Χρήση δορυφορικών εικόνων για την μοντελοποίηση συγκεκριμένων περιοχών διατήρησης των λύκων στα Καρπάθια Όρη, κεντρική Ευρώπη

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 21:39, 27 Ιανουαρίου 2025

Τα Καρπάθια όρη στην κεντρική Ευρώπη

Η γραφική αναπαράσταση των περιοχών καταλληλότητας για τον λύκο

Τίτλος : Use of satellite images for regional modelling of conservation areas for wolves in the Carpathian Mountains, central Europe

Συγγραφείς : Valeria Salvatori, F. Corsi , E.J. Milton and L. Boitani

Link:

https://www.researchgate.net/publication/237111089_Use_of_satellite_images_for_regional_modelling_of_conservation_areas_for_wolves_in_the_Carpathian_Mountains_central_Europe

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η παρούσα μελέτη ανέλυσε τη χωρική δομή των Καρπάθιων Ορεών, στην Κεντρική Ευρώπη, ως ένα σύνολο, και αξιολόγησε την καταλληλότητα των περιοχών με στόχο την διατήρηση των λύκων. Τα φυσικά χαρακτηριστικά της περιοχής μπόρεσαν να μελετηθούν με τη βοήθεια του δείκτη NDVI. Οι περιοχές στις οποίες εμφανίστηκαν λύκοι , χρησίμευσαν ως σημείο αναφοράς για την εκτίμηση του βαθμού καταλληλότητας της ευρύτερης περιοχής. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το μεγαλύτερο μέρος των Καρπαθίων Ορέων είναι εξαιρετικά κατάλληλο για τον λύκο και ότι οι πιο κατάλληλες περιοχές είναι αυτές στις οποίες βρίσκονται σήμερα οι λύκοι.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

O προσδιορισμός των κρίσιμων περιοχών, είναι το πρώτο βήμα για την προσπάθεια διαφύλαξής των ειδών. Στην Ευρώπη, υπάρχουν λίγα είδη μεγάλων σαρκοφάγων, καθώς η ανθρώπινη δράση έχει μειώσει ή και εξαφανίσει πολλά από αυτά. Μεταξύ αυτών, ο λύκος (Canis lupus). Στο κεντροανατολικό τμήμα της Ευρώπης, οι πληθυσμοί των λύκων στα Καρπάθια Όρη είναι αξιοσημείωτοι, καθώς απαντώνται σε όλη την οροσειρά και σε μεγάλους αριθμούς.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ

Στην παρούσα μελέτη στοχεύσαμε στον εντοπισμό περιοχών με διαφορετικούς βαθμούς «καταλληλότητας» για την επιβίωση του λύκου στα Καρπάθια όρη. Για το λόγο αυτό ,χρησιμοποιήσαμε μια πιθανολογική προσέγγιση σε ένα γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών (GIS) και δημιουργήσαμε χάρτες που αναπαριστούν τα Καρπάθια όρη. Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI) για την ανάλυση του περιβάλλοντος, χωρίς να απαιτείται η χρήση δορυφορικών εικόνων από πολλές χρονικές στιγμές και χωρίς να εμφανίζει σφάλματα που σχετίζονται με την ταξινόμηση της κάλυψης γης.

ΠΕΡΙΟΧΉ ΜΕΛΈΤΗΣ ΚΑΙ ΜΈΘΟΔΟΙ

Τα Καρπάθια είναι η δεύτερη μεγαλύτερη οροσειρά στην Κεντρική Ευρώπη μετά τις Άλπεις , καλύπτοντας μια έκταση περίπου 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Το ορεινό συγκρότημα χωρίζεται σε 7 χώρες: Αυστρία, Τσεχία, Σλοβακία, Πολωνία, Ουγγαρία, Ουκρανία και Ρουμανία. Στην παρούσα μελέτη επικεντρωνόμαστε μόνο στις χώρες που περιέχουν τουλάχιστον 10% της επικράτειας της οροσειράς, λαμβάνοντας υπόψη ότι σε μικρότερες σε έκταση περιοχές , η επιβίωση του λύκου είναι δυσκολότερη .Συνεπώς, η συζήτησή μας περιορίζεται στην Πολωνία, Σλοβακία, την Ουκρανία και τη Ρουμανία, οι οποίες όλες μαζί περιλαμβάνουν το 90% της οροσειράς των Καρπαθίων.

ΛΥΚΟΙ ΣΤΑ ΚΑΡΠΑΘΙΑ

Ο πληθυσμός των λύκων των Καρπαθίων είναι ο μεγαλύτερος στην Ευρώπη, αν και αυτά καλύπτουν λιγότερο από το 1% της Ευρώπης. Οι λύκοι των Καρπαθίων αντιπροσωπεύουν περίπου το 30% του ευρωπαϊκού πληθυσμού (στοιχεία Boitani, 2000). Και οι τέσσερις χώρες έχουν υπογράψει τη Σύμβαση της Βέρνης, για τη διατήρηση των ευρωπαϊκών σαρκοφάγων, αλλά δεν έχει εφαρμοστεί αποτελεσματική νομοθεσία για την προστασία του λύκου σε κάποια από όλες συγκεκριμένα (Okarma 1993). Το είδος προστατεύεται μόνο σε ορισμένες χώρες, όπου προσφέρεται αποζημίωση για τις ζημιές που μπορεί να προκαλεί, ενώ σε άλλες (π.χ. Ουκρανία) εξακολουθεί να θεωρείται ανεπιθύμητο.

ΜΕΘΟΔΟΣ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗΣ

Στόχος ήταν η μοντελοποίηση περιοχών για την προστασία μεγάλων σαρκοφάγων στις Άλπεις. Η αναλυτική προσέγγιση χρησιμοποιεί πολυμεταβλητές στατιστικές μεθόδους για τον χωρικό προσδιορισμό περιοχών που συνδέονται με διάφορους βαθμούς καταλληλότητας του περιβάλλοντος. Οι κατηγορίες καταλληλότητας καθορίζονται σύμφωνα με τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά των περιοχών όπου καταγράφηκε η παρουσία λύκου. Το μοντέλο που δημιουργήθηκε εξάγει τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά των περιοχών όπου καταγράφηκαν λύκοι. Ο μέσος όρος των τιμών των περιβαλλοντικών μεταβλητών που βρέθηκαν σε κάθε τοποθεσία παρέχουν μια εκτίμηση του «οικολογικού αποτυπώματος» του λύκου. Συγκρίσεις μεταξύ του οικολογικού αποτυπώματος και των ογκολογικών χαρακτηριστικών οποιασδήποτε άλλης θέσης εντός της μελέτης περιοχής επιτρέπουν τον καθορισμό ενός βαθμού καταλληλότητας με βάση τη μεταξύ τους διαφορά. Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ οποιασδήποτε δεδομένης θέσης Α και του οικολογικού αποτυπώματος , τόσο χαμηλότερος είναι ο βαθμός καταλληλότητας που αποδίδεται στην θέση αυτή.

ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ

Οι περιβαλλοντικές μεταβλητές που εξετάστηκαν επιλέχθηκαν με βάση τη γνώση ειδικών. Οι λύκοι στα Καρπάθια φαίνεται να καταλαμβάνουν τις περισσότερες δασικές περιοχές, όπου η ανθρώπινη επίδραση είναι η μικρότερη, αν και υπάρχουν μεμονωμένες περιπτώσεις εντοπισμού λύκων σε αστικές περιοχές (A. Mertens). Όπως τα περισσότερα σαρκοφάγα είδη, η παρουσία του λύκου στα Καρπάθια εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα της τροφής, τη δυνατότητα εύρεσης κάλυψης και της απουσία ανθρώπινης παρουσίας. Η παρουσία και ποσότητα τροφής δεν ήταν διαθέσιμη για τις εξεταζόμενες χώρες. Η κάλυψη εκτιμήθηκε με τη χρήση του NDVI των εικόνων NOAA-AVHRR στα Καρπάθια. Ο NDVI είναι ενδεικτικός της σχετικής ποσότητας της ενεργά φωτοσυνθετικής βλάστησης μιας περιοχής (Hay et al, 1998). Προκειμένου να προσδιοριστούν τα φαινολογικά χαρακτηριστικά μιας , λαμβάνοντας υπόψη την εποχιακή διακύμανση της ποσότητας της ζωντανής βλάστησης, χρησιμοποιήσαμε ένα σύνολο 9 εικόνες NDVI από διαφορετικούς μήνες του έτους, από τον Μάρτιο έως τον Οκτώβριο του 1995. Οι εικόνες προέρχονταν από το σύνθετο σύνολο δεδομένων 10 ημερών που διατίθεται από το USGS και η νεφοκάλυψη ήταν πάντα ελάχιστη. Η ανθρώπινη παρουσία εξετάστηκε με βάση τους δρόμους και τα σιδηροδρομικά δίκτυα και ενός χάρτη οικισμών εντός της περιοχής μελέτης. Ένα ψηφιακό μοντέλο υψομέτρου (που δημιουργείται από το USGS σε 1km χωρικής ανάλυσης) της περιοχής χρησιμοποιήθηκε επίσης για να μελετηθεί η δομή του εδάφους της οροσειράς. Τέλος, οι τοποθεσίες των λύκων προέκυψαν από μελέτες σχετικών ερευνητών, δασολόγους και κυνηγούς και μεταφέρθηκαν στο μοντέλο ως ένα στρώμα σημειακών θέσεων.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Οι μεταβλητές μεταφέρθηκαν σε ψηφιακή μορφή. Όλες εκτός από εκείνες που προέρχονται από το USGS αποκτήθηκαν για κάθε χώρα ξεχωριστά. Οι χωρικές και οι γεωγραφικές προβολές είχαν διαφορές στην κλίμακα αναπαράστασής τους, επομένως χρειαζόταν μια προεπεξεργασία για το μετασχηματισμό και την επεξεργασία των δεδομένων για τη διόρθωση των αποκλίσεων μεταξύ των τεσσάρων χωρών. Στη συνέχεια, στα διανυσματικά επίπεδα χρησιμοποιήθηκε raser με τη χρήση του USGS ως πλέγμα αναφοράς. Προκειμένου να κατανοήσουν τον τρόπο αντίληψης του χώρου από τον του λύκο, υπολογίστηκε ο μέσος όρος των τιμών των εικονοστοιχείων κάθε μεταβλητής χρησιμοποιώντας ένα κυκλικό φατνίο ακτίνας 5 εικονοστοιχείων, λαμβάνοντας ως σημείο αναφοράς η μέση επικράτεια που καταλαμβάνει ένας λύκος (δηλαδή, 82 km2).Η οικολογική υπογραφή του λύκου ορίστηκε ως το διάνυσμα των μέσων όρων των τιμών κάθε περιβαλλοντικής μεταβλητής στις τοποθεσίες των λύκων μαζί με τον τον πίνακα διασποράς. Χρησιμοποιήσαμε το μέτρο της απόστασης Mahalanobis για τον χαρακτηρισμό κάθε εικονοστοιχείου της περιοχής. Η απόσταση Mahalanobis είναι μια πολυμεταβλητή τεχνική, επομένως είναι η πλέον κατάλληλη για δημιουργία περιβαλλοντικών μοντέλων και έχει το πλεονέκτημα ότι λαμβάνει υπόψη τις σχετικές μεταβλητές μέσω ενός πίνακα διακύμανσης-συνδιακύμανσης. Η εικόνα ράστερ που προέκυψε μετά από υπολογισμούς συγκρίθηκε στη συνέχεια με ένα χάρτη κατανομής των λύκων στα Καρπάθια που δόθηκε ως από τους τοπικούς επιστήμονες. Οι εικόνες ράστερ του NDVI συγκεντρώθηκαν για να παραχθεί ένας δείκτης φαινολογικής μεταβλητότητας μέσω του συντελεστή διακύμανσης (CV), που υπολογίζεται ως ο λόγος μεταξύ της SD και των μέσων τιμών του κάθε εικονοστοιχείου. Η τελική εικόνα ράστερ χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για την εκτίμηση του ποσοστού της κάθε κατηγορίας καταλληλότητας που περιλαμβάνεται στις πραγματικές περιοχές.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Το μεγαλύτερο μέρος των Καρπαθίων ανήκε στην πρώτη κατηγορία καταλληλότητας , και όταν οι δύο πρώτες κατηγορίες καταλληλότητας συνδιάστηκαν , συμπεριλήφθηκε πάνω από το 75% της περιοχής. Η χωρικήωκατανομή του υψηλού βαθμού καταλληλότητας είναι κυρίως συνεχής και το 71% της συνολικής έκτασης της κατηγορίας 1 αποτελείται από περιοχές τόσο μεγάλες, όσο τουλάχιστον δύο λύκοι. Το ποσοστό αυτό ανέρχεται σε 78,7% όταν συγκεντρώνονται οι κλάσεις 1 και 2. Το κύριο τμήμα των ιδιαίτερα κατάλληλων περιοχών αποτελείται από περιοχές που συνδέονται με χαμηλή φαινολογική μεταβλητότητα. Η σύγκριση μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών καταλληλότητας περιβάλλοντος και των κατανομών του λύκου , έδειξε ότι το 48% της περιοχής εξάπλωσης του λύκου περιλαμβάνεται στην κατηγορία καταλληλότητας 1 και το 32% στην κατηγορία καταλληλότητας 2.

ΣΥΝΟΨΗ

Η μελέτη των Καρπαθίων Ορέων ως σύνολο είναι σημαντική , στο πλαίσιο της διαχείρισης των λύκων σε πανευρωπαϊκή κλίμακα. Ο λύκος συναντάται στην περιοχή σε εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα και ο πληθυσμός του εξαπλώνεται συνεχώς. Μόλις η μελέτη εφαρμοστεί για το σύνολο, θα δώσει τα απαραίτητα δεδομένα για την μελέτη συγκεκριμένων περιοχών οπού και θα διεξαχθούν λεπτομερείς μελέτες για τον καθορισμό περιοχών προτεραιότητας. Η χωρική ανάλυση του 1 km είναι κατάλληλη σε τέτοιες περιπτώσεις, καθώς ο λύκος είναι ένα είδος που περιπλανιέται σε μεγάλες εκτάσεις (Riitters et al., 1997). Πρέπει να επισημανθεί ότι η αναλυτική προσέγγιση που υιοθετήθηκε στην παρούσα μελέτη παράγει αποτελέσματα που είναι συγκεκριμένα για το είδος και την περιοχή-στόχο. Οι προκύπτουσες τιμές δεν θα πρέπει να θεωρηθούν ως απόλυτες τιμές καταλληλότητας, αλλά περισσότερο ως σχετικές εντός της περιοχής (Corsi et al., 1999). Το πλεονέκτημα της χρήσης του NDVI έναντι των χαρτών κάλυψης γης είναι ότι ο NDVI επιτρέπει τον εντοπισμό των δυναμικής φύσης των φυτοκαλυμμένων περιοχών και επιπλέον δεν απαιτεί επιπλέον επεξεργασία της εικόνας. Το υψηλό ποσοστό των Καρπαθίων που ανήκει στις κατηγορίες υψηλής καταλληλότητας υποδηλώνει ότι τα εκτεταμένα δάση και ο σχετικά χαμηλός ανθρώπινος πληθυσμός καθιστούν την οροσειρά σε προτεραιότητα διατήρησης. Ο χαρακτηρισμός των Καρπάθιων από την άποψη της φαινολογικής μεταβλητότητας είναι ενδεικτικός της σημασίας των δασικών περιοχών που είναι φωτοσυνθετικά ενεργές για το μεγαλύτερο μέρος του έτους. Αυτές είναι οι περιοχές που απειλούνται σημαντικά λόγω της οικονομικής τους αξία. Λόγω της δυνητικής απειλής του λύκο, το αποτέλεσμα της παρούσας μελέτης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό μελλοντικών μεθόδων διαχείρισης, λαμβάνοντας υπόψη ότι οι προστατευόμενες περιοχές είναι σπάνια αρκετά μεγάλες για την υποστήριξη βιώσιμων πληθυσμών λύκων (Noss et al., 1996). Η εισαγωγή άλλων μεταβλητών, όπως η ποσότητα τροφής και η ανθρώπινη παρουσία θα αποτελούσε σίγουρα μια ιδιαίτερα πολύτιμη πληροφορία για την βελτίωση του μοντέλου (Clark et al., 1996) και οι μελλοντικές εργασίες θα πρέπει να στοχεύσουν στη συλλογή λεπτομερών πληροφοριών που θα χρησιμοποιηθούν σε μια ολοκληρωμένη διαχείριση. Τέλος, εξίσου σημαντική είναι και η συλλογή δεδομένων κατευθείαν από το πεδίο μελέτης προκειμένου να επικυρωθούν τα αποτελέσματα.