Μελέτη της δυναμικής υποβάθμισης των οικοσυστημάτων στα υψίπεδα του Περού: Landsat ανάλυση Τάσεων Χρονοσειρών (1985-2022) με ARVI ...
Από RemoteSensing Wiki
| (6 ενδιάμεσες αναθεωρήσεις δεν εμφανίζονται.) | |||
| Γραμμή 1: | Γραμμή 1: | ||
| + | [[Αρχείο:Figure1Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 1 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | [[Αρχείο:Figure2Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 2 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | [[Αρχείο:Figure3Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 3 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | [[Αρχείο:Figure4Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 4 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | [[Αρχείο:Figure5Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 5 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | [[Αρχείο:Figure6Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 6 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | [[Αρχείο:Figure7Peru.png| thumb| right| '''Εικόνα 7 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | |||
| + | |||
'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Study of Ecosystem Degradation Dynamics in the Peruvian Highlands: Landsat Time-Series Trend Analysis (1985–2022) with ARVI for Different Vegetation Cover Types'' | '''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Study of Ecosystem Degradation Dynamics in the Peruvian Highlands: Landsat Time-Series Trend Analysis (1985–2022) with ARVI for Different Vegetation Cover Types'' | ||
| Γραμμή 12: | Γραμμή 27: | ||
'''<span style="color:#006400"> 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ </span>''' | '''<span style="color:#006400"> 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ </span>''' | ||
| - | Η βλάστηση των άνω Άνδεων του οροπεδίου Bombón στο Περού αντιμετωπίζει αυξανόμενη υποβάθμιση από την ανθρωπογενή χρήση γης και την κλιματική αλλαγή. Η μελέτη αυτή, που καλύπτει την περίοδο 1985-2022, χρησιμοποιεί αισθητήρες Landsat και τεχνολογία τηλεπισκόπησης. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν συνολική υποβάθμιση της φυτοκάλυψης κατά 13,4%, με συγκεκριμένους τύπους κάλυψης, όπως οι βολβοί και το ψηλό γρασίδι, να επηρεάζονται. Η συσχέτιση Spearman υποδηλώνει ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν, αλλά οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορεί επίσης να παίζουν ρόλο στην υποβάθμιση. | + | <p align="justify">Η βλάστηση των άνω Άνδεων του οροπεδίου Bombón στο Περού αντιμετωπίζει αυξανόμενη υποβάθμιση από την ανθρωπογενή χρήση γης και την κλιματική αλλαγή. Η μελέτη αυτή, που καλύπτει την περίοδο 1985-2022, χρησιμοποιεί αισθητήρες Landsat και τεχνολογία τηλεπισκόπησης. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν συνολική υποβάθμιση της φυτοκάλυψης κατά 13,4%, με συγκεκριμένους τύπους κάλυψης, όπως οι βολβοί και το ψηλό γρασίδι, να επηρεάζονται. Η συσχέτιση Spearman υποδηλώνει ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν, αλλά οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορεί επίσης να παίζουν ρόλο στην υποβάθμιση. </p> |
'''<span style="color:#006400"> 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ </span>''' | '''<span style="color:#006400"> 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ </span>''' | ||
| Γραμμή 23: | Γραμμή 38: | ||
'''<span style="color:#008000"> 2.1. Ζώνη μελέτης </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 2.1. Ζώνη μελέτης </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Το οροπέδιο Bombón, που βρίσκεται στις κεντρικές Άνδεις του Περού, εκτείνεται σε γεωγραφικά πλάτη από 11°18'2′′ Ν έως 10°34'6′′ Ν και σε γεωγραφικά μήκη από 76°39'14′′ Δ έως 75°52'40′′ Δ. Περιλαμβάνει τη Meseta del Bombón, καλύπτει 3017 km2 με υψόμετρο που κυμαίνεται από 4070 έως 4734 μέτρα. Η περιοχή διαθέτει προστατευόμενες φυσικές περιοχές όπως η λίμνη Junín και η λίμνη Chinchaycocha. Η θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ 0°C και 14°C, με ετήσιο εύρος βροχοπτώσεων από 670 έως 1022 mm, που χαρακτηρίζεται από διακριτές εποχές βροχής (Οκτώβριος-Απρίλιος) και ξηρασίας (Μάιος-Σεπτέμβριος). Το κυρίαρχο οικοσύστημα είναι η Puna Húmeda, που φιλοξενεί λιβάδια των άνω Άνδεων που χρησιμοποιούνται στην κτηνοτροφία, μαζί με υγροβιότοπους στις όχθες της λίμνης Junín. Για τη διαδικασία οριοθέτησης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό QGIS και το DEM του ASTER με ανάλυση 30m. .</p> | + | <p align="justify">Το οροπέδιο Bombón, που βρίσκεται στις κεντρικές Άνδεις του Περού, εκτείνεται σε γεωγραφικά πλάτη από 11°18'2′′ Ν έως 10°34'6′′ Ν και σε γεωγραφικά μήκη από 76°39'14′′ Δ έως 75°52'40′′ Δ. Περιλαμβάνει τη Meseta del Bombón, καλύπτει 3017 km2 με υψόμετρο που κυμαίνεται από 4070 έως 4734 μέτρα. Η περιοχή διαθέτει προστατευόμενες φυσικές περιοχές όπως η λίμνη Junín και η λίμνη Chinchaycocha. Η θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ 0°C και 14°C, με ετήσιο εύρος βροχοπτώσεων από 670 έως 1022 mm, που χαρακτηρίζεται από διακριτές εποχές βροχής (Οκτώβριος-Απρίλιος) και ξηρασίας (Μάιος-Σεπτέμβριος). Το κυρίαρχο οικοσύστημα είναι η Puna Húmeda, που φιλοξενεί λιβάδια των άνω Άνδεων που χρησιμοποιούνται στην κτηνοτροφία, μαζί με υγροβιότοπους στις όχθες της λίμνης Junín. Για τη διαδικασία οριοθέτησης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό QGIS και το DEM του ASTER με ανάλυση 30m.(Εικόνα 1) .</p> |
| Γραμμή 38: | Γραμμή 53: | ||
'''<span style="color:#008000"> 2.4. Ανάλυση υποβάθμισης της βλάστησης </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 2.4. Ανάλυση υποβάθμισης της βλάστησης </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Η μελέτη χρησιμοποίησε τον δείκτη βλάστησης (ARVI) για την ανάλυση της υποβάθμισης της βλάστησης στα οικοσυστήματα των Άνδεων. Ο ARVI, ο οποίος βασίζεται σε κοντινές υπέρυθρες, κόκκινες και μπλε ζώνες, συσχετίζεται με βιοφυσικές διεργασίες όπως η παραγωγικότητα και η φωτοσυνθετική δραστηριότητα. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε η μη παραμετρική δοκιμή Mann-Kendall ανά εικονοστοιχείο στις τάσεις του ARVI, προσφέροντας πλεονεκτήματα όπως η χαμηλή ευαισθησία σε ακραίες τιμές και η καταλληλότητα για μικρά δείγματα. Ο συντελεστής συσχέτισης Mann-Kendall (S) υπολογίστηκε για την ανίχνευση αλλαγών στη χρονοσειρά. Τα αποτελέσματα Z χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της σημαντικότητας των τάσεων, με επίπεδο σημαντικότητας 5% και 1%. Οι αυξήσεις του ARVI υποδήλωναν ανάπτυξη ή ανάκαμψη, ενώ οι μειώσεις σήμαιναν απώλεια ή υποβάθμιση της βλάστησης, με τα επίπεδα σημαντικότητας να καθορίζουν το μέγεθος της τάσης.</p> | + | <p align="justify">Η μελέτη χρησιμοποίησε τον δείκτη βλάστησης (ARVI) για την ανάλυση της υποβάθμισης της βλάστησης στα οικοσυστήματα των Άνδεων. Ο ARVI, |
| + | [[Αρχείο:Figure8Peru.png|center| '''Εικόνα 8 ''' πηγή: [https://doi.org/10.3390/su152115472] '']] | ||
| + | ο οποίος βασίζεται σε κοντινές υπέρυθρες, κόκκινες και μπλε ζώνες, συσχετίζεται με βιοφυσικές διεργασίες όπως η παραγωγικότητα και η φωτοσυνθετική δραστηριότητα. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε η μη παραμετρική δοκιμή Mann-Kendall ανά εικονοστοιχείο στις τάσεις του ARVI, προσφέροντας πλεονεκτήματα όπως η χαμηλή ευαισθησία σε ακραίες τιμές και η καταλληλότητα για μικρά δείγματα. Ο συντελεστής συσχέτισης Mann-Kendall (S) υπολογίστηκε για την ανίχνευση αλλαγών στη χρονοσειρά. Τα αποτελέσματα Z χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της σημαντικότητας των τάσεων, με επίπεδο σημαντικότητας 5% και 1%. Οι αυξήσεις του ARVI υποδήλωναν ανάπτυξη ή ανάκαμψη, ενώ οι μειώσεις σήμαιναν απώλεια ή υποβάθμιση της βλάστησης, με τα επίπεδα σημαντικότητας να καθορίζουν το μέγεθος της τάσης.</p> | ||
| Γραμμή 50: | Γραμμή 67: | ||
'''<span style="color:#008000"> 3.1. Επιβλεπόμενη ταξινόμηση της συνολικής φυτοκάλυψης </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 3.1. Επιβλεπόμενη ταξινόμηση της συνολικής φυτοκάλυψης </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Το κεντρικό τμήμα της Chinchaycocha διαθέτει υδρόφιλη βλάστηση, συμπεριλαμβανομένων των υγροτόπων, των cattails και των bulrush. Στη μεταβατική ζώνη κυριαρχούν η γεωργία των Άνδεων και οι αστικές περιοχές. Το περιφερειακό τμήμα, που εκτείνεται από τη μεταβατική ζώνη, περιλαμβάνει χορταριασμένη βλάστηση, ψηλό χόρτο και ζελατινισμένες περιοχές. Οι λίμνες, το γυμνό έδαφος, οι παγετώνες και οι περιπαγετώνες αποτελούν το 12,3%, με τις λίμνες να έχουν τη μεγαλύτερη έκταση. Η ανάλυση, με βάση τις διάμεσες τιμές των εικονοστοιχείων, προσφέρει ακριβή κατανόηση της κατανομής της κάλυψης κατά την εξεταζόμενη περίοδο. | + | <p align="justify">Το κεντρικό τμήμα της Chinchaycocha διαθέτει υδρόφιλη βλάστηση, συμπεριλαμβανομένων των υγροτόπων, των cattails και των bulrush. Στη μεταβατική ζώνη κυριαρχούν η γεωργία των Άνδεων και οι αστικές περιοχές. Το περιφερειακό τμήμα, που εκτείνεται από τη μεταβατική ζώνη, περιλαμβάνει χορταριασμένη βλάστηση, ψηλό χόρτο και ζελατινισμένες περιοχές. Οι λίμνες, το γυμνό έδαφος, οι παγετώνες και οι περιπαγετώνες αποτελούν το 12,3%, με τις λίμνες να έχουν τη μεγαλύτερη έκταση. Η ανάλυση, με βάση τις διάμεσες τιμές των εικονοστοιχείων, προσφέρει ακριβή κατανόηση της κατανομής της κάλυψης κατά την εξεταζόμενη περίοδο.(Εικόνα 2) |
</p> | </p> | ||
'''<span style="color:#008000"> 3.2. Ανάλυση της κατανομής της υποβαθμισμένης φυτοκάλυψης </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 3.2. Ανάλυση της κατανομής της υποβαθμισμένης φυτοκάλυψης </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Η ανάλυση της υποβάθμισης της φυτοκάλυψης με τη χρήση της τάσης ARVI αποκαλύπτει ότι το 13,4% της συνολικής κάλυψης είναι υποβαθμισμένο, με το 6,2% να παρουσιάζει σημαντική υποβάθμιση (p < 0,01). Περίπου το 12,5% της βλάστησης έχει βελτιωθεί σημαντικά, ενώ το 74,2% παραμένει σταθερό. Δεν υπάρχει καθορισμένο χωρικό μοτίβο, αλλά οι αστικές περιοχές, που συνδέονται κυρίως με την εξορυκτική δραστηριότητα, παρουσιάζουν ιδιαίτερο διαχωρισμό. Το ποσοστό των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης ποικίλλει, με το βούρλο να έχει τη σημαντικότερη παρουσία σε υποβαθμισμένες περιοχές (21%). Το ψηλό γρασίδι, η κατιφέδα, οι υγρότοποι, το πουνιόχορτο και οι ζελατοειδείς περιοχές επηρεάζονται επίσης, με το ψηλό γρασίδι, το γρασίδι πουνιάς (puna grass) και τους υγρότοπους να επηρεάζονται περισσότερο λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθός τους εντός της περιοχής μελέτης. | + | <p align="justify">Η ανάλυση της υποβάθμισης της φυτοκάλυψης με τη χρήση της τάσης ARVI αποκαλύπτει ότι το 13,4% της συνολικής κάλυψης είναι υποβαθμισμένο, με το 6,2% να παρουσιάζει σημαντική υποβάθμιση (p < 0,01). Περίπου το 12,5% της βλάστησης έχει βελτιωθεί σημαντικά, ενώ το 74,2% παραμένει σταθερό. Δεν υπάρχει καθορισμένο χωρικό μοτίβο, αλλά οι αστικές περιοχές, που συνδέονται κυρίως με την εξορυκτική δραστηριότητα, παρουσιάζουν ιδιαίτερο διαχωρισμό. Το ποσοστό των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης ποικίλλει, με το βούρλο να έχει τη σημαντικότερη παρουσία σε υποβαθμισμένες περιοχές (21%). Το ψηλό γρασίδι, η κατιφέδα, οι υγρότοποι, το πουνιόχορτο και οι ζελατοειδείς περιοχές επηρεάζονται επίσης, με το ψηλό γρασίδι, το γρασίδι πουνιάς (puna grass) και τους υγρότοπους να επηρεάζονται περισσότερο λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθός τους εντός της περιοχής μελέτης. (Εικόνα 3)(Εικόνα 4) |
</p> | </p> | ||
'''<span style="color:#008000"> 3.3. Διαχρονική ανάλυση της υποβαθμισμένης φυτοκάλυψης </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 3.3. Διαχρονική ανάλυση της υποβαθμισμένης φυτοκάλυψης </span>''' | ||
| - | <p align="justify"> | + | <p align="justify">Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις διαχρονικές μεταβολές των τύπων φυτοκάλυψης και των υποβαθμισμένων εκτάσεων, εξαιρουμένων των ετών 1991, 1992 και 2002 λόγω σφαλμάτων ακραίων τιμών. Οι συνολικές καλύψεις βλάστησης (TVC) δεν παρουσιάζουν σημαντική τάση αύξησης ή μείωσης, αλλά ο βούρλος μειώνεται ελαφρώς. Ορισμένες καλύψεις παρουσιάζουν σημαντικές αυξήσεις σε συγκεκριμένα έτη, ακολουθούμενες από επιστροφή στις αρχικές περιοχές. Η ανάλυση των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης (DVCs) αποκαλύπτει μια πτωτική τάση στον βούρλο από το 2009, ενώ οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν μια σημαντική θετική τάση και οι γεωργικές περιοχές παρουσιάζουν μια σημαντική αρνητική τάση από το 2010. Ο Πίνακας 2 σρο αρχικό άρθρο παρέχει λεπτομερή ανάλυση των TVCs και DVCs, συμπεριλαμβανομένων των καταλαμβανόμενων εκτάσεων, του συντελεστή διακύμανσης και των αποτελεσμάτων της ανάλυσης τάσεων Mann-Kendall. Οι υγρότοποι και το ψηλό γρασίδι παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη μεταβλητότητα μεταξύ των TVCs, ενώ το ψηλό γρασίδι και το puna grass έχουν τις πιο εκτεταμένες εκτάσεις μεταξύ των DVCs. Οι υγροβιότοποι και οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη μεταβλητότητα μεταξύ των DVCs, με το βούρλο και τις γεωργικές περιοχές να παρουσιάζουν σημαντικές αρνητικές τάσεις και τις αστικές περιοχές να παρουσιάζουν σημαντική θετική τάση (p < 0,01).(Εικόνα 5)(Εικόνα 6) |
</p> | </p> | ||
'''<span style="color:#008000"> 3.4. Ροή αντικατάστασης φυτών </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 3.4. Ροή αντικατάστασης φυτών </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Το διάγραμμα Sankey αποκαλύπτει τη δυναμική της κάλυψης μεταξύ των ετών 1985, 2005 και 2022, αξιολογώντας την κάλυψη ως παράγοντα αλλαγής. Στο διάγραμμα Συνολικών Καλύψεων Βλάστησης (TVC) ( | + | <p align="justify">Το διάγραμμα Sankey αποκαλύπτει τη δυναμική της κάλυψης μεταξύ των ετών 1985, 2005 και 2022, αξιολογώντας την κάλυψη ως παράγοντα αλλαγής. Στο διάγραμμα Συνολικών Καλύψεων Βλάστησης (TVC) (Εικόνα 7α), αρχικά κυριαρχούν τα λιβάδια πουνιάς, τα οποία αντικαθίστανται από το puna grass (2005). Ομοίως, το ψηλό γρασίδι (2005) επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση μέσω του ψηλού γρασιδιού (2022). Το μοτίβο "κυκλικής υποκατάστασης" περιλαμβάνει την υποβάθμιση του ψηλού γρασιδιού που αντικαθίσταται από το puna grass, και στη συνέχεια ανακτά την αρχική του κατάσταση. Οι υγροβιότοποι αντικαθίστανται από ψηλό γρασίδι, χόρτο και γεωργικές εκτάσεις, με αποκατάσταση από τις ίδιες αυτές καλύψεις (2022). Στο διάγραμμα των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης (DVC) (Εικόνα 7β), το ψηλό γρασίδι (1985) αντικαθίσταται από το puna grass και τις ζελατινοποιημένες εκτάσεις (2005), με ανάκτηση από αυτές τις καλύψεις (2022). Το Puna grass επεκτείνεται σημαντικά από το ψηλό χόρτο και τους υγροτόπους (2005), επιστρέφοντας στην αρχική του έκταση. Οι υγρότοποι υφίστανται ποικίλες αντικαταστάσεις και ανακάμψεις, επηρεαζόμενοι από διάφορους παράγοντες. |
</p> | </p> | ||
'''<span style="color:#008000"> 3.5. Ανάλυση συσχέτισης Spearman για την αξιολόγηση της αντικατάστασης της φυτοκάλυψης </span>''' | '''<span style="color:#008000"> 3.5. Ανάλυση συσχέτισης Spearman για την αξιολόγηση της αντικατάστασης της φυτοκάλυψης </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Στο | + | <p align="justify">Στο αρχικό άρθρο, ένας πίνακας συσχέτισης Spearman διερευνά τις σχέσεις μεταξύ των διαφόρων καλύψεων βλάστησης κατά τη διάρκεια των ετών, λαμβάνοντας υπόψη τόσο την ολική κάλυψη βλάστησης (TVC) όσο και την υποβαθμισμένη κάλυψη βλάστησης (DVC). Ένας συντελεστής συσχέτισης πάνω από 0,6 ή κάτω από -0,6, με επίπεδο σημαντικότητας 99,99% (p ≤ 0,001), υποδηλώνει σημαντικές συσχετίσεις. Το ψηλό γρασίδι και οι υγρότοποι εμφανίζουν αρνητική συσχέτιση με τις περισσότερες καλύψεις στο TVC, γεγονός που υποδηλώνει ότι αντικαθίστανται από γρασίδι puna και παράγοντες αλλαγής, όπως η γεωργία και οι αστικές περιοχές. Το Puna grass εμφανίζει θετικές συσχετίσεις με τις περισσότερες καλύψεις, τονίζοντας το ρόλο του στη δυναμική της βλάστησης. Στο DVC, το puna grass αντικαθιστά σημαντικά το ψηλό γρασίδι και τους υγροτόπους μετά την υποβάθμιση, επηρεαζόμενο από τις αλλαγές στη γεωργία, το γυμνό έδαφος και τις αστικές περιοχές. |
</p> | </p> | ||
| Γραμμή 76: | Γραμμή 93: | ||
'''<span style="color:#006400"> 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ </span>''' | '''<span style="color:#006400"> 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Η κατανομή της βλάστησης γύρω από τη λίμνη Chinchaycocha αποκαλύπτει διακριτές οικολογικές ζώνες, από την υγρή κεντρική περιοχή έως τους περιφερειακούς χώρους όπου κυριαρχεί η βλάστηση puna και geliturbada. Αν και ειδικά για αυτή την περιοχή, τα πρότυπα αυτά ευθυγραμμίζονται με άλλες περιοχές υψηλού υψομέτρου παγκοσμίως, που διαμορφώνονται από φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, ιδίως οι αλλαγές στις χρήσεις γης και τη γεωργία, συμβάλλουν σημαντικά στην εξέλιξη του τοπίου. Η "ενδιάμεση" ζώνη, που περιλαμβάνει 16,4% γεωργία, υποδηλώνει έντονη δραστηριότητα, εγείροντας ανησυχίες για πιθανή διάβρωση του εδάφους, ένα σημαντικό ζήτημα σε περιοχές με απότομες πλαγιές. Η συνολική υποβαθμισμένη περιοχή αποτελεί το 13,4% των φυτεμένων χώρων, λιγότερο από το εκτιμώμενο 60%, κυρίως λόγω της κακής διαχείρισης, της καύσης, της υπερβόσκησης και της κλιματικής αλλαγής. Η κατανόηση αυτών των διαφορών είναι ζωτικής σημασίας, υποδηλώνοντας συνεχιζόμενη υποβάθμιση ή μεταβολή της οικολογικής ισορροπίας. | + | <p align="justify">Η κατανομή της βλάστησης γύρω από τη λίμνη Chinchaycocha αποκαλύπτει διακριτές οικολογικές ζώνες, από την υγρή κεντρική περιοχή έως τους περιφερειακούς χώρους όπου κυριαρχεί η βλάστηση puna και geliturbada. Αν και ειδικά για αυτή την περιοχή, τα πρότυπα αυτά ευθυγραμμίζονται με άλλες περιοχές υψηλού υψομέτρου παγκοσμίως, που διαμορφώνονται από φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, ιδίως οι αλλαγές στις χρήσεις γης και τη γεωργία, συμβάλλουν σημαντικά στην εξέλιξη του τοπίου. Η "ενδιάμεση" ζώνη, που περιλαμβάνει 16,4% γεωργία, υποδηλώνει έντονη δραστηριότητα, εγείροντας ανησυχίες για πιθανή διάβρωση του εδάφους, ένα σημαντικό ζήτημα σε περιοχές με απότομες πλαγιές. Η συνολική υποβαθμισμένη περιοχή αποτελεί το 13,4% των φυτεμένων χώρων, λιγότερο από το εκτιμώμενο 60%, κυρίως λόγω της κακής διαχείρισης, της καύσης, της υπερβόσκησης και της κλιματικής αλλαγής. Η κατανόηση αυτών των διαφορών είναι ζωτικής σημασίας, υποδηλώνοντας συνεχιζόμενη υποβάθμιση ή μεταβολή της οικολογικής ισορροπίας. </p> |
| - | Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας, της κτηνοτροφίας και της εξόρυξης, παράλληλα με την κλιματική αλλαγή και τα μεταβαλλόμενα πρότυπα βροχόπτωσης, επηρεάζουν τη δυναμική της βλάστησης στις περιοχές πάνω από 4000 μέτρα. Η παρουσία αστικών περιοχών (2,1%) στην ενδιάμεση ζώνη εγείρει ερωτήματα σχετικά με τις μελλοντικές τάσεις της βλάστησης, καθώς η αστική επέκταση, που συνδέεται ιδίως με την εξόρυξη, έχει συνδεθεί με σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στη βλάστηση και τη χρήση γης. Η υποβάθμιση της βλάστησης των άνω Άνδεων οφείλεται σε παράγοντες όπως το έλλειμμα νερού, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και η τοπογραφία, όπου οι ήπιες πλαγιές ευνοούν τη γεωργία puna και το γρασίδι, ενώ οι απότομες πλαγιές οδηγούν στην επικράτηση του ψηλού γρασιδιού. | + | <p align="justify">Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας, της κτηνοτροφίας και της εξόρυξης, παράλληλα με την κλιματική αλλαγή και τα μεταβαλλόμενα πρότυπα βροχόπτωσης, επηρεάζουν τη δυναμική της βλάστησης στις περιοχές πάνω από 4000 μέτρα. Η παρουσία αστικών περιοχών (2,1%) στην ενδιάμεση ζώνη εγείρει ερωτήματα σχετικά με τις μελλοντικές τάσεις της βλάστησης, καθώς η αστική επέκταση, που συνδέεται ιδίως με την εξόρυξη, έχει συνδεθεί με σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στη βλάστηση και τη χρήση γης. Η υποβάθμιση της βλάστησης των άνω Άνδεων οφείλεται σε παράγοντες όπως το έλλειμμα νερού, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και η τοπογραφία, όπου οι ήπιες πλαγιές ευνοούν τη γεωργία puna και το γρασίδι, ενώ οι απότομες πλαγιές οδηγούν στην επικράτηση του ψηλού γρασιδιού. </p> |
| - | Η σημαντική μείωση της γεωργικής κάλυψης (p > 0,01) από το 2010 και μετά, που ενδεχομένως οφείλεται στην αστική επέκταση και την εξόρυξη που εκτοπίζουν τις γεωργικές περιοχές, αποτελεί απειλή για τη βιοποικιλότητα, την αναβλάστηση των φυτών και την παραγωγικότητα. Αξίζει να σημειωθεί ότι το puna grass και το ψηλό γρασίδι καλύπτουν εκτεταμένες εκτάσεις, χαρακτηριστικό των λιβαδιών των Άνδεων, παρέχοντας βασικές υπηρεσίες οικοσυστήματος. Οι αστικές περιοχές και οι υγρότοποι παρουσιάζουν μεγάλη μεταβλητότητα, σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες. Οι υγροβιότοποι, τα βούρλα και οι καλαμώνες, που εξαρτώνται από το νερό, εμφανίζουν σημαντική υποβάθμιση, τονίζοντας την ευαισθησία τους στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Οι υγρότοποι αντικαθίστανται από ψηλό γρασίδι, puna grass και γεωργία, με ελάχιστη ανάκαμψη, μεταβάλλοντας σημαντικά τη σύνθεση της βλάστησης, την ποικιλότητα, την παραγωγικότητα και τη γονιμότητα του εδάφους. Η ένταση της βόσκησης, η κλιματική αλλαγή και η εναπόθεση αζώτου επηρεάζουν επίσης τη δυναμική της βλάστησης, ιδιαίτερα της κατάλληλης για βόσκηση. | + | <p align="justify">Η σημαντική μείωση της γεωργικής κάλυψης (p > 0,01) από το 2010 και μετά, που ενδεχομένως οφείλεται στην αστική επέκταση και την εξόρυξη που εκτοπίζουν τις γεωργικές περιοχές, αποτελεί απειλή για τη βιοποικιλότητα, την αναβλάστηση των φυτών και την παραγωγικότητα. Αξίζει να σημειωθεί ότι το puna grass και το ψηλό γρασίδι καλύπτουν εκτεταμένες εκτάσεις, χαρακτηριστικό των λιβαδιών των Άνδεων, παρέχοντας βασικές υπηρεσίες οικοσυστήματος. Οι αστικές περιοχές και οι υγρότοποι παρουσιάζουν μεγάλη μεταβλητότητα, σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες. Οι υγροβιότοποι, τα βούρλα και οι καλαμώνες, που εξαρτώνται από το νερό, εμφανίζουν σημαντική υποβάθμιση, τονίζοντας την ευαισθησία τους στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Οι υγρότοποι αντικαθίστανται από ψηλό γρασίδι, puna grass και γεωργία, με ελάχιστη ανάκαμψη, μεταβάλλοντας σημαντικά τη σύνθεση της βλάστησης, την ποικιλότητα, την παραγωγικότητα και τη γονιμότητα του εδάφους. Η ένταση της βόσκησης, η κλιματική αλλαγή και η εναπόθεση αζώτου επηρεάζουν επίσης τη δυναμική της βλάστησης, ιδιαίτερα της κατάλληλης για βόσκηση. </p> |
| - | Ο πίνακας συσχέτισης Spearman αποκαλύπτει αλληλεπιδράσεις μεταξύ των καλύψεων βλάστησης, αντικατοπτρίζοντας το ψηλό γρασίδι και τους υγροτόπους που αντικαθίστανται από το puna grass και τις ανθρωπογενείς περιοχές. Αν και η προσέγγιση μπορεί να έχει μεροληψίες, η μοναδική συμβολή της μελέτης έγκειται σε μια προσαρμοσμένη επιβλεπόμενη ταξινόμηση για τα οικοσυστήματα των Άνδεων, παρέχοντας συγκεκριμένες γνώσεις για τη διαχρονική δυναμική τους. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν πιθανές μεροληψίες στην προσέγγιση ταξινόμησης και τους περιορισμούς του ARVI. Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να ενσωματώσει διαφορετικούς δείκτες βλάστησης και μεθόδους επίγειας επαλήθευσης για την επικύρωση των αποτελεσμάτων της τηλεπισκόπησης. </p> | + | <p align="justify">Ο πίνακας συσχέτισης Spearman αποκαλύπτει αλληλεπιδράσεις μεταξύ των καλύψεων βλάστησης, αντικατοπτρίζοντας το ψηλό γρασίδι και τους υγροτόπους που αντικαθίστανται από το puna grass και τις ανθρωπογενείς περιοχές. Αν και η προσέγγιση μπορεί να έχει μεροληψίες, η μοναδική συμβολή της μελέτης έγκειται σε μια προσαρμοσμένη επιβλεπόμενη ταξινόμηση για τα οικοσυστήματα των Άνδεων, παρέχοντας συγκεκριμένες γνώσεις για τη διαχρονική δυναμική τους. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν πιθανές μεροληψίες στην προσέγγιση ταξινόμησης και τους περιορισμούς του ARVI. Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να ενσωματώσει διαφορετικούς δείκτες βλάστησης και μεθόδους επίγειας επαλήθευσης για την επικύρωση των αποτελεσμάτων της τηλεπισκόπησης. </p> |
'''<span style="color:#006400"> 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ </span>''' | '''<span style="color:#006400"> 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ </span>''' | ||
| - | <p align="justify">Αυτή η ολοκληρωμένη μελέτη, η οποία καλύπτει σχεδόν τέσσερις δεκαετίες και χρησιμοποιεί τηλεπισκόπηση, αναλύει τις χωρικές και χρονικές αλλαγές στις καλύψεις βλάστησης, την υποβάθμιση και τη δυναμική αντικατάστασης σε περιοχές των άνω Άνδεων του Περού. Η συνολική υποβαθμισμένη έκταση ανέρχεται σε 13,4%, με τους βολβούς, τα κοτσάνια και το ψηλό γρασίδι να έχουν πληγεί περισσότερο. Το γρασίδι puna και οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν σημαντικές αυξήσεις. Το γρασίδι puna αναδεικνύεται ως κυρίαρχη αντικατάσταση της υποβαθμισμένης βλάστησης, επηρεαζόμενη από τις γεωργικές εκτάσεις, τις αστικές περιοχές και το γυμνό έδαφος. Τα ευρήματα αυτά αποκαλύπτουν την ευπάθεια της βλάστησης, παρέχοντας ουσιαστικές πληροφορίες για την ιεράρχηση των περιοχών διατήρησης και τα σχέδια προσαρμοστικής διαχείρισης. Ενώ οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν σημαντικά στην υποβάθμιση, η μελέτη αναγνωρίζει τον πιθανό αντίκτυπο των περιβαλλοντικών παραγόντων, προτρέποντας για περαιτέρω διερεύνηση της κλιματικής αλλαγής και των επιδράσεων που σχετίζονται με το έδαφος στη δυναμική της βλάστησης. | + | <p align="justify">Αυτή η ολοκληρωμένη μελέτη, η οποία καλύπτει σχεδόν τέσσερις δεκαετίες και χρησιμοποιεί τηλεπισκόπηση, αναλύει τις χωρικές και χρονικές αλλαγές στις καλύψεις βλάστησης, την υποβάθμιση και τη δυναμική αντικατάστασης σε περιοχές των άνω Άνδεων του Περού. Η συνολική υποβαθμισμένη έκταση ανέρχεται σε 13,4%, με τους βολβούς, τα κοτσάνια και το ψηλό γρασίδι να έχουν πληγεί περισσότερο. Το γρασίδι puna και οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν σημαντικές αυξήσεις. Το γρασίδι puna αναδεικνύεται ως κυρίαρχη αντικατάσταση της υποβαθμισμένης βλάστησης, επηρεαζόμενη από τις γεωργικές εκτάσεις, τις αστικές περιοχές και το γυμνό έδαφος. Τα ευρήματα αυτά αποκαλύπτουν την ευπάθεια της βλάστησης, παρέχοντας ουσιαστικές πληροφορίες για την ιεράρχηση των περιοχών διατήρησης και τα σχέδια προσαρμοστικής διαχείρισης. Ενώ οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν σημαντικά στην υποβάθμιση, η μελέτη αναγνωρίζει τον πιθανό αντίκτυπο των περιβαλλοντικών παραγόντων, προτρέποντας για περαιτέρω διερεύνηση της κλιματικής αλλαγής και των επιδράσεων που σχετίζονται με το έδαφος στη δυναμική της βλάστησης. </p> |
| - | Συντομογραφίες: | + | <p align="justify">Συντομογραφίες: </p> |
| - | ARVI Δείκτης βλάστησης ανθεκτικός στην ατμόσφαιρα | + | <p align="justify">ARVI Δείκτης βλάστησης ανθεκτικός στην ατμόσφαιρα </p> |
| - | NIR Εγγύς υπέρυθρο | + | <p align="justify">NIR Εγγύς υπέρυθρο </p> |
| - | GEE Google Earth Engine | + | <p align="justify">GEE Google Earth Engine </p> |
| - | GIS Γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών | + | <p align="justify">GIS Γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών </p> |
| - | CV Συντελεστής διακύμανσης | + | <p align="justify">CV Συντελεστής διακύμανσης </p> |
| - | TVC Συνολική φυτοκάλυψη | + | <p align="justify">TVC Συνολική φυτοκάλυψη </p> |
| - | DVC Υποβαθμισμένη φυτοκάλυψη | + | <p align="justify">DVC Υποβαθμισμένη φυτοκάλυψη </p> |
| - | masl Μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας | + | <p align="justify">masl Μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας </p> |
| - | Ha Εκτάριο </p> | + | <p align="justify">Ha Εκτάριο </p> |
[[category:Εκτίμηση_υποβάθμισης_δασικών_οικοσυστημάτων]] | [[category:Εκτίμηση_υποβάθμισης_δασικών_οικοσυστημάτων]] | ||
Παρούσα αναθεώρηση της 14:18, 24 Φεβρουαρίου 2024
Πρωτότυπος τίτλος: Study of Ecosystem Degradation Dynamics in the Peruvian Highlands: Landsat Time-Series Trend Analysis (1985–2022) with ARVI for Different Vegetation Cover Types
Συγγραφείς: Deyvis Cano, Samuel Pizarro, Carlos Cacciuttolo, Richard Peñaloza, Raúl Yaranga and Marcelo Luciano Gandini
Δημοσιεύθηκε: Sustainability 2023, 15(21), 15472; https://doi.org/10.3390/su152115472
Λέξεις κλειδιά: υποβάθμιση, βλάστηση των άνω Άνδεων, ARVI, Mann-Kendall, Landsat 5, 7 και 8, τηλεπισκόπηση.
Αντικείμενο εφαρμογής: Εκτίμηση_υποβάθμισης_δασικών_οικοσυστημάτων
1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Η βλάστηση των άνω Άνδεων του οροπεδίου Bombón στο Περού αντιμετωπίζει αυξανόμενη υποβάθμιση από την ανθρωπογενή χρήση γης και την κλιματική αλλαγή. Η μελέτη αυτή, που καλύπτει την περίοδο 1985-2022, χρησιμοποιεί αισθητήρες Landsat και τεχνολογία τηλεπισκόπησης. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν συνολική υποβάθμιση της φυτοκάλυψης κατά 13,4%, με συγκεκριμένους τύπους κάλυψης, όπως οι βολβοί και το ψηλό γρασίδι, να επηρεάζονται. Η συσχέτιση Spearman υποδηλώνει ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν, αλλά οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορεί επίσης να παίζουν ρόλο στην υποβάθμιση.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Το οροπέδιο Bombón στο Περού, ένα ζωτικό οικοσύστημα των άνω Άνδεων, φιλοξενεί ποικίλες φυτοκοινότητες ζωτικής σημασίας για τη βιοποικιλότητα, τη ρύθμιση του κλίματος και τους υδάτινους πόρους. Παρά τη σημασία της, η περιοχή αντιμετωπίζει υποβάθμιση από γεωργικές, κτηνοτροφικές, αστικές και εξορυκτικές δραστηριότητες, που οδηγούν σε οικολογικές αλλοιώσεις. Αυτή η μελέτη, που καλύπτει την περίοδο 1985-2022, χρησιμοποιεί τηλεπισκόπηση, εστιάζοντας στους αισθητήρες Landsat 5, 7 και 8, σε συνδυασμό με τον ανθεκτικό στην ατμόσφαιρα δείκτη βλάστησης (ARVI). Στόχος είναι η αξιολόγηση των προτύπων υποβάθμισης των φυτών, της έκτασης και των επιδράσεων που προκαλούνται από τον άνθρωπο. Η μελέτη αντιμετωπίζει το κενό στην κατανόηση της δυναμικής της βλάστησης των άνω Άνδεων, τονίζοντας την ανάγκη για προσαρμοστικά σχέδια παρακολούθησης. Τα ερευνητικά ερωτήματα επικεντρώνονται στη θέση και την έκταση των υποβαθμισμένων φυτικών περιοχών, την εξέλιξη των προτύπων υποβάθμισης και τον αντίκτυπο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στις μεταβολές της βλάστησης. Οι μεθοδολογίες περιλαμβάνουν την εφαρμογή ARVI, τη μη παραμετρική ανάλυση τάσεων Mann-Kendall και την ετήσια εποπτευόμενη ταξινόμηση για την οριοθέτηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό των υποβαθμισμένων περιοχών και την αποκρυπτογράφηση των προτύπων αντικατάστασης. Η μελέτη διερευνά επίσης τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστική επέκταση, εξετάζοντας τις επιπτώσεις τους στη διαχείριση και τη διατήρηση της βλάστησης. Τα ευρήματα, τα οποία παράγονται μέσω δεδομένων υψηλής χωρικής και χρονικής ανάλυσης, αποσκοπούν στην παροχή μιας ολοκληρωμένης κατανόησης της υποβάθμισης της βλάστησης, των τύπων φυτοκάλυψης και της επιρροής των ανθρώπινων δραστηριοτήτων σε διάστημα σχεδόν τεσσάρων δεκαετιών. Η έρευνα λειτουργεί ως κρίσιμο εργαλείο για την προσαρμοστική διαχείριση, προσδιορίζοντας περιοχές προτεραιότητας για τη διατήρηση με βάση τις αλληλεπιδράσεις της βλάστησης. Τελικά, οι επιπτώσεις της μελέτης επεκτείνονται στην ενίσχυση της κατανόησης της μεταβαλλόμενης δυναμικής των φυτοκοινωνιών που έχουν υποβαθμιστεί στις περιοχές των άνω Άνδεων, προσφέροντας πολύτιμες γνώσεις για στρατηγικές διατήρησης.
2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ
2.1. Ζώνη μελέτης
Το οροπέδιο Bombón, που βρίσκεται στις κεντρικές Άνδεις του Περού, εκτείνεται σε γεωγραφικά πλάτη από 11°18'2′′ Ν έως 10°34'6′′ Ν και σε γεωγραφικά μήκη από 76°39'14′′ Δ έως 75°52'40′′ Δ. Περιλαμβάνει τη Meseta del Bombón, καλύπτει 3017 km2 με υψόμετρο που κυμαίνεται από 4070 έως 4734 μέτρα. Η περιοχή διαθέτει προστατευόμενες φυσικές περιοχές όπως η λίμνη Junín και η λίμνη Chinchaycocha. Η θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ 0°C και 14°C, με ετήσιο εύρος βροχοπτώσεων από 670 έως 1022 mm, που χαρακτηρίζεται από διακριτές εποχές βροχής (Οκτώβριος-Απρίλιος) και ξηρασίας (Μάιος-Σεπτέμβριος). Το κυρίαρχο οικοσύστημα είναι η Puna Húmeda, που φιλοξενεί λιβάδια των άνω Άνδεων που χρησιμοποιούνται στην κτηνοτροφία, μαζί με υγροβιότοπους στις όχθες της λίμνης Junín. Για τη διαδικασία οριοθέτησης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό QGIS και το DEM του ASTER με ανάλυση 30m.(Εικόνα 1) .
2.2. Συλλογή Δεδομένων
Οι δορυφόροι Landsat 5, 7 και 8 παρείχαν εικόνες ανάλυσης 30m κάθε 16 ημέρες. Οι ετήσιες εικόνες από το 1985 έως το 2022 βελτιώθηκαν στο Google Earth Engine, εστιάζοντας στην ξηρή περίοδο.
2.3. Ανάλυση χωρικής κάλυψης
Η μελέτη χρησιμοποίησε εικόνες Landsat για την ανάλυση της αλλαγής της κάλυψης γης, εναρμονίζοντάς τες με τη χρήση των συντελεστών των Roy et al, και του μετασχηματισμού ανακλαστικότητας OLI των Vogeler et al. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο τυχαίου δάσους χρησιμοποίησε ένα σύνολο δεδομένων κάλυψης γης πεδίου, επικυρωμένο για τη βλάστηση των άνω Άνδεων. Τα σύνολα δεδομένων εκπαίδευσης συνδύασαν πρωτογενή δεδομένα με πηγές όπως ο εθνικός χάρτης βλάστησης του 2015 και εικόνες του Google Earth. Με 11.057 εικονοστοιχεία, 85% από δεδομένα πεδίου και 15% από άλλες πηγές, ο ταξινομητής αξιολογήθηκε ως προς την ακρίβεια χρησιμοποιώντας τη συνολική ακρίβεια, τον συντελεστή kappa, την ακρίβεια του παραγωγού και την ακρίβεια του χρήστη. Ο ταξινομητής RF που προέκυψε επέτρεψε τη δημιουργία παρελθοντικών στρωμάτων κάλυψης γης από ιστορικά αρχεία ετήσιων εικόνων για την περιοχή μελέτης. Ο τελικός χάρτης απεικόνιζε την κατανομή και την επικράτηση διαφορετικών τύπων φυτοκάλυψης και παραγόντων ανθρωπογενούς αλλαγής μεταξύ 1985 και 2022.
2.4. Ανάλυση υποβάθμισης της βλάστησης
Η μελέτη χρησιμοποίησε τον δείκτη βλάστησης (ARVI) για την ανάλυση της υποβάθμισης της βλάστησης στα οικοσυστήματα των Άνδεων. Ο ARVI,
![Εικόνα 8 πηγή: [8]](/rs/wiki/index.php/%CE%91%CF%81%CF%87%CE%B5%CE%AF%CE%BF:Figure8Peru.png)
2.5. Ανάλυση των δεδομένων
Η ανάλυση περιλάμβανε δύο σύνολα δεδομένων για κάθε έτος μελέτης: ένα που κάλυπτε όλες τις κατηγορίες κάλυψης και ένα άλλο που περιοριζόταν στις υποβαθμισμένες καλύψεις. Οι διαδικασίες περιλάμβαναν τη δημιουργία ενός ενοποιημένου στρώματος για τον προσδιορισμό της επικράτησης της κάλυψης, την ποσοτικοποίηση των αριθμών των εικονοστοιχείων, τη δημιουργία χρονοσειρών, την αξιολόγηση των τάσεων με το μοντέλο Mann-Kendall, τον προσδιορισμό των μέσων εκτάσεων, τον υπολογισμό των συντελεστών διακύμανσης και τη διεξαγωγή ανάλυσης συσχέτισης Spearman. Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν το MS Excel 2019, η έκδοση 4.3.1 του R Studio και το λογισμικό Statgraphics Centurion 19, συμπεριλαμβανομένων των διαγραμμάτων Sankey για την οπτική αναπαράσταση της ροής αλλαγής της κάλυψης κατά τα έτη 1985, 2005 και 2022.
3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
3.1. Επιβλεπόμενη ταξινόμηση της συνολικής φυτοκάλυψης
Το κεντρικό τμήμα της Chinchaycocha διαθέτει υδρόφιλη βλάστηση, συμπεριλαμβανομένων των υγροτόπων, των cattails και των bulrush. Στη μεταβατική ζώνη κυριαρχούν η γεωργία των Άνδεων και οι αστικές περιοχές. Το περιφερειακό τμήμα, που εκτείνεται από τη μεταβατική ζώνη, περιλαμβάνει χορταριασμένη βλάστηση, ψηλό χόρτο και ζελατινισμένες περιοχές. Οι λίμνες, το γυμνό έδαφος, οι παγετώνες και οι περιπαγετώνες αποτελούν το 12,3%, με τις λίμνες να έχουν τη μεγαλύτερη έκταση. Η ανάλυση, με βάση τις διάμεσες τιμές των εικονοστοιχείων, προσφέρει ακριβή κατανόηση της κατανομής της κάλυψης κατά την εξεταζόμενη περίοδο.(Εικόνα 2)
3.2. Ανάλυση της κατανομής της υποβαθμισμένης φυτοκάλυψης
Η ανάλυση της υποβάθμισης της φυτοκάλυψης με τη χρήση της τάσης ARVI αποκαλύπτει ότι το 13,4% της συνολικής κάλυψης είναι υποβαθμισμένο, με το 6,2% να παρουσιάζει σημαντική υποβάθμιση (p < 0,01). Περίπου το 12,5% της βλάστησης έχει βελτιωθεί σημαντικά, ενώ το 74,2% παραμένει σταθερό. Δεν υπάρχει καθορισμένο χωρικό μοτίβο, αλλά οι αστικές περιοχές, που συνδέονται κυρίως με την εξορυκτική δραστηριότητα, παρουσιάζουν ιδιαίτερο διαχωρισμό. Το ποσοστό των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης ποικίλλει, με το βούρλο να έχει τη σημαντικότερη παρουσία σε υποβαθμισμένες περιοχές (21%). Το ψηλό γρασίδι, η κατιφέδα, οι υγρότοποι, το πουνιόχορτο και οι ζελατοειδείς περιοχές επηρεάζονται επίσης, με το ψηλό γρασίδι, το γρασίδι πουνιάς (puna grass) και τους υγρότοπους να επηρεάζονται περισσότερο λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθός τους εντός της περιοχής μελέτης. (Εικόνα 3)(Εικόνα 4)
3.3. Διαχρονική ανάλυση της υποβαθμισμένης φυτοκάλυψης
Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις διαχρονικές μεταβολές των τύπων φυτοκάλυψης και των υποβαθμισμένων εκτάσεων, εξαιρουμένων των ετών 1991, 1992 και 2002 λόγω σφαλμάτων ακραίων τιμών. Οι συνολικές καλύψεις βλάστησης (TVC) δεν παρουσιάζουν σημαντική τάση αύξησης ή μείωσης, αλλά ο βούρλος μειώνεται ελαφρώς. Ορισμένες καλύψεις παρουσιάζουν σημαντικές αυξήσεις σε συγκεκριμένα έτη, ακολουθούμενες από επιστροφή στις αρχικές περιοχές. Η ανάλυση των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης (DVCs) αποκαλύπτει μια πτωτική τάση στον βούρλο από το 2009, ενώ οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν μια σημαντική θετική τάση και οι γεωργικές περιοχές παρουσιάζουν μια σημαντική αρνητική τάση από το 2010. Ο Πίνακας 2 σρο αρχικό άρθρο παρέχει λεπτομερή ανάλυση των TVCs και DVCs, συμπεριλαμβανομένων των καταλαμβανόμενων εκτάσεων, του συντελεστή διακύμανσης και των αποτελεσμάτων της ανάλυσης τάσεων Mann-Kendall. Οι υγρότοποι και το ψηλό γρασίδι παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη μεταβλητότητα μεταξύ των TVCs, ενώ το ψηλό γρασίδι και το puna grass έχουν τις πιο εκτεταμένες εκτάσεις μεταξύ των DVCs. Οι υγροβιότοποι και οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη μεταβλητότητα μεταξύ των DVCs, με το βούρλο και τις γεωργικές περιοχές να παρουσιάζουν σημαντικές αρνητικές τάσεις και τις αστικές περιοχές να παρουσιάζουν σημαντική θετική τάση (p < 0,01).(Εικόνα 5)(Εικόνα 6)
3.4. Ροή αντικατάστασης φυτών
Το διάγραμμα Sankey αποκαλύπτει τη δυναμική της κάλυψης μεταξύ των ετών 1985, 2005 και 2022, αξιολογώντας την κάλυψη ως παράγοντα αλλαγής. Στο διάγραμμα Συνολικών Καλύψεων Βλάστησης (TVC) (Εικόνα 7α), αρχικά κυριαρχούν τα λιβάδια πουνιάς, τα οποία αντικαθίστανται από το puna grass (2005). Ομοίως, το ψηλό γρασίδι (2005) επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση μέσω του ψηλού γρασιδιού (2022). Το μοτίβο "κυκλικής υποκατάστασης" περιλαμβάνει την υποβάθμιση του ψηλού γρασιδιού που αντικαθίσταται από το puna grass, και στη συνέχεια ανακτά την αρχική του κατάσταση. Οι υγροβιότοποι αντικαθίστανται από ψηλό γρασίδι, χόρτο και γεωργικές εκτάσεις, με αποκατάσταση από τις ίδιες αυτές καλύψεις (2022). Στο διάγραμμα των υποβαθμισμένων καλύψεων βλάστησης (DVC) (Εικόνα 7β), το ψηλό γρασίδι (1985) αντικαθίσταται από το puna grass και τις ζελατινοποιημένες εκτάσεις (2005), με ανάκτηση από αυτές τις καλύψεις (2022). Το Puna grass επεκτείνεται σημαντικά από το ψηλό χόρτο και τους υγροτόπους (2005), επιστρέφοντας στην αρχική του έκταση. Οι υγρότοποι υφίστανται ποικίλες αντικαταστάσεις και ανακάμψεις, επηρεαζόμενοι από διάφορους παράγοντες.
3.5. Ανάλυση συσχέτισης Spearman για την αξιολόγηση της αντικατάστασης της φυτοκάλυψης
Στο αρχικό άρθρο, ένας πίνακας συσχέτισης Spearman διερευνά τις σχέσεις μεταξύ των διαφόρων καλύψεων βλάστησης κατά τη διάρκεια των ετών, λαμβάνοντας υπόψη τόσο την ολική κάλυψη βλάστησης (TVC) όσο και την υποβαθμισμένη κάλυψη βλάστησης (DVC). Ένας συντελεστής συσχέτισης πάνω από 0,6 ή κάτω από -0,6, με επίπεδο σημαντικότητας 99,99% (p ≤ 0,001), υποδηλώνει σημαντικές συσχετίσεις. Το ψηλό γρασίδι και οι υγρότοποι εμφανίζουν αρνητική συσχέτιση με τις περισσότερες καλύψεις στο TVC, γεγονός που υποδηλώνει ότι αντικαθίστανται από γρασίδι puna και παράγοντες αλλαγής, όπως η γεωργία και οι αστικές περιοχές. Το Puna grass εμφανίζει θετικές συσχετίσεις με τις περισσότερες καλύψεις, τονίζοντας το ρόλο του στη δυναμική της βλάστησης. Στο DVC, το puna grass αντικαθιστά σημαντικά το ψηλό γρασίδι και τους υγροτόπους μετά την υποβάθμιση, επηρεαζόμενο από τις αλλαγές στη γεωργία, το γυμνό έδαφος και τις αστικές περιοχές.
4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ
Η κατανομή της βλάστησης γύρω από τη λίμνη Chinchaycocha αποκαλύπτει διακριτές οικολογικές ζώνες, από την υγρή κεντρική περιοχή έως τους περιφερειακούς χώρους όπου κυριαρχεί η βλάστηση puna και geliturbada. Αν και ειδικά για αυτή την περιοχή, τα πρότυπα αυτά ευθυγραμμίζονται με άλλες περιοχές υψηλού υψομέτρου παγκοσμίως, που διαμορφώνονται από φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, ιδίως οι αλλαγές στις χρήσεις γης και τη γεωργία, συμβάλλουν σημαντικά στην εξέλιξη του τοπίου. Η "ενδιάμεση" ζώνη, που περιλαμβάνει 16,4% γεωργία, υποδηλώνει έντονη δραστηριότητα, εγείροντας ανησυχίες για πιθανή διάβρωση του εδάφους, ένα σημαντικό ζήτημα σε περιοχές με απότομες πλαγιές. Η συνολική υποβαθμισμένη περιοχή αποτελεί το 13,4% των φυτεμένων χώρων, λιγότερο από το εκτιμώμενο 60%, κυρίως λόγω της κακής διαχείρισης, της καύσης, της υπερβόσκησης και της κλιματικής αλλαγής. Η κατανόηση αυτών των διαφορών είναι ζωτικής σημασίας, υποδηλώνοντας συνεχιζόμενη υποβάθμιση ή μεταβολή της οικολογικής ισορροπίας.
Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας, της κτηνοτροφίας και της εξόρυξης, παράλληλα με την κλιματική αλλαγή και τα μεταβαλλόμενα πρότυπα βροχόπτωσης, επηρεάζουν τη δυναμική της βλάστησης στις περιοχές πάνω από 4000 μέτρα. Η παρουσία αστικών περιοχών (2,1%) στην ενδιάμεση ζώνη εγείρει ερωτήματα σχετικά με τις μελλοντικές τάσεις της βλάστησης, καθώς η αστική επέκταση, που συνδέεται ιδίως με την εξόρυξη, έχει συνδεθεί με σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στη βλάστηση και τη χρήση γης. Η υποβάθμιση της βλάστησης των άνω Άνδεων οφείλεται σε παράγοντες όπως το έλλειμμα νερού, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και η τοπογραφία, όπου οι ήπιες πλαγιές ευνοούν τη γεωργία puna και το γρασίδι, ενώ οι απότομες πλαγιές οδηγούν στην επικράτηση του ψηλού γρασιδιού.
Η σημαντική μείωση της γεωργικής κάλυψης (p > 0,01) από το 2010 και μετά, που ενδεχομένως οφείλεται στην αστική επέκταση και την εξόρυξη που εκτοπίζουν τις γεωργικές περιοχές, αποτελεί απειλή για τη βιοποικιλότητα, την αναβλάστηση των φυτών και την παραγωγικότητα. Αξίζει να σημειωθεί ότι το puna grass και το ψηλό γρασίδι καλύπτουν εκτεταμένες εκτάσεις, χαρακτηριστικό των λιβαδιών των Άνδεων, παρέχοντας βασικές υπηρεσίες οικοσυστήματος. Οι αστικές περιοχές και οι υγρότοποι παρουσιάζουν μεγάλη μεταβλητότητα, σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες. Οι υγροβιότοποι, τα βούρλα και οι καλαμώνες, που εξαρτώνται από το νερό, εμφανίζουν σημαντική υποβάθμιση, τονίζοντας την ευαισθησία τους στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Οι υγρότοποι αντικαθίστανται από ψηλό γρασίδι, puna grass και γεωργία, με ελάχιστη ανάκαμψη, μεταβάλλοντας σημαντικά τη σύνθεση της βλάστησης, την ποικιλότητα, την παραγωγικότητα και τη γονιμότητα του εδάφους. Η ένταση της βόσκησης, η κλιματική αλλαγή και η εναπόθεση αζώτου επηρεάζουν επίσης τη δυναμική της βλάστησης, ιδιαίτερα της κατάλληλης για βόσκηση.
Ο πίνακας συσχέτισης Spearman αποκαλύπτει αλληλεπιδράσεις μεταξύ των καλύψεων βλάστησης, αντικατοπτρίζοντας το ψηλό γρασίδι και τους υγροτόπους που αντικαθίστανται από το puna grass και τις ανθρωπογενείς περιοχές. Αν και η προσέγγιση μπορεί να έχει μεροληψίες, η μοναδική συμβολή της μελέτης έγκειται σε μια προσαρμοσμένη επιβλεπόμενη ταξινόμηση για τα οικοσυστήματα των Άνδεων, παρέχοντας συγκεκριμένες γνώσεις για τη διαχρονική δυναμική τους. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν πιθανές μεροληψίες στην προσέγγιση ταξινόμησης και τους περιορισμούς του ARVI. Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να ενσωματώσει διαφορετικούς δείκτες βλάστησης και μεθόδους επίγειας επαλήθευσης για την επικύρωση των αποτελεσμάτων της τηλεπισκόπησης.
5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Αυτή η ολοκληρωμένη μελέτη, η οποία καλύπτει σχεδόν τέσσερις δεκαετίες και χρησιμοποιεί τηλεπισκόπηση, αναλύει τις χωρικές και χρονικές αλλαγές στις καλύψεις βλάστησης, την υποβάθμιση και τη δυναμική αντικατάστασης σε περιοχές των άνω Άνδεων του Περού. Η συνολική υποβαθμισμένη έκταση ανέρχεται σε 13,4%, με τους βολβούς, τα κοτσάνια και το ψηλό γρασίδι να έχουν πληγεί περισσότερο. Το γρασίδι puna και οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν σημαντικές αυξήσεις. Το γρασίδι puna αναδεικνύεται ως κυρίαρχη αντικατάσταση της υποβαθμισμένης βλάστησης, επηρεαζόμενη από τις γεωργικές εκτάσεις, τις αστικές περιοχές και το γυμνό έδαφος. Τα ευρήματα αυτά αποκαλύπτουν την ευπάθεια της βλάστησης, παρέχοντας ουσιαστικές πληροφορίες για την ιεράρχηση των περιοχών διατήρησης και τα σχέδια προσαρμοστικής διαχείρισης. Ενώ οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν σημαντικά στην υποβάθμιση, η μελέτη αναγνωρίζει τον πιθανό αντίκτυπο των περιβαλλοντικών παραγόντων, προτρέποντας για περαιτέρω διερεύνηση της κλιματικής αλλαγής και των επιδράσεων που σχετίζονται με το έδαφος στη δυναμική της βλάστησης.
Συντομογραφίες:
ARVI Δείκτης βλάστησης ανθεκτικός στην ατμόσφαιρα
NIR Εγγύς υπέρυθρο
GEE Google Earth Engine
GIS Γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών
CV Συντελεστής διακύμανσης
TVC Συνολική φυτοκάλυψη
DVC Υποβαθμισμένη φυτοκάλυψη
masl Μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας
Ha Εκτάριο
