψης.

  • Φιγθρε 3
  • Φιγθρε 4
  • Φιγθρε 5


  • Αλλαγές στους Δείκτες Βλάστησης - Linear Regression

Στην ανάλυση linear regression παρατηρήθηκαν παρόμοια ευρήματα. Το υψόμετρο και η κλίση της πλαγιάς αναδείχθηκαν ως κυρίαρχες και σημαντικές μεταβλητές που επηρεάζουν το μέγεθος της διαφοράς στις τιμές των δεικτών βλάστησης, ενδεικτικές της ανάκαμψης, για τις επιλεγμένες κηλίδες. Η ανάκαμψη, που αντιπροσωπεύεται από μεγάλες διαφορές NDVI και NBR, παρουσίασε θετική συσχέτιση με το υψόμετρο, ενώ παρατηρήθηκε αρνητική σχέση με την κλίση.

Συμπεράσματα

Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν αλλοιωμένα τοπία λόγω της πυρκαγιάς, με μείωση των δασών P. brutia και αύξηση των θαμνώνων.Το υψόμετρο επηρεάζει θετικά την ανάκαμψη των δασικών εκτάσεων, σε συνδυασμό με τους απαιτητικούς σε νερό τύπους βλάστησης που ευνοούνται σε μεγαλύτερα υψόμετρα.Η κλίση της πλαγιάς παίζει καθοριστικό ρόλο, με τις ήπιες πλαγιές να διευκολύνουν τη φυσική αναγέννηση. Η μειωμένη ηλιακή ακτινοβολία συνδέεται με την καλύτερη ποιότητα της περιοχής, ενισχύοντας την αναγέννηση. Η πυκνότητα της βλάστησης πριν από την πυρκαγιά επηρεάζει αρνητικά την ανάκαμψη, ενδεχομένως λόγω της διαθεσιμότητας σπόρων, ενώ η απόσταση από υδρογραφικά δίκτυα επηρεάζει τη δυνατότητα ανάκαμψης. Άλλες εξεταζόμενες μεταβλητές, συμπεριλαμβανομένου του γεωλογικού υποστρώματος και του βάθους του εδάφους, παρουσιάζουν περιορισμένη σημασία. Η μελέτη υποδηλώνει την ανάγκη για περισσότερη έρευνα σχετικά με φυσικές και ανθρωπογενείς παραμέτρους σε επεξηγηματικά μοντέλα για την ανάκαμψη των δασών.

=

WIKI2 Investigating_the_impact_of_Deforestation_on_Microclimate_and_increasing_the_Risk_of_Heat_Stress_using_Satellite_Image_Processing_(Case_Study:_Forests_of_Hiran_Area)

=

Τίτλος

Investigating the impact of Deforestation on Microclimate and increasing the Risk of Heat Stress using Satellite Image Processing (Case Study: Forests of Hiran Area)

Πηγή

Copernicus

doi

Συγγραφείς

FJ. Jafarzadeh, A.A. Kakroodi, Y. Erfanifard

Εισαγωγή

H μελέτη εξετάζει τη σημασία των δασών στη διατήρηση της περιβαλλοντικής ισορροπίας με την απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα και την παραγωγή οξυγόνου. Η αποψίλωση των δασών προσδιορίζεται ως μια σημαντική αιτία μείωσης της βιοποικιλότητας, των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και των δυσμενών επιπτώσεων, όπως η κλιματική αλλαγή και η απώλεια οικοτόπων. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης, ιδίως οι δορυφορικές εικόνες, έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για την παρακολούθηση των αλλαγών στις χρήσεις γης, συμπεριλαμβανομένης της αποψίλωσης των δασών. Η μελέτη επικεντρώνεται στα βόρεια δάση του Ιράν, κατά την περίοδο από το 1984 έως το 2021, τονίζοντας την υψηλή αξία τους και τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν λόγω της μετατροπής τους για διάφορους λόγους. Γίνεται αναφορά σε προηγούμενες έρευνες, καταδεικνύοντας τον παγκόσμιο αντίκτυπο της αποψίλωσης των δασών στις ανωμαλίες της θερμοκρασίας και στις κλιματικές συνέπειες. Με χρήση επεξεργασίας δορυφορικών εικόνων Landsat για την αξιολόγηση της επιφανειακής θερμοκρασίας και της πυκνότητας των δέντρων στα δάση Hiran, που βρίσκονται στα σύνορα των επαρχιών Gilan και Ardabil και της Δημοκρατίας του Αζερμπαϊτζάν. Απώτερος στόχος είναι η διερεύνηση της συσχέτισης μεταξύ της αποψίλωσης των δασών, της καταστροφής των δέντρων και της θερμικής καταπόνησης στην περιοχή. Ο αντίκτυπος αυτής της αποψίλωσης των δασών στο μικροκλίμα αξιολογήθηκε με τη σύγκριση των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας μεταξύ της υπό μελέτη περιοχής και μιας περιοχής ελέγχου.


Περιοχή Μελέτης

Η έρευνα επικεντρώνεται σε μια έκταση 47.590 εκταρίων που βρίσκεται στο βόρειο τμήμα της Ισλαμικής Δημοκρατίας του Ιράν και εκτείνεται στις επαρχίες Gilan και Ardabil. Η περιοχή αυτή, που συνορεύει με τη Δημοκρατία του Αζερμπαϊτζάν, αποτελεί μέρος των δασών του Ιράν της Υρκανίας, που βρίσκονται μεταξύ 48,33 έως 48,50 μοίρες ανατολικού γεωγραφικού μήκους και 38,23 έως 38,26 μοίρες βόρειου γεωγραφικού πλάτους. Τα δάση του Ιράν, συνολικής έκτασης 3.400.000 εκταρίων, καλύπτουν κυρίως τις βόρειες πλαγιές των βουνών Alborz και τις παράκτιες επαρχίες της Κασπίας Θάλασσας. Τα υπόλοιπα τρία εκατομμύρια εκτάρια διάσπαρτων δασών βρίσκονται σε άλλα μέρη της χώρας.

Δεδομένα και Μεθοδολογία

  • Δεδομένα και Εργαλεία Λογισμικού

Η έρευνα χρησιμοποιεί δεδομένα Landsat 4, 5 και 8 από τα έτη 1984, 1994, 2005, 2014 και 2021, μαζί με μια ταξινομημένη εικόνα χρήσης γης από τον δορυφόρο Sentinel 2. Τα εργαλεία λογισμικού που χρησιμοποιήθηκαν περιλαμβάνουν το ArcGIS έκδοση 8.10 και το ENVI έκδοση 5.3 για την επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων και το λογισμικό προγραμματισμού RStudio για τη στατιστική ανάλυση.

  • Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

O δείκτης κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης (NDVI) είναι ένα απλό γραφικός δείκτης που χρησιμοποιείται στην τηλεπισκοπική ανάλυση και μετρήσεις για την αξιολόγηση της παρουσίας ή της απουσίας βλάστησης σε μιας περιοχή. Το εύρος των μεταβολών αυτού του δείκτη κυμαίνεται μεταξύ +1 και -1.

  • Land Surface Temperature (LST)

Κάθε αντικείμενο που έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από μηδέν βαθμούς Kelvin εκπέμπει θερμική ακτινοβολία και η ενέργεια αυτή εκπέμπεται από αντικείμενα ή την επιφάνεια της γης. Στην παρούσα μελέτη η LST υπολογίζεται με τη μέθοδο ενός καναλιού. Το "Shapiro-Wilk" test χρησιμοποιείται ως τεστ προσαρμογής της κανονικής κατανομής για να προσδιοριστεί εάν τα δεδομένα ακολουθούν ή όχι κανονική κατανομή, με απόρριψη της μηδενικής υπόθεσης εάν η τιμή P είναι μικρότερη από 0,05. Το "t-test με δύο ανεξάρτητα δείγματα" συγκρίνει τους μέσους όρους δύο ομάδων ερωτηθέντων που προέρχονται από τυχαία δείγματα, ανεξάρτητα από την ισότητα του μεγέθους του δείγματος. Το "T- welch test" είναι συγγενές με το T-test δύο δειγμάτων, αλλά υποθέτει άνισες διακυμάνσεις στους πληθυσμούς που συγκρίνονται.

Αποτελέσματα Ανάλυσης

  • Υπολογισμός NDVI

Τα σημεία γης συλλέχθηκαν από την περιοχή μελέτης με τη χρήση φορητής συσκευής GPS μιας συχνότητας (Garmin 12). Συνολικά λήφθηκαν 60 σημεία, με τυχαία δειγματοληψία, από περιοχές με δενδρώδη βλάστηση και από περιοχές με βοσκότοπους και χορτολιβαδική βλάστηση. Κατά τη δειγματοληψία λήφθηκε υπόψη η χωρική ανάλυση της εικόνας Landsat (30 μέτρα), με τα σημεία να λαμβάνονται σε αποστάσεις μικρότερες των τριάντα μέτρων μεταξύ τους. Τα σημεία αυτά κατηγοριοποιήθηκαν με βάση την πυκνότητα της δενδρώδους κάλυψης, συμπεριλαμβανομένων τόσο των πυκνών όσο και των αραιών περιοχών. Στο λογισμικό ENVI, οι φασματικές τιμές ανάκλασης των σημείων συγκρίθηκαν με τη μελετώμενη περιοχή και καθορίστηκε πειραματικά μια τιμή κατωφλίου για τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης. Στη συνέχεια, η εικόνα του δείκτη επαναταξινομήθηκε σε δύο κατηγορίες με βάση αυτό το κατώφλι. Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται οι υπολογισμένοι δείκτες βλάστησης σε μια δεκαετή χρονοσειρά από το 1984 έως το 2021, υποδεικνύοντας τις αλλαγές στην περιοχή μελέτης.


  • Figure 1


  • Αλλαγή χρήσης δασικών εκτάσεων

Η μελέτη αποκαλύπτει σημαντική μείωση της δασικής κάλυψης στην περιοχή μελέτης κατά περίπου 2000 εκτάρια από το 1984 έως το 2021. Η μείωση αυτή αποδίδεται κυρίως σε επιτόπιες επισκέψεις, σημειώνοντας καταστροφή για την κατασκευή βίλας και κατοικιών, μαζί με τη δημιουργία μονοπατιών επικοινωνίας για την προσβασιμότητα σε αυτές τις τοποθεσίες.


  • Table 1
  • Figure 2


  • Υπολογισμός και αλλαγές LST

Η έρευνα διερευνά τις μέσες μεταβολές της θερμοκρασίας της επιφάνειας της Γης από το 1984 έως το 2021, οι οποίες παρουσιάζονται σε βαθμούς Κέλβιν και βαθμούς Κελσίου. Οι τιμές που υπολογίστηκαν δείχνουν μια συνολική αύξηση της θερμοκρασίας κατά 0,85 βαθμούς Κελσίου στη μελετώμενη περιοχή κατά τη συγκεκριμένη περίοδο.


  • Table 2
  • Figure 3


Για να διακριθούν και να μοντελοποιηθούν οι μεταβολές της θερμοκρασίας που αφορούν ειδικά την περιοχή μελέτης από τους παγκόσμιους μέσους όρους, επιλέγεται μια περιοχή ελέγχου. Η περιοχή αυτή, μεγέθους ενός δεκάτου της περιοχής μελέτης, χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς για την αξιολόγηση των μεταβολών της θερμοκρασίας και των μεταβολών της πυκνότητας των δέντρων. Aπεικονίζεται η θέση της περιοχής ελέγχου μοντελοποίησης εντός της περιοχής μελέτης, η οποία επιλέχθηκε για την ελάχιστη καταστροφή των δασών. Στόχος είναι η κατανόηση των μεταβολών της θερμοκρασίας κατά τα έτη μελέτης και της αναλογίας τους προς τις παγκόσμιες μεταβολές σε αυτή την επιλεγμένη περιοχή ελέγχου.


  • Figure 4
  • Figure 5


Aναγνωρίζοντας την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας ως φαινόμενο, για να ελεγχθεί αυτή τη μεταβλητή, εισάγεται μια περιοχή χωρίς αποψίλωση και κοπή δέντρων ως ομάδα ελέγχου, συγκρίνοντας την με την περιοχή που μελετήθηκε. Για τις συγκρίσεις πραγματοποιήθηκαν στατιστικές δοκιμές, συμπεριλαμβανομένων των Shapiro-Wilk, του ανεξάρτητου t-test, του Lune's test και του ανεξάρτητου t-test του Welch, με τη χρήση του λογισμικού προγραμματισμού Rstudio. Δεδομένου ότι και οι δύο περιοχές παρουσίασαν κανονική κατανομή σύμφωνα με το τεστ Shapiro- Wilk, χρησιμοποιήθηκε το ανεξάρτητο t-test για να ελεγχθεί η ισότητα των μέσων θερμοκρασιών μεταξύ των δύο περιοχών. Το Lon-test χρησιμοποιήθηκε αρχικά για την αξιολόγηση της ισότητας της διακύμανσης, με την απόρριψη αυτής της υπόθεσης λόγω άνισης διακύμανσης (P-value=0,03145). Κατά συνέπεια, χρησιμοποιήθηκε το Welch T-test, το οποίο απέρριψε σημαντικά την υπόθεση της ισότητας των θερμοκρασιών μεταξύ των περιοχών ελέγχου και δοκιμής σε επίπεδο εμπιστοσύνης 99% (P-value=0,0006944). Τα αποτελέσματα του τεστ Shapiro-Wilk δείχνουν ότι τα δεδομένα θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου τόσο για τις περιοχές ελέγχου όσο και για την πειραματική περιοχή έχουν κανονική κατανομή.

Συμπεράσματα

Η καταστροφή των δασικών εκτάσεων και με τον όρο, η αποψίλωση των δασών έχει μία από τις ατυχείς συνέπειες της ανθρώπινης παρέμβασης στις στον πλανήτη. Εν τω μεταξύ, τα τελευταία χρόνια, τα δάση της βόρειας Ιράν, τα οποία έχουν πολύ μεγάλη αξία, έχουν μετατραπεί σε βίλες και δρόμους λόγω διαφόρων ανθρώπινων λόγων. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν αξιοσημείωτη αύξηση της θερμοκρασίας στις αποψιλωμένες περιοχές, αναδεικνύοντας τη σημαντική επίδραση της αποψίλωσης στην αύξηση της θερμοκρασίας και στο μικροκλίμα.

Ανακτήθηκε από το "http://147.102.106.44/rs/wiki/index.php/%CE%A7%CF%81%CE%AE%CF%83%CF%84%CE%B7%CF%82:Ichristinakis".
Προσωπικά εργαλεία