Χαρτογράφηση έντασης της φωτιάς και ευαισθησίας διάβρωσης του εδάφους χρησιμοποιώντας πολυ-χρονικά δεδομένα ,Mάτι Αττικής

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 10:34, 15 Ιανουαρίου 2021

Εικόνα 1. Χρήση γης, πριν και μετά τη φωτιά., πηγή:https://www.sciencedirect.com

Εικόνα 2. Κανονικοποιημένος δείκτης καμένης πειοχής (Normalized Burn Ratio, NBR), πριν και μετά τη φωτιά , πηγή:https://www.sciencedirect.com

Εικόνα 3. Κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης (Normalized difference vegetation index, NDVI), πριν και μετά τη φωτιά, πηγή:https://www.sciencedirect.com

Χαρτογράφηση έντασης της φωτιάς και ευαισθησίας διάβρωσης του εδάφους χρησιμοποιώντας πολυ-χρονικά δεδομένα Παρατηρήσεων της Γης: Η περίπτωση της θανατηφόρου πυρκαγιάς στο Μάτι στην Ανατολική Αττική, Ελλάδα

Πρωτότυπος τίτλος: Fire severity and soil erosion susceptibility mapping using multi-temporal Earth Observation data: The case of Mati fatal wildfire in Eastern Attica, Greece

Συγγραφείς: N. Efthimiou, E. Psomiadis, P. Panagos

Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S034181621930462X

Σκοπός

Σκοπός της μελέτης αυτής είναι η εκτίμηση των αποτελεσμάτων της ολέθριας πυρκαγιάς στο Μάτι Αττικής (χαρακτηρίζεται ως «Ζώνη μίξης δασών-οικισμών») ως προς τη διάβρωση του εδάφους βασισμένη στο μέγεθός της, την ένταση, την κοινωνικο-οικονομική επίδραση και τις περιβαλλοντικές συνέπειες.

Εισαγωγή

Συχνά οι πυρκαγιές προκαλούν τεράστιες απώλειες σε υπάρχοντα/ιδιοκτησίες, κατεστραμμένες υποδομές, κατεστραμμένα οικοσυστήματα και απώλειες ανθρώπινης ζωής, ενώ παράλληλα πλήττονται σοβαρά η τοπική και εθνική οικονομία. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση σχεδόν έως και το 90% των δασικών πυρκαγιών λαμβάνουν χώρα σε Μεσογειακές χώρες, εξαιτίας του μεσογειακού κλίματος και των βιογεωγραφικών χαρακτηριστικών των χωρών αυτών. Παράγοντες που ενισχύουν την αύξηση πρόκλησης πυρκαγιών αποτελούν οι ανεπαρκείς πρακτικές διαχείρισης δασών, η συνεχιζόμενη κλιματική αλλαγή, η εγκατάλειψη καλλιεργούμενης γης που οδηγεί σε συσσώρευση δυσανάλογης βιομάζας (μάζα καυσίμου), καθώς και οι ανθρώπινες δραστηριότητες. Η απώλεια βλάστησης που προκύπτει λόγω πυρκαγιών παρεμποδίζει την ορθή λειτουργία του ριζικού συστήματος, το οποίο σε φυσιολογικές συνθήκες σταθεροποιεί και βελτιώνει τη μηχανική αντοχή του εδάφους, επηρεάζει το αποτελεσματικό υδρολογικό βάθος του και αυξάνει την τραχύτητα της ροής οδηγώντας σε μείωση της απορροής και της σχετιζόμενης διάβρωσης. Ο εκσυγχρονισμός των υπολογιστικών εργαλείων και η ανάπτυξη του Συστήματος Γεωγραφικών Πληροφοριών οδήγησε στη δημιουργία μοντέλων διάβρωσης διαφορετικής ακρίβειας και πολυπλοκότητας. Επίσης, η τεχνολογία Παρατήρησης της Γης επιτρέπει την παρακολούθηση της δυναμικής τοπίων σε τεράστιες περιοχές, κατ’ επέκταση συνιστά χρήσιμο εργαλείο για τον εντοπισμό, την παρακολούθηση και την εκτίμηση των καταστροφικών αποτελεσμάτων των πυρκαγιών και της διάβρωσης τους εδάφους μετά τη φωτιά.

Υλικά και μέθοδοι

Η μελετώμενη περιοχή (Ραφήνα) βρίσκεται στην Αττική στην Ελλάδα και το σημείο μελέτης (έκταση 135,32 χλμ2) εντοπίζεται περίπου 25χλμ βορειοανατολικά της Αθήνας. Τοπογραφικά χαρακτηριστικά αποτελούν τα βουνά του Υμηττού και της Πεντέλης που οριοθετούνται από ρηχές λεκάνες. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από ένα σχετικά πυκνό υδρογεωγραφικό δίκτυο και έχει δενδριτικό σχηματισμό αποστράγγισης. Το κλίμα είναι μεσογειακό, ενώ από γεωλογικής άποψης το βραχώδες υπόστρωμα έχει κυρίως σχηματισμούς Νεογενούς περιόδου Άνω Πλειόκαινου-Κάτω Πλειστόκαινου, καθώς επίσης ιζηματογενή αποθέματα, ασβεστόλιθους και μάρμαρα της Τεταρτογενούς περιόδου και του Πλειστόκαινου. Η πυρκαγιά που ξέσπασε τον Ιούλιο του 2018 ξεκίνησε από την περιοχή Νταού της Πεντέλης και κατευθύνθηκε προς την περιοχή του Διονύσου με φυσιολογικό ρυθμό. Η υψηλή θερμοκρασία, η χαμηλή υγρασία και οι έντονοι άνεμοι μετατόπισαν τη φωτιά ανατολικά προς τη Ραφήνα, ενώ σε περίπου 30-40 λεπτά κατέληξε στην ακτογραμμή στο Μάτι. Οι θυελλώδεις δυτικοί-βορειοδυτικοί άνεμοι δεν άφησαν χρόνο αντίδρασης, ενώ ο ελλιπής χωρικός σχεδιασμός και η έλλειψη προγράμματος προστασίας οδήγησε στον εγκλωβισμό πολλών ανθρώπων (102 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους).

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν:

• Δεδομένα Παρατήρησης της Γης μέσω Landsat-5 (L5) και Sentinel-2 (S2). Για την επεξεργασία των δεδομένων αυτών χρησιμοποιήθηκαν οι δείκτες NDVI (normalized difference vegetation index) και NBR (normalized burn ratio)

• Γεωχωρικά δεδομένα: τοπογραφικός χάρτης που αποκτήθηκε από τη Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (ΓΥΣ)

• Μετρήσεις υετού από το δίκτυο METEONET

• 14 δείγματα εδάφους (παροχή του Εθνικού Ιδρύματος Αγροτικής Έρευνας και της βάσης δεδομένων Land Use/Cover Area frame Survey) για τον προσδιορισμό της εδαφολογίας

• Corine Land Cover (CLC) χρησιμοποιήθηκε για την απεικόνιση της χρήσης της γης (CLC2018 για σχεδιάγραμμα προ- και μετα-πυρκαγιάς)

• Αναθεωρημένη Παγκόσμια Εξίσωση Εδαφικής Απώλειας (RUSLE): εμπειρικό μοντέλο διάβρωσης εδάφους που εκτιμά τη συνολική διάβρωση βασισμένο σε πέντε παραμέτρους, συγκεκριμένα συντελεστής διαβρωτικότητας, συντελεστής διαβρωσιμότητας εδάφους, συντελεστής ανάγλυφου, συντελεστής φυτοκάλυψης, συντελεστής ελέγχου διάβρωσης

Αποτελέσματα

Από τη μελέτη προέκυψαν τα εξής αποτελέσματα:

• Οι τιμές της μέσης ετήσιας και μέγιστης εδαφικής απώλειας μετά την πυρκαγιά αυξήθηκαν σημαντικά κατά πέντε και δύο φορές, αντίστοιχα

• Οι αποκλίσεις στις εκτιμήσεις προ- και μετά- πυρκαγιάς ελέγχονται μόνο από τις διαφορετικές τιμές του παράγοντα C (πυκνότητα και χωρική κατανομή της φυτοκάλυψης)

• Εκτενή τμήματα της «Ζώνης μίξης δασών-οικισμών» επηρεάστηκαν σχεδόν εντελώς οδηγώντας σε χαμηλές μέσες τιμές δείκτη NBR, που ερμηνεύει την ακρότητα του συμβάντος που σχεδόν εξάλειψε ολόκληρο τον οικισμό

• Η απώλεια φυτοκάλυψης εξέθεσε τους σχηματισμούς Νεογενούς περιόδου στις διαβρωτικές δυνάμεις της καθίζησης (raindrop impact, surface runoff) οδεύοντας προς επιταχυνόμενους ρυθμούς διάβρωσης του εδάφους

Όσον αφορά τον έλεγχο της μετα-πυρκαγιάς διάβρωσης, ο στόχος είναι η μείωση της επιταχυνόμενης καθίζησης μέχρι την ανανέωση της φυσικής βλάστησης. Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνας πρότεινε: α) ανάπτυξη μικτών δασών στις καμένες περιοχές, με θάμνους και δέντρα, χρησιμοποιώντας παθητικά πυρόφυτα και κατασκευή αστικών ζωνών ελέγχου με κατάλληλη βλάστηση περιμετρικά και β) δημιουργία ζωνών πυρόσβεσης μέσα στα δάση και στον οικισμό και βελτιώσεις υποδομών ώστε να αποφευχθούν πιθανές καταστροφές στο μέλλον. Το Γεωτεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος, από την άλλη πλευρά, εστίασε στη συντήρηση του «πράσινου ισοζυγίου» της περιοχής.

Συμπεράσματα

Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν μια κατά 5 φορές αύξηση των ρυθμών διάβρωσης μετά την πυρκαγιά στο Μάτι σε σύγκριση με τις μετρήσεις πριν την πυρκαγιά. Επιπλέον, φάνηκε ότι η εξίσωση RUSLE συνιστά πολύ χρήσιμο εργαλείο σε ποικίλες συνθήκες παρέχοντας μια βάση για υπολογισμό της απώλειας εδάφους και το χαρακτηρισμό των περιοχών με υψηλό κίνδυνο διάβρωσης. Συνολικά, η εν λόγω έρευνα μπορεί να χρησιμεύσει ως ένας προκαταρκτικός οδηγός για επιστημονικούς σκοπούς και διαμόρφωση τακτικής για την ανάπτυξη σχεδίου που αφορά τη διαχείριση του εδάφους μετά την πυρκαγιά, τη μείωση/εξομάλυνση της διάβρωσης, την αποκατάσταση και την προστασία στην περιοχή. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει τεχνικές και διοικητικές μετρήσεις (π.χ. υδρολογικός σχεδιασμός) αποφεύγοντας έτσι τις αρνητικές και πολυεδρικές επιπτώσεις του φαινομένου.