Εκτίμηση του δυναμικού αναψυχής των δασών από δεδομένα κοινωνικών μέσων και δεδομένα τεχνολογιών τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 05:32, 20 Μαρτίου 2024

Πρωτότυπος τίτλος: Remote sensing for natural disaster recovery: Lessons learned from Hurricanes Irma and Maria in Puerto Rico

Συγγραφείς: Miriam E. Marlier, Susas A. Resetar, Beth E. Lachman, Katherine Anania, Keenan Adams

The RAND Corporation, USA

US Forest Service, USA

Δημοσιεύθηκε: Environmental Science & Policy, 2022

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [[1]]

Λέξεις-κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, Ανάκτηση φυσικών καταστροφών, Τυφώνας, Φυσικοί πόροι

Περίληψη

Η περίληψη του κειμένου περιγράφει την ενσωμάτωση δεδομένων τηλεπισκόπησης στη διαδικασία αξιολόγησης και σχεδιασμού μετά τους τυφώνες Ίρμα και Μαρία στο Πουέρτο Ρίκο. Επισημαίνει την εφαρμογή διαφόρων τεχνικών τηλεπισκόπησης για την αξιολόγηση των ζημιών σε τρεις τομείς φυσικών πόρων: χερσαία δάση, κατολισθήσεις και παράκτια συστήματα. Ενώ τονίζεται ο κρίσιμος ρόλος των δεδομένων τηλεπισκόπησης στην παροχή αρχικών εκτιμήσεων ζημιών, η περίληψη αναγνωρίζει επίσης τις προκλήσεις στην ενσωμάτωσή τους στο σχεδιασμό της αποκατάστασης λόγω των διαφορετικών χρονοδιαγραμμάτων των φορέων λήψης αποφάσεων. Το χειρόγραφο καταλήγει προτείνοντας δρόμους για τη βελτίωση της αξιοποίησης των δεδομένων τηλεπισκόπησης στο σχεδιασμό και τις προσπάθειες αντιμετώπισης καταστροφών.

Εισαγωγή

Οι τυφώνες Ίρμα και Μαρία, που έπληξαν το Πουέρτο Ρίκο τον Σεπτέμβριο του 2017, προκάλεσαν εκτεταμένες ζημιές στις υποδομές και τους φυσικούς πόρους του νησιού. Στον απόηχο αυτών των καταστροφών, οι έγκαιρες και αξιόπιστες πληροφορίες ήταν ζωτικής σημασίας για την αξιολόγηση των ζημιών και τη διαμόρφωση στρατηγικών ανάκαμψης. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης έπαιξαν σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία, παρέχοντας πολύτιμες πληροφορίες για την έκταση των ζημιών σε διάφορους τομείς, ιδίως σε περιοχές στις οποίες ήταν δύσκολη η πρόσβαση. Ωστόσο, η ενσωμάτωση των δεδομένων τηλεπισκόπησης στον σχεδιασμό αποκατάστασης και μετριασμού των καταστροφών συνοδεύεται από τις δικές της προκλήσεις. Αυτές περιλαμβάνουν τη διαφορετική φύση των δεδομένων τηλεπισκόπησης και των μεθόδων επεξεργασίας που απαιτούνται για τα διάφορα σενάρια καταστροφών, καθώς και την ανάγκη για γνώσεις εμπειρογνωμόνων για την αποτελεσματική ερμηνεία και εφαρμογή αυτών των δεδομένων. Επιπλέον, ζητήματα όπως η ιεράρχηση της απόκτησης δορυφορικών δεδομένων, η ευαισθητοποίηση των υπευθύνων λήψης αποφάσεων σχετικά με τις δυνατότητες των δεδομένων τηλεπισκόπησης και η διαχείριση και διάδοση των δεδομένων αποτελούν σημαντικές προκλήσεις. Παρά τις προκλήσεις αυτές, έχουν δημιουργηθεί διάφορες πρωτοβουλίες και συστήματα για τη διευκόλυνση της χρήσης δεδομένων τηλεπισκόπησης στις προσπάθειες αντιμετώπισης και αποκατάστασης καταστροφών. Σε αυτές περιλαμβάνονται διεθνείς συνεργασίες όπως ο Διεθνής Χάρτης για το Διάστημα και τις Μεγάλες Καταστροφές, καθώς και έργα όπως το έργο ARIA για τους φυσικούς κινδύνους και οι υπηρεσίες διαχείρισης εκτάκτων αναγκών Copernicus.

Στο παρόν χειρόγραφο, παρουσιάζουμε τρεις μελέτες περιπτώσεων από τον τομέα των φυσικών πόρων του Πουέρτο Ρίκο - χερσαία δάση, κατολισθήσεις και παράκτιοι πόροι - για να δείξουμε πώς χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα τηλεπισκόπησης στη διαδικασία εκτίμησης των ζημιών και σχεδιασμού της αποκατάστασης μετά τους τυφώνες Ίρμα και Μαρία. Σε κάθε μελέτη περίπτωσης περιγράφονται οι μεθοδολογικές προσεγγίσεις που χρησιμοποιήθηκαν, ο ρόλος των τηλεπισκοπικών δεδομένων στην ενημέρωση των στρατηγικών αποκατάστασης, καθώς και οι δυνητικοί δρόμοι για μελλοντική έρευνα και εφαρμογή. Συνολικά, το παρόν χειρόγραφο αναδεικνύει τη σημασία των δεδομένων τηλεπισκόπησης στις προσπάθειες αποκατάστασης και σχεδιασμού καταστροφών, ενώ παράλληλα εντοπίζει τομείς για βελτίωση και περαιτέρω έρευνα ώστε να ενισχυθεί η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης στις πρακτικές διαχείρισης καταστροφών.

Μελέτες Περιπτώσεων

Το Εθνικό Πλαίσιο Ανάκαμψης από Καταστροφές (NDRF) που θεσπίστηκε από τη FEMA παρέχει μια δομημένη προσέγγιση για την ανάκαμψη από καταστροφές, η οποία περιλαμβάνει τις φάσεις ετοιμότητας, απόκρισης και μακροπρόθεσμης ανάκαμψης. Η Λειτουργία Υποστήριξης Ανάκαμψης Φυσικών και Πολιτιστικών Πόρων (RSF) στο πλαίσιο του NDRF επικεντρώνεται στην προστασία των φυσικών και πολιτιστικών αγαθών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάκαμψης. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης, που λαμβάνονται από δορυφορικές και εναέριες πλατφόρμες, προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες που μπορούν να υποστηρίξουν τις προσπάθειες αποκατάστασης μετά από φυσικές καταστροφές. Το παρόν χειρόγραφο διερευνά την εφαρμογή των δεδομένων τηλεπισκόπησης στην ενδιάμεση έως μακροπρόθεσμη φάση αποκατάστασης, όπως ορίζεται από το NDRF, με έμφαση στην αποκατάσταση του Πουέρτο Ρίκο από τους τυφώνες Ίρμα και Μαρία. Μέσω περιπτωσιολογικών μελετών που αφορούν χερσαία δάση, κατολισθήσεις και παράκτιους πόρους, καταδεικνύουμε πώς τα δεδομένα τηλεπισκόπησης μπορούν να ενημερώσουν τις στρατηγικές ανάκαμψης και να συμβάλουν στην αποκατάσταση και τη διατήρηση των φυσικών πόρων σε περιοχές που έχουν πληγεί από καταστροφές. Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν τη σημασία της τηλεπισκόπησης για την ενίσχυση της ανθεκτικότητας σε μελλοντικές καταστροφές και την προώθηση των προσπαθειών βιώσιμης αποκατάστασης. Η παρούσα μελέτη διερευνά τον αντίκτυπο των τυφώνων Ίρμα και Μαρία στα χερσαία δάση του Πουέρτο Ρίκο, εστιάζοντας στις ζημιές του οικοσυστήματος και στις διαδικασίες αποκατάστασης. Οι τυφώνες αποτελούν επαναλαμβανόμενες φυσικές διαταραχές στο Πουέρτο Ρίκο, επηρεάζοντας τη δομή των δασών, τη σύνθεση των ειδών και την οικολογική δυναμική. Χρησιμοποιώντας δεδομένα δορυφορικής τηλεπισκόπησης, ιδίως παρατηρήσεις Landsat 8 και MODIS, η μελέτη αξιολογεί τις αλλαγές στη μη φωτοσυνθετική βλάστηση (NPV) ως δείκτη ζημιών που προκλήθηκαν από τυφώνες. Οι προκαταρκτικές εκτιμήσεις δείχνουν ότι ο τυφώνας Μαρία προκάλεσε σημαντική θνησιμότητα και ζημιές στα δέντρα, με εκατομμύρια δέντρα να έχουν πληγεί. Η σύγκριση με προηγούμενους τυφώνες αναδεικνύει τη σοβαρότητα του τυφώνα Μαρία και τις επιπτώσεις του στα δασικά οικοσυστήματα. Τα ευρήματα συμβάλλουν στην κατανόηση της μακροπρόθεσμης πορείας ανάκαμψης των δασών του Πουέρτο Ρίκο και παρέχουν πληροφορίες για μελλοντικές στρατηγικές διαχείρισης και διατήρησης ενόψει της κλιμάκωσης των διαταραχών που σχετίζονται με το κλίμα.

Οι τυφώνες Ίρμα και Μαρία επηρέασαν σοβαρά το Πουέρτο Ρίκο το 2017, απαιτώντας ολοκληρωμένες προσπάθειες ανάκαμψης σε διάφορους τομείς. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης αναδείχθηκαν σε κρίσιμο εργαλείο για την αξιολόγηση των ζημιών και την ενημέρωση των στρατηγικών ανάκαμψης σε φυσικά και αστικά περιβάλλοντα, καθώς και για την εκτίμηση της επικινδυνότητας κατολισθήσεων. Στο παρόν έγγραφο παρουσιάζονται μελέτες περιπτώσεων που απεικονίζουν την εφαρμογή δεδομένων τηλεπισκόπησης στον σχεδιασμό της αποκατάστασης μετά τον τυφώνα στο Πουέρτο Ρίκο. Στον τομέα των δασών, δορυφορικά και εναέρια δεδομένα τηλεπισκόπησης παρείχαν αρχικές εκτιμήσεις των ζημιών στα οικοσυστήματα. Οι παρατηρήσεις Landsat και MODIS ποσοτικοποίησαν τις αλλαγές στη βλάστηση, ενώ το σύστημα G-LiHT προσέφερε λεπτομερείς πληροφορίες για τη δομή και τη σύνθεση του θόλου. Τα δεδομένα αυτά βοήθησαν τους σχεδιαστές αποκατάστασης στην εκτίμηση της σοβαρότητας των ζημιών, στον προσδιορισμό των περιοχών προτεραιότητας για αποκατάσταση και στην παρακολούθηση της προόδου της μακροπρόθεσμης αποκατάστασης. Τα αστικά δάση αξιολογήθηκαν με τη χρήση του λογισμικού i-Tree, το οποίο εκτίμησε τις αλλαγές στην κάλυψη δέντρων και τις σχετικές οικοσυστημικές υπηρεσίες. Τα δορυφορικά δεδομένα ενημέρωσαν για τους στόχους αποκατάστασης και υποστήριξαν τη διαδικασία δημόσιας βοήθειας της FEMA για τον υπολογισμό της απώλειας δέντρων. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στην καθοδήγηση των στρατηγικών αποκατάστασης τόσο για τα φυσικά όσο και για τα αστικά δάση, στη διευκόλυνση στοχευμένων αξιολογήσεων και στην παρακολούθηση της προόδου της αποκατάστασης. Επιπλέον, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης συνέβαλαν στην αξιολόγηση των επιπτώσεων των ενδιαιτημάτων σε βασικά είδη, όπως το απειλούμενο με εξαφάνιση Πεδινού του Πουέρτο Ρίκο. Οι αναλύσεις με βάση το Landsat αποκάλυψαν εκτεταμένες διαταραχές των δασών μετά τους τυφώνες, βοηθώντας στην ανάπτυξη προτάσεων αποκατάστασης. Οι έρευνες πεδίου επιβεβαίωσαν τα ευρήματα της τηλεπισκόπησης, καθοδηγώντας στοχευμένες προσπάθειες αποκατάστασης για την υγεία των ειδών και του οικοσυστήματος. Επιπλέον, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης διαδραμάτισαν ζωτικό ρόλο στην αξιολόγηση του κινδύνου κατολισθήσεων, εντοπίζοντας ευάλωτες περιοχές που είναι επιρρεπείς σε κατολισθήσεις που προκαλούνται από βροχοπτώσεις. Προηγούμενες έρευνες υπογράμμισαν τη σημασία της τηλεπισκόπησης στην εκτίμηση της επικινδυνότητας κατολισθήσεων και στο σχεδιασμό μετριασμού των επιπτώσεων, ιδίως σε δύσβατα ορεινά εδάφη. Συνολικά, αυτές οι περιπτωσιολογικές μελέτες αναδεικνύουν τις ποικίλες εφαρμογές των δεδομένων τηλεπισκόπησης στο σχεδιασμό της αποκατάστασης μετά τον τυφώνα στο Πουέρτο Ρίκο, τονίζοντας τη σημασία τους στην αξιολόγηση των ζημιών, την καθοδήγηση των στρατηγικών αποκατάστασης και την παρακολούθηση της προόδου της μακροπρόθεσμης αποκατάστασης σε διάφορους τομείς.

Αφού ο τυφώνας Μαρία έπληξε το Πουέρτο Ρίκο το 2017, επιστήμονες του Γεωλογικού Ινστιτούτου των Ηνωμένων Πολιτειών (USGS) και ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Πουέρτο Ρίκο Mayaguez χρησιμοποίησαν δεδομένα τηλεπισκόπησης για να αξιολογήσουν τις επιπτώσεις στις κατολισθήσεις, τα θαλάσσια λιβάδια και τα μαγγρόβια. Μια προκαταρκτική καταγραφή των κατολισθήσεων δημιουργήθηκε με τη χρήση οπτικών δορυφορικών και εναέριων εικόνων, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τη σοβαρότητα των ζημιών σε όλο το νησί. Επιπλέον, αναπτύχθηκε ένας λεπτομερής ψηφιακός κατάλογος κατολισθήσεων, βοηθώντας στην εκτίμηση των επιπτώσεων της καθίζησης σε κρίσιμους ταμιευτήρες και ενημερώνοντας για τις προσπάθειες σταθεροποίησης του εδάφους. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης διευκόλυναν επίσης την αξιολόγηση των ενδιαιτημάτων θαλασσόχορτου, με τις αρχικές αναλύσεις να υποδεικνύουν σημαντικές ζημιές κοντά στην ακτή. Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και αεροφωτογραφίες υψηλής ανάλυσης από μη επανδρωμένα συστήματα αεροσκαφών (UAS) για την αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων τάσεων και των ζημιών στα δάση μαγκρόβων. Μέσω της οπτικής ανάλυσης και της αξιολόγησης του χρώματος των ωκεανών, οι ερευνητές εντόπισαν δείκτες ζημιών στα θαλάσσια λιβάδια, αναδεικνύοντας τον εκτεταμένο αντίκτυπο του τυφώνα Μαρία στα παράκτια οικοσυστήματα. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν τον ανεκτίμητο ρόλο των δεδομένων τηλεπισκόπησης στην αξιολόγηση μετά την καταστροφή και τον σχεδιασμό αποκατάστασης των φυσικών πόρων στο Πουέρτο Ρίκο.

Μελλοντικές Κατευθύνσεις

Η αποτελεσματική αξιοποίηση των τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι ζωτικής σημασίας για τις δυνατότητες ταχείας αντίδρασης στη διαχείριση των παράκτιων οικοσυστημάτων, ιδίως αν ληφθεί υπόψη η υψηλή φυσική μεταβλητότητά τους και οι προκλήσεις που συνδέονται με την πρόσβαση σε υποθαλάσσια ή παλίρροια περιβάλλοντα. Οι παραδοσιακές τεχνικές πεδίου συχνά περιορίζονται στην παροχή μεγάλης κλίμακας, μακροπρόθεσμων συνόλων δεδομένων λόγω του κόστους και της δυσκολίας τους. Ως εκ τούτου, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης χρησιμεύουν ως πολύτιμη πρωτογενής ή συμπληρωματική πηγή για τη διαχείριση των παράκτιων περιοχών, προσφέροντας αποτελεσματική πρόσβαση σε δεδομένα μεγαλύτερης κλίμακας με αυξημένη συχνότητα.Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην παρακολούθηση της ανάκαμψης των θαλάσσιων λιβαδιών, στον εντοπισμό των απειλών ρύπανσης, στην αξιολόγηση της αποκατάστασης των ενδιαιτημάτων των ειδών και στην υποστήριξη της δημιουργίας θαλάσσιων προστατευόμενων περιοχών. Για παράδειγμα, τα ιστορικά, τρέχοντα και μελλοντικά δεδομένα τηλεπισκόπησης των δασών μαγκρόβων στο Πουέρτο Ρίκο παρέχουν ουσιαστικές πληροφορίες για την προστασία και την αποκατάσταση απειλούμενων ειδών, όπως ο κίτρινος μαυροπετρίτης και τα καβούρια των μαγκρόβων. Επιπλέον, τα δεδομένα αυτά συμβάλλουν στην πληροφόρηση μακροπρόθεσμων στρατηγικών προσαρμοστικής διαχείρισης και στην αξιολόγηση της ευρύτερης υγείας του οικοσυστήματος, ενισχύοντας έτσι την ανθεκτικότητα σε μελλοντικές καταιγίδες και άλλες περιβαλλοντικές προκλήσεις.

Συζήτηση

Μετά τον καταστροφικό αντίκτυπο των τυφώνων Ίρμα και Μαρία στο Πουέρτο Ρίκο, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης αναδείχθηκαν σε κρίσιμο εργαλείο για την αξιολόγηση της έκτασης και της σοβαρότητας των ζημιών και την καθοδήγηση των προσπαθειών αποκατάστασης. Το παρόν χειρόγραφο παρουσιάζει διάφορες μελέτες περίπτωσης που επικεντρώνονται στους φυσικούς πόρους, καταδεικνύοντας τη χρησιμότητα των δεδομένων τηλεπισκόπησης στην ενημέρωση των στρατηγικών αποκατάστασης. Ενώ τα παραδείγματα που συζητούνται αφορούν τη δασοκομία, τις κατολισθήσεις και τους παράκτιους πόρους, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα δεδομένα τηλεπισκόπησης έχουν ευρύτερες εφαρμογές πέρα από αυτούς τους τομείς. Στον τομέα της δασοκομίας, οι παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης από πλατφόρμες όπως το Landsat και το αερομεταφερόμενο LiDAR έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στη χαρτογράφηση των προτύπων ζημιών στα δάση σε όλο το νησί και στην αξιολόγηση των αλλαγών στο ύψος των δασικών στεγών μετά την καταιγίδα. Ενώ τα δεδομένα αυτά υποστήριξαν την ανάγκη για πρωτοβουλίες αναδάσωσης, η συνεχής συλλογή και ανάλυση δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των επίγειων ερευνών και περαιτέρω αξιολογήσεων μέσω τηλεπισκόπησης, είναι απαραίτητη για την παρακολούθηση τόσο των φυσικών όσο και των ελεγχόμενων προσπαθειών ανάκαμψης με την πάροδο του χρόνου. Ομοίως, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην εκτίμηση της σοβαρότητας των κατολισθήσεων και στην αξιολόγηση των κινδύνων κατολίσθησης μετά τους τυφώνες. Οι πληροφορίες αυτές ενσωματώθηκαν σε δευτερογενείς αναλύσεις για την κατανόηση του αντίκτυπου της ιζηματογένεσης στη χωρητικότητα των ταμιευτήρων και τη διαθεσιμότητα πόσιμου νερού. Όσον αφορά τους παράκτιους πόρους, οι παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης παρείχαν πολύτιμες πληροφορίες για τις ζημιές σε ενδιαιτήματα όπως τα θαλάσσια χόρτα και τα μαγγρόβια, καθώς και για τη σοβαρότητα της θαλάσσιας ρύπανσης. Τα δεδομένα αυτά προσδιόρισαν τοποθεσίες προτεραιότητας για λεπτομερείς μελέτες παρακολούθησης και βοήθησαν στην κατανόηση των μακροπρόθεσμων παραγόντων πίεσης που επηρεάζουν τα εν λόγω οικοσυστήματα. Μέσα από αυτές τις περιπτωσιολογικές μελέτες αναδεικνύονται διάφορα βασικά θέματα. Η πρόσβαση στις πληγείσες περιοχές ήταν συχνά περιορισμένη αμέσως μετά τις καταιγίδες, καθιστώντας τα δεδομένα τηλεπισκόπησης την πρωταρχική πηγή πληροφοριών. Τα δεδομένα βάσης ήταν ζωτικής σημασίας για την απομόνωση των επιπτώσεων των τυφώνων, αναδεικνύοντας τη σημασία των προϋπαρχόντων συνόλων δεδομένων για σύγκριση. Πρωτόκολλα και συστήματα για την απόκτηση, διαχείριση και ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης πρέπει να καθιερωθούν πριν από την εκδήλωση καταστροφών, τονίζοντας την ανάγκη για σχεδιασμό ετοιμότητας. Τέλος, ενώ η ταχεία συλλογή δεδομένων είναι κρίσιμη για τις προσπάθειες αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης παραμένουν πολύτιμα για μακροπρόθεσμες στρατηγικές διαχείρισης και αποκατάστασης.Συνοπτικά, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης προσφέρουν έγκαιρες και κρίσιμες πληροφορίες για την αξιολόγηση των ζημιών από καταστροφές, την ιεράρχηση των προσπαθειών αντιμετώπισης, την ενημέρωση για τον σχεδιασμό και τα μέτρα μετριασμού και την παρακολούθηση της προόδου της ανάκαμψης. Τα παραδείγματα από το Πουέρτο Ρίκο υπογραμμίζουν τη σημασία της αξιοποίησης της τεχνολογίας τηλεπισκόπησης στην αντιμετώπιση και διαχείριση καταστροφών.