RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8

2024-03-14T22:58:15Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά,
βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Coral reef applications of Sentinel-2: Coverage, characteristics, bathymetry and
benthic mapping with comparison to Landsat 8'

'''Συγγραφείς:''' JohnD. Hedley, Chris Roelfsema, Vittorio Brando, Claudia Giardino, Tiit Kutser, Stuart Phinn, Peter J. Mumby, Omar Barrilero, Jean Laporte, Benjamin Koetz

'''Δημοσιεύθηκε:''' Οκτώβριος 2018

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.07.014

''' <h1> Εισαγωγή </h1> '''

Το πολυφασματικό όργανο (MSI) Sentinel-2A και 2B προσφέρει μια επιλογή δυνητικής αξίας για διάφορους στόχους στην τηλεπισκόπηση των κοραλλιογενών υφάλων. Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι αντιπροσωπεύουν μια μοναδική πρόκληση για την τηλεπισκόπηση, καθώς είναι εξαιρετικά ετερογενείς σε κλίμακα μέτρου και εμφανίζονται σε μεταβλητά βάθη και συνθήκες διαύγειας του νερού. Ωστόσο, οι πρωτοβουλίες διατήρησης, όπως οι στόχοι βιώσιμης ανάπτυξης των Ηνωμένων Εθνών, αυξάνουν την ανάγκη για πληροφορίες περιβαλλοντικής παρακολούθησης μεγάλης κλίμακας που μπορεί να παρέχει η τηλεπισκόπηση.
Στην προσπάθεια αντιμετώπισης αυτής της πρόκλησης έχει αξιοποιηθεί μια σειρά δορυφορικών οργάνων, από τον Landsat έως αισθητήρες υψηλής χωρικής ανάλυσης όπως ο WorldView-2, για την επίτευξη στόχων όπως: χαρτογράφηση τύπων πυθμένα, βαθυμετρία, ανίχνευση αλλαγών και ανίχνευση φαινομένων λεύκανσης κοραλλιών. Οι δορυφόροι Sentinel-2A και 2B προσφέρουν ένα νέο παράδειγμα διαθέσιμων οργάνων, με επαναληπτικό πέρασμα 5 ημερών, πολυφασματική χωρική ανάλυση 10 m και ελεύθερα διαθέσιμα δεδομένα. Οι αναλύσεις προσομοίωσης πριν από την εκτόξευση από αρκετούς από τους συγγραφείς υπέδειξαν ότι το Sentinel-2 θα είχε καλή απόδοση για εφαρμογές σε υφάλους, και στην παρούσα εργασία δίνεται συνέχεια στη μελέτη αυτή επανεξετάζοντας τις δυνατότητες με βάση το σημαντικό αρχείο πραγματικών δεδομένων που είναι τώρα διαθέσιμα.

[[Αρχείο:Coral1.jpg|thumb|right| Εικόνα 1. (a) Παγκόσμια κάλυψη υφάλων από το Sentinel-2A κατά τη διάρκεια της 12μηνης περιόδου έως τον Σεπτέμβριο του 2017: το κόκκινο χρώμα υποδεικνύει τα πλακίδια που περιέχουν υφάλους, το σκούρο μπλε χρώμα είναι η περιοχή που έχει καταγραφεί. (β-δ) Παράδειγμα λεπτομερούς κάλυψης υφάλων στα εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου: οι μαύρες κουκκίδες είναι ύφαλοι, το κόκκινο υποδεικνύει πλακίδια που περιλαμβάνουν υφάλους στα εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου, το σκούρο μπλε είναι η αποκτηθείσα περιοχή. (β) δείχνει την παράλειψη των Βερμούδων, (γ) των νήσων Τσάγκος, (δ) των νήσων Πίτκαιρν. (Για την ερμηνεία των αναφορών στα χρώματα στο υπόμνημα αυτού του σχήματος, ο αναγνώστης παραπέμπεται στη διαδικτυακή έκδοση του παρόντος άρθρου).]]

'''<h1>Μεθοδολογία</h1>'''

Αρχικά, προσδιορίστηκε σε ποιο βαθμό οι ύφαλοι του κόσμου καλύπτονται από το Sentinel-2, δεδομένου ότι οι απαιτήσεις της αποστολής δεν περιλαμβάνουν εξ ορισμού όλους τους υφάλους. Δεύτερον, επανεξετάζουμε τον τρόπο με τον οποίο μια επαναληπτική επίσκεψη 5 ημερών μεταφράζεται σε ένα αξιοποιήσιμο ποσοστό λήψης καθαρών εικόνων, δεδομένου ότι τα σύννεφα και η επιφανειακή λάμψη είναι συνήθεις συγχυτικοί παράγοντες. Ο χρησιμοποιήσιμος ρυθμός λήψης είναι ο πραγματικός καθοριστικός παράγοντας των στόχων στους οποίους μπορούν να εφαρμοστούν τα δεδομένα.
Τέλος, εφαρμόστηκαν αλγόριθμοι επεξεργασίας σε δεδομένα Sentinel-2 από διάφορες τοποθεσίες πάνω από τον Great Barrier Reef, συμπεριλαμβανομένης της αντιστροφής της βαθυμετρίας με βάση τη φυσική και της χαρτογράφησης του βυθού με προσανατολισμό στο αντικείμενο. Ο Landsat 8 OLI είναι ο πιο συγκρίσιμος σημερινός αισθητήρας με τον Sentinel-2 MSI, οπότε διερευνώνται οι άμεσες συγκρίσεις και οι δυνατότητες σύνθεσης δεδομένων.

'''<h1> Αποτελέσματα </h1>'''
Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι ο Sentinel-2 έχει εξαιρετική απόδοση για την επίτευξη πολλών βασικών επιστημονικών στόχων και στόχων παρακολούθησης των κοραλλιογενών υφάλων. Λαμβάνοντας υπόψη τα σύννεφα και την ηλιακή λάμψη, ο ρυθμός συλλογής χρήσιμων εικόνων για ένα μεγάλο μέρος των υφάλων είναι πιθανόν να είναι περίπου 20 καθαρές εικόνες κατά μέσο όρο ετησίως, δίνοντας νέες δυνατότητες για την αξιολόγηση διαταραχών και επιπτώσεων μικρής χρονικής κλίμακας. Η χωρική ανάλυση των 10 μέτρων αποτελεί βασικό όριο για την οριοθέτηση βενθικών χαρακτηριστικών ενδιαφέροντος, όπως οι κοραλλιογενείς δομές, και υπάρχουν ενδείξεις από δεδομένα εικόνων και πεδίου ότι η λεύκανση είναι ανιχνεύσιμη.
Τα δεδομένα του Sentinel-2 μπορούν να αξιοποιηθούν άμεσα με τις υπάρχουσες μεθόδους, ώστε να παρέχουν ένα νέο επίπεδο πληροφοριών για την παρακολούθηση των υφάλων σε σύγκριση με τις πληροφορίες που ήταν προηγουμένως διαθέσιμες μέσω τηλεπισκόπησης.

[[Αρχείο:Corali.jpg|thumb|right|Εικόνα 2. Παραδείγματα σύγκρισης χωρικών αναλύσεων σε υφάλους στην περιοχή SSCMR, συγκεκριμένα στο βόρειο τμήμα του υφάλου Hall-Thompson. (α, β) σύνθετο RGB από τις αρχικές εικόνες με χρήση των καναλιών 2, 3 και 4 και των δύο αισθητήρων, (γ, δ) βαθυμετρικός χάρτης, (ε, στ) σύνθετο RGB ανάκλασης πυθμένα με βάση τα κανάλια 1, 2 και 3.]]

[[Αρχείο:Corale.jpg|thumb|right|Εικόνα 3. (a, b) Χάρτες γεωμορφολογικής ζώνης και (γ, δ) βενθικής ταξινόμησης της περιοχής SSCMR που προέκυψαν από αντικειμενοστραφή ανάλυση των δεδομένων Sentinel-2. Οι πίνακες (β, δ) δείχνουν μεγεθυμένη περιοχή των (α, γ).]]

[[Αρχείο:Corall.jpg|thumb|right| Εικόνα 4.(a) Η λεύκανση όπως φαίνεται στις εικόνες του Sentinel-2A στον ύφαλο της Αδελαΐδας τον Φεβρουάριο του 2017, σε σύγκριση με τον Ιούνιο του 2016. Οι δύο κάτω εικόνες δείχνουν μια περιοχή με μεγέθυνση, όπως αναπαρίσταται από ένα λευκό ορθογώνιο στο επάνω αριστερό πλαίσιο. (β) Κάτω ανάκλαση στα ~560 nm, που προέκυψε όπως περιγράφεται στην ενότητα 2.8, από μια χρονοσειρά εικόνων Sentinel-2A πάνω από μία από τις περιοχές που υπέστησαν λεύκανση. Η ανωμαλία φωτισμού ήταν παρούσα σε δύο διαδοχικές εικόνες (κόκκινος κύκλος). Η θνησιμότητα των κοραλλιών στην περιοχή επαληθεύτηκε με έρευνες πεδίου πριν και μετά τον Φεβρουάριο του 2017, τα δεδομένα αυτά θα παρουσιαστούν αλλού (Roelfsema, αδημοσίευτα δεδομένα).]]

'''<h1> Συμπέρασμα </h1>'''

Σε συνδυασμό με τον Landsat 8 και το ιστορικό αρχείο Landsat, τα δεδομένα που συλλέγονται σήμερα θα είναι ανεκτίμητα για τις επόμενες δεκαετίες ή και αιώνες.Σε αυτό το πλαίσιο, το κύριο μειονέκτημα της αποστολής Sentinel-2 είναι ότι περίπου το 12% των υφάλων του πλανήτη βρίσκονται σήμερα εκτός του σχεδίου λήψης και δεν απεικονίζονται. Παραδόξως, για μια ευρωπαϊκή πρωτοβουλία, οι κοραλλιογενείς ύφαλοι στα ευρωπαϊκά εδάφη είναι από τους χειρότερα απεικονιζόμενους παγκοσμίως. Αυτές οι παραλείψεις -περίπου μόνο το 1/200 της περιοχής που απεικονίζεται σήμερα- περιορίζουν την παγκόσμια εμβέλεια, η οποία διαφορετικά θα αποτελούσε ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του Sentinel-2.

[[category:Υδάτινες Επιφάνειες]]

Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8

2024-03-14T22:56:23Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά,
βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Coral reef applications of Sentinel-2: Coverage, characteristics, bathymetry and
benthic mapping with comparison to Landsat 8'

'''Συγγραφείς:''' JohnD. Hedley, Chris Roelfsema, Vittorio Brando, Claudia Giardino, Tiit Kutser, Stuart Phinn, Peter J. Mumby, Omar Barrilero, Jean Laporte, Benjamin Koetz

'''Δημοσιεύθηκε:''' Οκτώβριος 2018

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.07.014

''' <h1> Εισαγωγή </h1> '''

Το πολυφασματικό όργανο (MSI) Sentinel-2A και 2B προσφέρει μια επιλογή δυνητικής αξίας για διάφορους στόχους στην τηλεπισκόπηση των κοραλλιογενών υφάλων. Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι αντιπροσωπεύουν μια μοναδική πρόκληση για την τηλεπισκόπηση, καθώς είναι εξαιρετικά ετερογενείς σε κλίμακα μέτρου και εμφανίζονται σε μεταβλητά βάθη και συνθήκες διαύγειας του νερού. Ωστόσο, οι πρωτοβουλίες διατήρησης, όπως οι στόχοι βιώσιμης ανάπτυξης των Ηνωμένων Εθνών, αυξάνουν την ανάγκη για πληροφορίες περιβαλλοντικής παρακολούθησης μεγάλης κλίμακας που μπορεί να παρέχει η τηλεπισκόπηση.
Στην προσπάθεια αντιμετώπισης αυτής της πρόκλησης έχει αξιοποιηθεί μια σειρά δορυφορικών οργάνων, από τον Landsat έως αισθητήρες υψηλής χωρικής ανάλυσης όπως ο WorldView-2, για την επίτευξη στόχων όπως: χαρτογράφηση τύπων πυθμένα, βαθυμετρία, ανίχνευση αλλαγών και ανίχνευση φαινομένων λεύκανσης κοραλλιών. Οι δορυφόροι Sentinel-2A και 2B προσφέρουν ένα νέο παράδειγμα διαθέσιμων οργάνων, με επαναληπτικό πέρασμα 5 ημερών, πολυφασματική χωρική ανάλυση 10 m και ελεύθερα διαθέσιμα δεδομένα. Οι αναλύσεις προσομοίωσης πριν από την εκτόξευση από αρκετούς από τους συγγραφείς υπέδειξαν ότι το Sentinel-2 θα είχε καλή απόδοση για εφαρμογές σε υφάλους, και στην παρούσα εργασία δίνεται συνέχεια στη μελέτη αυτή επανεξετάζοντας τις δυνατότητες με βάση το σημαντικό αρχείο πραγματικών δεδομένων που είναι τώρα διαθέσιμα.

[[Αρχείο:Coral1.jpg|thumb|right|Εικόνα 1. (a) Παγκόσμια κάλυψη υφάλων από το Sentinel-2A κατά τη διάρκεια της 12μηνης περιόδου έως τον Σεπτέμβριο του 2017: το κόκκινο χρώμα υποδεικνύει τα πλακίδια που περιέχουν υφάλους, το σκούρο μπλε χρώμα είναι η περιοχή που έχει καταγραφεί. (β-δ) Παράδειγμα λεπτομερούς κάλυψης υφάλων στα εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου: οι μαύρες κουκκίδες είναι ύφαλοι, το κόκκινο υποδεικνύει πλακίδια που περιλαμβάνουν υφάλους στα εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου, το σκούρο μπλε είναι η αποκτηθείσα περιοχή. (β) δείχνει την παράλειψη των Βερμούδων, (γ) των νήσων Τσάγκος, (δ) των νήσων Πίτκαιρν. (Για την ερμηνεία των αναφορών στα χρώματα στο υπόμνημα αυτού του σχήματος, ο αναγνώστης παραπέμπεται στη διαδικτυακή έκδοση του παρόντος άρθρου).]]

'''<h1>Μεθοδολογία</h1>'''

Αρχικά, προσδιορίστηκε σε ποιο βαθμό οι ύφαλοι του κόσμου καλύπτονται από το Sentinel-2, δεδομένου ότι οι απαιτήσεις της αποστολής δεν περιλαμβάνουν εξ ορισμού όλους τους υφάλους. Δεύτερον, επανεξετάζουμε τον τρόπο με τον οποίο μια επαναληπτική επίσκεψη 5 ημερών μεταφράζεται σε ένα αξιοποιήσιμο ποσοστό λήψης καθαρών εικόνων, δεδομένου ότι τα σύννεφα και η επιφανειακή λάμψη είναι συνήθεις συγχυτικοί παράγοντες. Ο χρησιμοποιήσιμος ρυθμός λήψης είναι ο πραγματικός καθοριστικός παράγοντας των στόχων στους οποίους μπορούν να εφαρμοστούν τα δεδομένα.
Τέλος, εφαρμόστηκαν αλγόριθμοι επεξεργασίας σε δεδομένα Sentinel-2 από διάφορες τοποθεσίες πάνω από τον Great Barrier Reef, συμπεριλαμβανομένης της αντιστροφής της βαθυμετρίας με βάση τη φυσική και της χαρτογράφησης του βυθού με προσανατολισμό στο αντικείμενο. Ο Landsat 8 OLI είναι ο πιο συγκρίσιμος σημερινός αισθητήρας με τον Sentinel-2 MSI, οπότε διερευνώνται οι άμεσες συγκρίσεις και οι δυνατότητες σύνθεσης δεδομένων.

'''<h1> Αποτελέσματα </h1>'''
Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι ο Sentinel-2 έχει εξαιρετική απόδοση για την επίτευξη πολλών βασικών επιστημονικών στόχων και στόχων παρακολούθησης των κοραλλιογενών υφάλων. Λαμβάνοντας υπόψη τα σύννεφα και την ηλιακή λάμψη, ο ρυθμός συλλογής χρήσιμων εικόνων για ένα μεγάλο μέρος των υφάλων είναι πιθανόν να είναι περίπου 20 καθαρές εικόνες κατά μέσο όρο ετησίως, δίνοντας νέες δυνατότητες για την αξιολόγηση διαταραχών και επιπτώσεων μικρής χρονικής κλίμακας. Η χωρική ανάλυση των 10 μέτρων αποτελεί βασικό όριο για την οριοθέτηση βενθικών χαρακτηριστικών ενδιαφέροντος, όπως οι κοραλλιογενείς δομές, και υπάρχουν ενδείξεις από δεδομένα εικόνων και πεδίου ότι η λεύκανση είναι ανιχνεύσιμη.
Τα δεδομένα του Sentinel-2 μπορούν να αξιοποιηθούν άμεσα με τις υπάρχουσες μεθόδους, ώστε να παρέχουν ένα νέο επίπεδο πληροφοριών για την παρακολούθηση των υφάλων σε σύγκριση με τις πληροφορίες που ήταν προηγουμένως διαθέσιμες μέσω τηλεπισκόπησης.

[[Αρχείο:Corali.jpg|thumb|right|Εικόνα 2. Παραδείγματα σύγκρισης χωρικών αναλύσεων σε υφάλους στην περιοχή SSCMR, συγκεκριμένα στο βόρειο τμήμα του υφάλου Hall-Thompson. (α, β) σύνθετο RGB από τις αρχικές εικόνες με χρήση των καναλιών 2, 3 και 4 και των δύο αισθητήρων, (γ, δ) βαθυμετρικός χάρτης, (ε, στ) σύνθετο RGB ανάκλασης πυθμένα με βάση τα κανάλια 1, 2 και 3.]]

[[Αρχείο:Corale.jpg|thumb|right|Εικόνα 4. (a, b) Χάρτες γεωμορφολογικής ζώνης και (γ, δ) βενθικής ταξινόμησης της περιοχής SSCMR που προέκυψαν από αντικειμενοστραφή ανάλυση των δεδομένων Sentinel-2. Οι πίνακες (β, δ) δείχνουν μεγεθυμένη περιοχή των (α, γ).]]

[[Αρχείο:Corall.jpg|thumb|right|(a) Η λεύκανση όπως φαίνεται στις εικόνες του Sentinel-2A στον ύφαλο της Αδελαΐδας τον Φεβρουάριο του 2017, σε σύγκριση με τον Ιούνιο του 2016. Οι δύο κάτω εικόνες δείχνουν μια περιοχή με μεγέθυνση, όπως αναπαρίσταται από ένα λευκό ορθογώνιο στο επάνω αριστερό πλαίσιο. (β) Κάτω ανάκλαση στα ~560 nm, που προέκυψε όπως περιγράφεται στην ενότητα 2.8, από μια χρονοσειρά εικόνων Sentinel-2A πάνω από μία από τις περιοχές που υπέστησαν λεύκανση. Η ανωμαλία φωτισμού ήταν παρούσα σε δύο διαδοχικές εικόνες (κόκκινος κύκλος). Η θνησιμότητα των κοραλλιών στην περιοχή επαληθεύτηκε με έρευνες πεδίου πριν και μετά τον Φεβρουάριο του 2017, τα δεδομένα αυτά θα παρουσιαστούν αλλού (Roelfsema, αδημοσίευτα δεδομένα).]]

'''<h1> Συμπέρασμα </h1>'''

Σε συνδυασμό με τον Landsat 8 και το ιστορικό αρχείο Landsat, τα δεδομένα που συλλέγονται σήμερα θα είναι ανεκτίμητα για τις επόμενες δεκαετίες ή και αιώνες.Σε αυτό το πλαίσιο, το κύριο μειονέκτημα της αποστολής Sentinel-2 είναι ότι περίπου το 12% των υφάλων του πλανήτη βρίσκονται σήμερα εκτός του σχεδίου λήψης και δεν απεικονίζονται. Παραδόξως, για μια ευρωπαϊκή πρωτοβουλία, οι κοραλλιογενείς ύφαλοι στα ευρωπαϊκά εδάφη είναι από τους χειρότερα απεικονιζόμενους παγκοσμίως. Αυτές οι παραλείψεις -περίπου μόνο το 1/200 της περιοχής που απεικονίζεται σήμερα- περιορίζουν την παγκόσμια εμβέλεια, η οποία διαφορετικά θα αποτελούσε ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του Sentinel-2.

[[category:Υδάτινες Επιφάνειες]]

Αρχείο:Corall.jpg

2024-03-14T22:55:18Z

Demoagr: Εικόνα 5.(a) Η λεύκανση όπως φαίνεται στις εικόνες του Sentinel-2A στον ύφαλο της Αδελαΐδας τον Φεβρουάριο του 2017, σε σύγκριση με τον Ιούνιο του 2016.

Εικόνα 5.(a) Η λεύκανση όπως φαίνεται στις εικόνες του Sentinel-2A στον ύφαλο της Αδελαΐδας τον Φεβρουάριο του 2017, σε σύγκριση με τον Ιούνιο του 2016. Οι δύο κάτω εικόνες δείχνουν μια περιοχή με μεγέθυνση, όπως αναπαρίσταται από ένα λευκό ορθογώνιο στο επάνω αριστερό πλαίσιο. (β) Κάτω ανάκλαση στα ~560 nm, που προέκυψε όπως περιγράφεται στην ενότητα 2.8, από μια χρονοσειρά εικόνων Sentinel-2A πάνω από μία από τις περιοχές που υπέστησαν λεύκανση. Η ανωμαλία φωτισμού ήταν παρούσα σε δύο διαδοχικές εικόνες (κόκκινος κύκλος). Η θνησιμότητα των κοραλλιών στην περιοχή επαληθεύτηκε με έρευνες πεδίου πριν και μετά τον Φεβρουάριο του 2017, τα δεδομένα αυτά θα παρουσιαστούν αλλού (Roelfsema, αδημοσίευτα δεδομένα).

Αρχείο:Corale.jpg

2024-03-14T22:52:51Z

Demoagr: Εικόνα 4. (a, b) Χάρτες γεωμορφολογικής ζώνης και (γ, δ) βενθικής ταξινόμησης της περιοχής SSCMR που προέκυψαν από αντικειμενοστραφή ανάλυση των �

Εικόνα 4. (a, b) Χάρτες γεωμορφολογικής ζώνης και (γ, δ) βενθικής ταξινόμησης της περιοχής SSCMR που προέκυψαν από αντικειμενοστραφή ανάλυση των δεδομένων Sentinel-2. Οι πίνακες (β, δ) δείχνουν μεγεθυμένη περιοχή των (α, γ).

Αρχείο:Corali.jpg

2024-03-14T22:44:58Z

Demoagr: Εικόνα 2. Παραδείγματα σύγκρισης χωρικών αναλύσεων σε υφάλους στην περιοχή SSCMR, συγκεκριμένα στο βόρειο τμήμα του υφάλου Hall-Thompson. (α, β) σύνθε

Εικόνα 2. Παραδείγματα σύγκρισης χωρικών αναλύσεων σε υφάλους στην περιοχή SSCMR, συγκεκριμένα στο βόρειο τμήμα του υφάλου Hall-Thompson. (α, β) σύνθετο RGB από τις αρχικές εικόνες με χρήση των καναλιών 2, 3 και 4 και των δύο αισθητήρων, (γ, δ) βαθυμετρικός χάρτης, (ε, στ) σύνθετο RGB ανάκλασης πυθμένα με βάση τα κανάλια 1, 2 και 3.

Αρχείο:Coral1.jpg

2024-03-14T22:38:17Z

Demoagr: Εικόνα 1. (a) Παγκόσμια κάλυψη υφάλων από το Sentinel-2A κατά τη διάρκεια της 12μηνης περιόδου έως τον Σεπτέμβριο του 2017: το κόκκινο χρώμα υποδεικνύ�

Εικόνα 1. (a) Παγκόσμια κάλυψη υφάλων από το Sentinel-2A κατά τη διάρκεια της 12μηνης περιόδου έως τον Σεπτέμβριο του 2017: το κόκκινο χρώμα υποδεικνύει τα πλακίδια που περιέχουν υφάλους, το σκούρο μπλε χρώμα είναι η περιοχή που έχει καταγραφεί. (β-δ) Παράδειγμα λεπτομερούς κάλυψης υφάλων στα εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου: οι μαύρες κουκκίδες είναι ύφαλοι, το κόκκινο υποδεικνύει πλακίδια που περιλαμβάνουν υφάλους στα εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου, το σκούρο μπλε είναι η αποκτηθείσα περιοχή. (β) δείχνει την παράλειψη των Βερμούδων, (γ) των νήσων Τσάγκος, (δ) των νήσων Πίτκαιρν. (Για την ερμηνεία των αναφορών στα χρώματα στο υπόμνημα αυτού του σχήματος, ο αναγνώστης παραπέμπεται στη διαδικτυακή έκδοση του παρόντος άρθρου).

Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών

2024-03-14T22:34:35Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''The evolution of the transboundary Evros river delta (Northeast Aegean Sea) under human intervention: a seven-decade analysis''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Karditsa, Athina Tsapanou and Serafim E. Poulos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1666564

'''Περίληψη'''

Το κείμενο εξετάζει την εξέλιξη της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου στο Βόρειο Αιγαίο, που μοιράζονται η Ελλάδα και η Τουρκία, κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες (1945-2017), εστιάζοντας στις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις επιπτώσεις τους στις δελταϊκές διεργασίες. Η κατασκευή πολυάριθμων φραγμάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου οδήγησε σε σημαντική μείωση του ποτάμιου αιωρούμενου φορτίου κατά πάνω από 80%. Επιπλέον, το κύριο κανάλι διανομής μετατοπίστηκε προς τα νοτιοανατολικά, με αποτέλεσμα τη μετατροπή περισσότερου από το 40% της δελταϊκής πεδιάδας σε γεωργική γη. Αυτές οι ανθρώπινες παρεμβάσεις συνέβαλαν στην προώθηση του ενεργού κύριου στόματος του δέλτα, ενώ προκάλεσαν την υποχώρηση του παλιού στόματος του Έβρου. Οι σημερινοί ρυθμοί προώθησης και υποχώρησης της ακτογραμμής είναι 3,9 *10-3 km2/yr και 7,7 *10-3 km2/yr, αντίστοιχα, με ενδείξεις αξιοσημείωτης ευπάθειας στην περιοχή του μεσαίου στομίου. Συνολικά, η μελέτη αναδεικνύει τις μετασχηματιστικές επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη μορφολογία του δέλτα και τονίζει τη σημασία της κατανόησης αυτών των επιπτώσεων για την αποτελεσματική διαχείριση και διατήρηση του δέλτα.

Τα δέλτα, ζωτικά παράκτια οικοσυστήματα, αντιμετωπίζουν πολύπλοκες προκλήσεις στην εξέλιξή τους λόγω φυσικών και ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Τον τελευταίο αιώνα, ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστικοποίηση έχουν μεταβάλει σημαντικά τα υδροσυστήματα των δέλτα των ποταμών, αυξάνοντας την προσφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Τα φράγματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο, καθώς παγιδεύουν ιζήματα πίσω τους, μεταβάλλοντας τη μορφολογία των δέλτα και τα πρότυπα ιζηματογένεσης. Η διαχείριση διασυνοριακών ποταμών, όπως παρατηρείται σε ποταμούς όπως ο Τίγρης-Ευφράτης και ο Νείλος, παρουσιάζει πρόσθετες πολυπλοκότητες. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των ποταμών της Μεσογείου και της Βαλκανικής Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μορφολογική εξέλιξη του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, λαμβάνοντας υπόψη την ανθρώπινη παρέμβαση και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επί τόπου δεδομένα, στοχεύει στην κατανόηση του ρόλου των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη διαμόρφωση της δελταϊκής πεδιάδας, ρίχνοντας φως στις προκλήσεις και τις επιπτώσεις για τα παράκτια οικοσυστήματα και τις στρατηγικές διαχείρισης.

'''Εισαγωγή'''

''Φυσικογεωγραφικό περιβάλλον και ανθρώπινη παρέμβαση''

Ο ποταμός Έβρος/Μαρίτσα/Μέριτς, με μήκος ~515 χλμ, είναι ο μεγαλύτερος ποταμός της Βαλκανικής Χερσονήσου, αποστραγγίζοντας μια έκταση ~53.000 km2. Με τη Βουλγαρία να συνεισφέρει το 66% της λεκάνης απορροής του, την Τουρκία το 27,5% και την Ελλάδα το 6,5%, υποστηρίζει πληθυσμό 3,6 εκατομμυρίων ανθρώπων. Η λιθολογία της λεκάνης αποτελείται κυρίως από κλαστικές και ιζηματογενείς αποθέσεις, ενώ επικρατεί ηπειρωτικό κλίμα, εκτός από τη χαμηλή παράκτια περιοχή της. Η υψηλή διαχρονική μεταβλητότητα της ροής χαρακτηρίζει την απορροή του Έβρου, ενώ οι διαθέσιμες συνεχείς μετρήσεις είναι περιορισμένες. Η θαλάσσια λεκάνη υποδοχής, το ΒΑ Αιγαίο Πέλαγος, βιώνει ένα περιβάλλον χωρίς παρυφές, αλλά περιστασιακή άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω μετεωρολογικών δυνάμεων. Η δυναμική των κυμάτων επηρεάζει κυρίως την ακτή του δέλτα, με τα δυτικά και νοτιοδυτικά κύματα να προκαλούν έντονες παράκτιες υδροδυναμικές συνθήκες. Το δέλτα του Έβρου, με έκταση 188 km2, είναι ζωτικής σημασίας για την οικολογική του σημασία, καθώς αποτελεί κρίσιμη περιοχή διαχείμασης για τα πουλιά της ανατολικής Μεσογείου. Ωστόσο, αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως το γεγονός ότι αποτελεί στρατιωτικοποιημένο σύνορο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας και εστία παράνομης μετανάστευσης. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην κατανόηση της μορφολογικής εξέλιξης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επιτόπια δεδομένα για την αξιολόγηση του ρόλου της ανθρώπινης παρέμβασης και της κλιματικής αλλαγής.

[[Αρχείο:Evros1.jpg|thumb|right]]

''Ανθρώπινες παρεμβάσεις και επιπτώσεις''

Από τη δεκαετία του 1950, οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν μεταβάλει σημαντικά τη φυσική εξέλιξη του ποτάμιου συστήματος του Έβρου, ιδίως με την κατασκευή πάνω από 25 μεγάλων φραγμάτων και πολλών μικρότερων για υδροηλεκτρική ενέργεια, άρδευση και αντιπλημμυρικό έλεγχο. Αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει βαθιά τις ροές νερού και ιζημάτων στον ποταμό, οδηγώντας σε αξιοσημείωτες αλλαγές στην εξέλιξη του δέλτα και στην παράκτια ιζηματογένεση. Η συχνότητα των πλημμυρών έχει αυξηθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία λόγω της υπερπήδησης των τεχνητών φραγμάτων, με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες. Η ακριβής αιτία των πλημμυρών παραμένει ασαφής, ενδεχομένως προερχόμενη τόσο από τις κλιματικές αλλαγές όσο και από τις πρακτικές διαχείρισης των φραγμάτων στη λεκάνη. Διάφορες μελέτες έχουν επιχειρήσει να χαρτογραφήσουν τις επιπτώσεις των πλημμυρών και να προτείνουν στρατηγικές μετριασμού. Άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις περιλαμβάνουν έργα αποστράγγισης και μετατόπισης καναλιών για τη διευκόλυνση της γεωργίας, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της γης για καλλιέργεια στο ελληνικό τμήμα της δελταϊκής πεδιάδας. Ωστόσο, οι δραστηριότητες αυτές, μαζί με τα μεταλλευτικά και βιομηχανικά λύματα από τη Βουλγαρία και την Τουρκία, έχουν οδηγήσει σε πιέσεις ρύπανσης στον ποταμό. Επιπλέον, τα παράκτια θαλάσσια ιζήματα παρουσιάζουν σημάδια ανθρώπινης παρέμβασης, με αυξημένη περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα και βαρέα μέταλλα. Συνολικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν διαμορφώσει βαθιά το σύστημα του ποταμού Έβρου, επηρεάζοντας τη μορφολογία, την υδρολογία και την οικολογική του ακεραιότητα.

'''Συλλογή δεδομένων και μεθοδολογία'''

''Υδρολογικά δεδομένα''

Περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη βροχόπτωση, την απορροή του ποταμού, τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων ιζημάτων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα στη λεκάνη απορροής του Έβρου. Τα δεδομένα βροχόπτωσης που εκτείνονται από το 1950 έως το 2010 ελήφθησαν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του Medoffice. Η παροχή γλυκού νερού του ποταμού Έβρου υπολογίστηκε με βάση μηνιαίες μετρήσεις που ελήφθησαν στο σταθμό Πέπλου από το 1969 έως το 1974, το 1980 έως το 1990 και το 1997 έως το 2007. Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων αιωρούμενων ιζημάτων και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο Σταθμό Πέπλου πραγματοποιήθηκαν από το 1980 έως το 1986 και από το 2001 έως το 2008, με δεδομένα που παρασχέθηκαν από το Γενικό Χημείο του Κράτους. Το ολικό διαλυμένο φορτίο (DL) προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τις λαμβανόμενες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με μετατροπή που πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με μια σχέση που προτάθηκε από το εργαστήριο LennTech. Αυτή η μεθοδολογία εξασφάλισε τη συλλογή ολοκληρωμένων συνόλων δεδομένων που είναι απαραίτητα για την ανάλυση διαφόρων πτυχών της ποιότητας του νερού και των υδρολογικών διεργασιών στη λεκάνη απορροής του Έβρου για αρκετές δεκαετίες, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής της περιοχής.

[[Αρχείο:Evros2.jpg|thumb|right]]

''Κάλυψη γης και χρήσεις της δελταϊκής πεδιάδας''

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες για να αναλυθούν οι αλλαγές στην κάλυψη γης στην πεδιάδα του Δέλτα Έβρου από το 1945 έως σήμερα. Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από το 1945 μαζί με δορυφορικές εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 που αποκτήθηκαν το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Τα δορυφορικά δεδομένα, που αποκτήθηκαν από την πλατφόρμα USGS Explorer, υποβλήθηκαν σε ραδιομετρική βαθμονόμηση, ορθοαναγωγή και ατμοσφαιρική διόρθωση πριν μετατραπούν σε βαθμονομημένες τιμές ανάκλασης με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Οι χάρτες κάλυψης γης προέκυψαν με τη μέθοδο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, με τον προσδιορισμό επτά κατηγοριών κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών εκτάσεων, των περιοχών βλάστησης και των υδάτινων σωμάτων. Για τις αεροφωτογραφίες, χρησιμοποιήθηκε παρόμοια προσέγγιση, αν και με διαθέσιμες μόνο τρεις ζώνες μήκους κύματος, με αποτέλεσμα να προκύψουν τέσσερις κλάσεις κάλυψης γης. Οι συνολικές εκτιμήσεις ακρίβειας για τους παραγόμενους χάρτες έδειξαν βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, με ακρίβειες 62,9%, 89,2% και 96,4% για το 1945, το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση παρείχε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξελισσόμενη κάλυψη γης της πεδιάδας του Δέλτα Έβρου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή κατά τις τελευταίες δεκαετίες.

[[Αρχείο:Evros3.jpg|thumb|right]]

''Ανάλυση μετατόπισης της ακτογραμμής του Δέλτα''

Η μελέτη ανέλυσε τις διαχρονικές αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής χρησιμοποιώντας αεροφωτογραφίες από το 1945, το 1960, το 1985, το 1996 και το 2000, καθώς και μια εικόνα Landsat 8 από το 2017. Λόγω των προκλήσεων πρόσβασης σε αρχειακά δεδομένα για ολόκληρη την δελταϊκή πεδιάδα, οι εικόνες κάλυψαν διαφορετικά τμήματα των εκβολών του Έβρου. Οι σαρώσεις υψηλής ανάλυσης των φωτογραφιών διορθώθηκαν γεωμετρικά για τη δημιουργία ακριβών ορθομωσαϊκών με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Η ορθοδιόρθωση περιελάμβανε τη χρήση ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου και την προβολή των δεδομένων στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Οι θέσεις των ακτογραμμών ψηφιοποιήθηκαν χειροκίνητα σε ένα ΓΣΠ, με μέγιστο συνολικό σφάλμα που εκτιμήθηκε σε <30 m. Οι αλλαγές στην ακτογραμμή που υπερβαίνουν αυτό το σφάλμα θεωρήθηκαν σημαντικές. Οι δελταϊκοί σχηματισμοί μικρής κλίμακας εξαιρέθηκαν από την ψηφιοποίηση λόγω της δυναμικής τους φύσης. Η διάβρωση ή η προσαύξηση της ακτογραμμής κατά την περίοδο παρατήρησης των 72 ετών μεταφράστηκε σε μέσους ετήσιους ρυθμούς μεταβολής της έκτασης, παρέχοντας πληροφορίες για την εξέλιξη του παράκτιου τοπίου της περιοχής.

'''Αποτελέσματα'''

''Ροές νερού και ιζημάτων''

Εξετάζονται οι τάσεις της βροχόπτωσης, η απορροή του ποταμού Έβρου, η κατασκευή φραγμάτων, οι μετρήσεις της παροχής νερού και οι μεταβολές του ιζηματογενούς φορτίου από το 1950 έως το 2010. Οι βροχοπτώσεις παρουσίασαν διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, με τη δεκαετία του 1980 να παρουσιάζει ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα που αποδίδονται στην κλιματική αλλαγή, ενώ μετά το 1996 παρατηρήθηκε αυξητική τάση. Η διαχείριση της απορροής του ποταμού Έβρου γινόταν μέσω ταμιευτήρων, με τη χωρητικότητά τους να αυξάνεται σημαντικά λόγω της κατασκευής φραγμάτων. Οι μετρήσεις της απορροής του νερού έδειξαν δύο διακριτές φάσεις: Το 1969-1994 παρατηρήθηκε ελαφρά πτωτική τάση, ενώ το 1995-2008 παρατηρήθηκε αυξημένη μεταβλητότητα με υψηλότερη μέση απορροή. Το φορτίο αιωρούμενων ιζημάτων (SL) αυξήθηκε ελαφρώς από το 1980-1990 έως το 2001-2008, ενώ το φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL) παρέμεινε σχετικά σταθερό, επηρεαζόμενο από την εκροή νερού. Η αύξηση του DL συνέπεσε με την αυξημένη εξατμισοδιαπνοή και τη συσσώρευση αλάτων ανάντη των φραγμάτων, εμπλουτίζοντας το ποτάμιο νερό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών έκπλυσης. Η μελέτη αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ βροχόπτωσης, απορροής ποταμού, κατασκευής φραγμάτων και δυναμικής ιζημάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια της υπό μελέτη περιόδου.

''Αλλαγές στις δελταϊκές ακτές''

Η μελέτη των αλλαγών στην ακτογραμμή του δέλτα του Έβρου από το 1945 έως το 2017 αποκαλύπτει σημαντικές μεταβολές. Η περιοχή των παλαιών εκβολών γνώρισε αύξηση από το 1945 έως το 1960, κερδίζοντας 0,6 km2 νέας γης, αλλά αργότερα υποχώρησε, χάνοντας 0,19 km2 από το 1960 έως το 1985 και διαβρώνοντας άλλα 0,24 km2 μέχρι το 2017. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων προέκυψαν νέες εκτάσεις από φραγμένα νησιά και φρύγανα. Εν τω μεταξύ, η ακτή βόρεια των παλαιών εκβολών προχώρησε σταθερά, κερδίζοντας 0,26 km2 από το 1960 έως το 1985 και 0,21 km2 από το 1986 έως το 2007. Αντίθετα, στην περιοχή του νέου ενεργού στόματος, η προς νότο υποβάθμιση σημειώθηκε κυρίως από το 1945 έως το 1985, σχηματίζοντας 1,53 km2 νέας γης, και συνεχίστηκε με βραδύτερο ρυθμό από το 1986 έως το 2017, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν περίπου 0,3 km2 νέας γης. Επιπλέον, περίπου 0,94 km2 της νότιας ακτογραμμής του δέλτα, κυρίως λιμνοθάλασσες, χάθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

[[Αρχείο:Evros4.jpg|thumb|right]]

[[Αρχείο:Evros5.jpg|thumb|right]]

[[Αρχείο:Evros6.jpg|thumb|right]]

[[Αρχείο:Evros7.jpg|thumb|right]]
'''Συζήτηση'''

Οι επιπτώσεις της κατασκευής φραγμάτων στο ιζηματογενές φορτίο του ποταμού Έβρου ήταν έντονες, καθώς από τη δεκαετία του 1950 παρατηρείται δραστική μείωση του φορτίου αιωρούμενων ιζημάτων (SL). Παρά το σχετικά αμετάβλητο φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL), ο λόγος SL:DL έχει μετατοπιστεί σημαντικά μετά την κατασκευή του φράγματος. Αυτή η μείωση της ροής ιζημάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στο δέλτα του Έβρου, ιδιαίτερα εμφανείς στην περιοχή των βόρειων εκβολών. Πριν από την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση, υπήρχε η περιοχή των παλαιών εκβολών , αλλά η μεταγενέστερη κατασκευή του φράγματος και τα έργα στην πεδιάδα του δέλτα προκάλεσαν μετατόπιση σε τάση υποχώρησης. Η ανακατανομή των ιζημάτων και η διάβρωση οδήγησαν στο σχηματισμό επιμήκων πτυχώσεων και κορυφογραμμών της παραλίας. Ο ρυθμός υποχώρησης, σταθερός από το 1985 έως το 2017, έρχεται σε αντίθεση με την αλλαγή που παρατηρήθηκε στην περιοχή των νότιων εκβολών, η οποία αποδίδεται σε αλλαγές στην ευθυγράμμιση της ποτάμιας διαδρομής και στη χρήση γης. Τα συστήματα λιμνοθαλασσών επεκτάθηκαν λόγω της υπερχείλισης, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής επαναπλήρωσης. Παρόλο που η θέση της ακτογραμμής μεταξύ των εγκαταλελειμμένων και των ενεργών περιοχών των εκβολών παραμένει σχετικά σταθερή, έχουν σημειωθεί σημαντικοί μετασχηματισμοί, όπως η μετατροπή των πτυχώσεων σε νησιά-φράγματα και η αύξηση του μεγέθους των συστημάτων λιμνοθαλασσών. Συνολικά, η αντίδραση του δέλτα του Έβρου στη μειωμένη ροή ιζημάτων αναδεικνύει την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασκευής φραγμάτων, της δυναμικής των ιζημάτων και της εξέλιξης των ακτών.

'''Συμπέρασμα'''

Η εξέλιξη του δέλτα του Έβρου εκτυλίσσεται μέσα από τρία διακριτά στάδια, το καθένα από τα οποία διαμορφώνεται από ένα συνδυασμό φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων.

Το στάδιο Α (πριν από το 1950) αντανακλά μια περίοδο κατά την οποία η ανάπτυξη του δέλτα επηρεάστηκε κυρίως από φυσικές διεργασίες. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων καθιστά δύσκολη την ακριβή αξιολόγηση των ροών ιζημάτων κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αλλά τα στοιχεία υποδηλώνουν μια θετική παροχή ιζημάτων που είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια αναβάθμιση των παλαιών εκβολών του Έβρου.

Το στάδιο Β (1950-1990) σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή, καθώς οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκτεταμένης κατασκευής φραγμάτων και των γεωργικών έργων αποκατάστασης, άλλαξαν σημαντικά τη δυναμική των ιζημάτων. Η κατασκευή των φραγμάτων μείωσε τις ροές ιζημάτων κατά 90%, οδηγώντας σε σημαντική υποχώρηση της ακτογραμμής στην εγκαταλελειμμένη περιοχή του παλιού στόματος και στην ανάπτυξη επιμήκων πτυχώσεων λόγω της ανακατανομής των ιζημάτων που προκαλείται από τα κύματα. Στην ενεργή περιοχή των νέων εκβολών παρατηρήθηκε συσσώρευση ιζημάτων, κυρίως λόγω της εγγειοβελτίωσης και της ευθυγράμμισης του καναλιού, ενισχύοντας την ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων.

Το στάδιο Γ (1990-2017) περιλαμβάνει πρόσθετες ιδιαιτερότητες, με την κλιματική μεταβλητότητα, τις γεωργικές δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες να επηρεάζουν την εξέλιξη του δέλτα. Η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών και οι ροές ιζημάτων, σε συνδυασμό με την μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων από τις γεωργικές περιοχές, συντηρούν την προσαύξηση προς τη θάλασσα στη νέα περιοχή των εκβολών. Ωστόσο, οι απώλειες στην ενδοχώρα λόγω της επέκτασης της λιμνοθάλασσας και της καθίζησης υποδηλώνουν μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της δυναμικής των ιζημάτων και των φυσικών διεργασιών.

Συνολικά, οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις, ιδίως η κατασκευή φραγμάτων και τα τεχνικά έργα, έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της εξέλιξης του δέλτα του Έβρου. Ο μετασχηματισμός του δέλτα από έναν κατεξοχήν ποτάμιο/κυματογενή τύπο σε έναν κυματογενή/ποτάμιο τύπο αντανακλά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών γεωμορφολογικών διεργασιών. Το Σχήμα 8 παρέχει ένα εννοιολογικό μοντέλο που απεικονίζει αυτές τις πολύπλευρες επιρροές, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της εξέλιξης του δέλτα και τη δυναμική φύση των παράκτιων τοπίων.

[[category:Υγρές Ζώνες]]

Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών

2024-03-14T22:33:46Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''The evolution of the transboundary Evros river delta (Northeast Aegean Sea) under human intervention: a seven-decade analysis''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Karditsa, Athina Tsapanou and Serafim E. Poulos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1666564

'''Περίληψη'''

Το κείμενο εξετάζει την εξέλιξη της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου στο Βόρειο Αιγαίο, που μοιράζονται η Ελλάδα και η Τουρκία, κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες (1945-2017), εστιάζοντας στις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις επιπτώσεις τους στις δελταϊκές διεργασίες. Η κατασκευή πολυάριθμων φραγμάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου οδήγησε σε σημαντική μείωση του ποτάμιου αιωρούμενου φορτίου κατά πάνω από 80%. Επιπλέον, το κύριο κανάλι διανομής μετατοπίστηκε προς τα νοτιοανατολικά, με αποτέλεσμα τη μετατροπή περισσότερου από το 40% της δελταϊκής πεδιάδας σε γεωργική γη. Αυτές οι ανθρώπινες παρεμβάσεις συνέβαλαν στην προώθηση του ενεργού κύριου στόματος του δέλτα, ενώ προκάλεσαν την υποχώρηση του παλιού στόματος του Έβρου. Οι σημερινοί ρυθμοί προώθησης και υποχώρησης της ακτογραμμής είναι 3,9 *10-3 km2/yr και 7,7 *10-3 km2/yr, αντίστοιχα, με ενδείξεις αξιοσημείωτης ευπάθειας στην περιοχή του μεσαίου στομίου. Συνολικά, η μελέτη αναδεικνύει τις μετασχηματιστικές επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη μορφολογία του δέλτα και τονίζει τη σημασία της κατανόησης αυτών των επιπτώσεων για την αποτελεσματική διαχείριση και διατήρηση του δέλτα.

Τα δέλτα, ζωτικά παράκτια οικοσυστήματα, αντιμετωπίζουν πολύπλοκες προκλήσεις στην εξέλιξή τους λόγω φυσικών και ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Τον τελευταίο αιώνα, ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστικοποίηση έχουν μεταβάλει σημαντικά τα υδροσυστήματα των δέλτα των ποταμών, αυξάνοντας την προσφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Τα φράγματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο, καθώς παγιδεύουν ιζήματα πίσω τους, μεταβάλλοντας τη μορφολογία των δέλτα και τα πρότυπα ιζηματογένεσης. Η διαχείριση διασυνοριακών ποταμών, όπως παρατηρείται σε ποταμούς όπως ο Τίγρης-Ευφράτης και ο Νείλος, παρουσιάζει πρόσθετες πολυπλοκότητες. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των ποταμών της Μεσογείου και της Βαλκανικής Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μορφολογική εξέλιξη του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, λαμβάνοντας υπόψη την ανθρώπινη παρέμβαση και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επί τόπου δεδομένα, στοχεύει στην κατανόηση του ρόλου των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη διαμόρφωση της δελταϊκής πεδιάδας, ρίχνοντας φως στις προκλήσεις και τις επιπτώσεις για τα παράκτια οικοσυστήματα και τις στρατηγικές διαχείρισης.

'''Εισαγωγή'''

''Φυσικογεωγραφικό περιβάλλον και ανθρώπινη παρέμβαση''

Ο ποταμός Έβρος/Μαρίτσα/Μέριτς, με μήκος ~515 χλμ, είναι ο μεγαλύτερος ποταμός της Βαλκανικής Χερσονήσου, αποστραγγίζοντας μια έκταση ~53.000 km2. Με τη Βουλγαρία να συνεισφέρει το 66% της λεκάνης απορροής του, την Τουρκία το 27,5% και την Ελλάδα το 6,5%, υποστηρίζει πληθυσμό 3,6 εκατομμυρίων ανθρώπων. Η λιθολογία της λεκάνης αποτελείται κυρίως από κλαστικές και ιζηματογενείς αποθέσεις, ενώ επικρατεί ηπειρωτικό κλίμα, εκτός από τη χαμηλή παράκτια περιοχή της. Η υψηλή διαχρονική μεταβλητότητα της ροής χαρακτηρίζει την απορροή του Έβρου, ενώ οι διαθέσιμες συνεχείς μετρήσεις είναι περιορισμένες. Η θαλάσσια λεκάνη υποδοχής, το ΒΑ Αιγαίο Πέλαγος, βιώνει ένα περιβάλλον χωρίς παρυφές, αλλά περιστασιακή άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω μετεωρολογικών δυνάμεων. Η δυναμική των κυμάτων επηρεάζει κυρίως την ακτή του δέλτα, με τα δυτικά και νοτιοδυτικά κύματα να προκαλούν έντονες παράκτιες υδροδυναμικές συνθήκες. Το δέλτα του Έβρου, με έκταση 188 km2, είναι ζωτικής σημασίας για την οικολογική του σημασία, καθώς αποτελεί κρίσιμη περιοχή διαχείμασης για τα πουλιά της ανατολικής Μεσογείου. Ωστόσο, αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως το γεγονός ότι αποτελεί στρατιωτικοποιημένο σύνορο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας και εστία παράνομης μετανάστευσης. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην κατανόηση της μορφολογικής εξέλιξης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επιτόπια δεδομένα για την αξιολόγηση του ρόλου της ανθρώπινης παρέμβασης και της κλιματικής αλλαγής.

[[Αρχείο:Evros1.jpg|thumb|right]]

''Ανθρώπινες παρεμβάσεις και επιπτώσεις''

Από τη δεκαετία του 1950, οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν μεταβάλει σημαντικά τη φυσική εξέλιξη του ποτάμιου συστήματος του Έβρου, ιδίως με την κατασκευή πάνω από 25 μεγάλων φραγμάτων και πολλών μικρότερων για υδροηλεκτρική ενέργεια, άρδευση και αντιπλημμυρικό έλεγχο. Αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει βαθιά τις ροές νερού και ιζημάτων στον ποταμό, οδηγώντας σε αξιοσημείωτες αλλαγές στην εξέλιξη του δέλτα και στην παράκτια ιζηματογένεση. Η συχνότητα των πλημμυρών έχει αυξηθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία λόγω της υπερπήδησης των τεχνητών φραγμάτων, με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες. Η ακριβής αιτία των πλημμυρών παραμένει ασαφής, ενδεχομένως προερχόμενη τόσο από τις κλιματικές αλλαγές όσο και από τις πρακτικές διαχείρισης των φραγμάτων στη λεκάνη. Διάφορες μελέτες έχουν επιχειρήσει να χαρτογραφήσουν τις επιπτώσεις των πλημμυρών και να προτείνουν στρατηγικές μετριασμού. Άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις περιλαμβάνουν έργα αποστράγγισης και μετατόπισης καναλιών για τη διευκόλυνση της γεωργίας, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της γης για καλλιέργεια στο ελληνικό τμήμα της δελταϊκής πεδιάδας. Ωστόσο, οι δραστηριότητες αυτές, μαζί με τα μεταλλευτικά και βιομηχανικά λύματα από τη Βουλγαρία και την Τουρκία, έχουν οδηγήσει σε πιέσεις ρύπανσης στον ποταμό. Επιπλέον, τα παράκτια θαλάσσια ιζήματα παρουσιάζουν σημάδια ανθρώπινης παρέμβασης, με αυξημένη περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα και βαρέα μέταλλα. Συνολικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν διαμορφώσει βαθιά το σύστημα του ποταμού Έβρου, επηρεάζοντας τη μορφολογία, την υδρολογία και την οικολογική του ακεραιότητα.

'''Συλλογή δεδομένων και μεθοδολογία'''

''Υδρολογικά δεδομένα''

Περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη βροχόπτωση, την απορροή του ποταμού, τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων ιζημάτων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα στη λεκάνη απορροής του Έβρου. Τα δεδομένα βροχόπτωσης που εκτείνονται από το 1950 έως το 2010 ελήφθησαν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του Medoffice. Η παροχή γλυκού νερού του ποταμού Έβρου υπολογίστηκε με βάση μηνιαίες μετρήσεις που ελήφθησαν στο σταθμό Πέπλου από το 1969 έως το 1974, το 1980 έως το 1990 και το 1997 έως το 2007. Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων αιωρούμενων ιζημάτων και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο Σταθμό Πέπλου πραγματοποιήθηκαν από το 1980 έως το 1986 και από το 2001 έως το 2008, με δεδομένα που παρασχέθηκαν από το Γενικό Χημείο του Κράτους. Το ολικό διαλυμένο φορτίο (DL) προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τις λαμβανόμενες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με μετατροπή που πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με μια σχέση που προτάθηκε από το εργαστήριο LennTech. Αυτή η μεθοδολογία εξασφάλισε τη συλλογή ολοκληρωμένων συνόλων δεδομένων που είναι απαραίτητα για την ανάλυση διαφόρων πτυχών της ποιότητας του νερού και των υδρολογικών διεργασιών στη λεκάνη απορροής του Έβρου για αρκετές δεκαετίες, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής της περιοχής.

[[Αρχείο:Evros2.jpg|thumb|right]]

''Κάλυψη γης και χρήσεις της δελταϊκής πεδιάδας''

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες για να αναλυθούν οι αλλαγές στην κάλυψη γης στην πεδιάδα του Δέλτα Έβρου από το 1945 έως σήμερα. Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από το 1945 μαζί με δορυφορικές εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 που αποκτήθηκαν το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Τα δορυφορικά δεδομένα, που αποκτήθηκαν από την πλατφόρμα USGS Explorer, υποβλήθηκαν σε ραδιομετρική βαθμονόμηση, ορθοαναγωγή και ατμοσφαιρική διόρθωση πριν μετατραπούν σε βαθμονομημένες τιμές ανάκλασης με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Οι χάρτες κάλυψης γης προέκυψαν με τη μέθοδο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, με τον προσδιορισμό επτά κατηγοριών κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών εκτάσεων, των περιοχών βλάστησης και των υδάτινων σωμάτων. Για τις αεροφωτογραφίες, χρησιμοποιήθηκε παρόμοια προσέγγιση, αν και με διαθέσιμες μόνο τρεις ζώνες μήκους κύματος, με αποτέλεσμα να προκύψουν τέσσερις κλάσεις κάλυψης γης. Οι συνολικές εκτιμήσεις ακρίβειας για τους παραγόμενους χάρτες έδειξαν βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, με ακρίβειες 62,9%, 89,2% και 96,4% για το 1945, το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση παρείχε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξελισσόμενη κάλυψη γης της πεδιάδας του Δέλτα Έβρου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή κατά τις τελευταίες δεκαετίες.

[[Αρχείο:Evros3.jpg|thumb|right]]

''Ανάλυση μετατόπισης της ακτογραμμής του Δέλτα''

Η μελέτη ανέλυσε τις διαχρονικές αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής χρησιμοποιώντας αεροφωτογραφίες από το 1945, το 1960, το 1985, το 1996 και το 2000, καθώς και μια εικόνα Landsat 8 από το 2017. Λόγω των προκλήσεων πρόσβασης σε αρχειακά δεδομένα για ολόκληρη την δελταϊκή πεδιάδα, οι εικόνες κάλυψαν διαφορετικά τμήματα των εκβολών του Έβρου. Οι σαρώσεις υψηλής ανάλυσης των φωτογραφιών διορθώθηκαν γεωμετρικά για τη δημιουργία ακριβών ορθομωσαϊκών με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Η ορθοδιόρθωση περιελάμβανε τη χρήση ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου και την προβολή των δεδομένων στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Οι θέσεις των ακτογραμμών ψηφιοποιήθηκαν χειροκίνητα σε ένα ΓΣΠ, με μέγιστο συνολικό σφάλμα που εκτιμήθηκε σε <30 m. Οι αλλαγές στην ακτογραμμή που υπερβαίνουν αυτό το σφάλμα θεωρήθηκαν σημαντικές. Οι δελταϊκοί σχηματισμοί μικρής κλίμακας εξαιρέθηκαν από την ψηφιοποίηση λόγω της δυναμικής τους φύσης. Η διάβρωση ή η προσαύξηση της ακτογραμμής κατά την περίοδο παρατήρησης των 72 ετών μεταφράστηκε σε μέσους ετήσιους ρυθμούς μεταβολής της έκτασης, παρέχοντας πληροφορίες για την εξέλιξη του παράκτιου τοπίου της περιοχής.

'''Αποτελέσματα'''

''Ροές νερού και ιζημάτων''

Εξετάζονται οι τάσεις της βροχόπτωσης, η απορροή του ποταμού Έβρου, η κατασκευή φραγμάτων, οι μετρήσεις της παροχής νερού και οι μεταβολές του ιζηματογενούς φορτίου από το 1950 έως το 2010. Οι βροχοπτώσεις παρουσίασαν διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, με τη δεκαετία του 1980 να παρουσιάζει ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα που αποδίδονται στην κλιματική αλλαγή, ενώ μετά το 1996 παρατηρήθηκε αυξητική τάση. Η διαχείριση της απορροής του ποταμού Έβρου γινόταν μέσω ταμιευτήρων, με τη χωρητικότητά τους να αυξάνεται σημαντικά λόγω της κατασκευής φραγμάτων. Οι μετρήσεις της απορροής του νερού έδειξαν δύο διακριτές φάσεις: Το 1969-1994 παρατηρήθηκε ελαφρά πτωτική τάση, ενώ το 1995-2008 παρατηρήθηκε αυξημένη μεταβλητότητα με υψηλότερη μέση απορροή. Το φορτίο αιωρούμενων ιζημάτων (SL) αυξήθηκε ελαφρώς από το 1980-1990 έως το 2001-2008, ενώ το φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL) παρέμεινε σχετικά σταθερό, επηρεαζόμενο από την εκροή νερού. Η αύξηση του DL συνέπεσε με την αυξημένη εξατμισοδιαπνοή και τη συσσώρευση αλάτων ανάντη των φραγμάτων, εμπλουτίζοντας το ποτάμιο νερό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών έκπλυσης. Η μελέτη αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ βροχόπτωσης, απορροής ποταμού, κατασκευής φραγμάτων και δυναμικής ιζημάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια της υπό μελέτη περιόδου.

''Αλλαγές στις δελταϊκές ακτές''

Η μελέτη των αλλαγών στην ακτογραμμή του δέλτα του Έβρου από το 1945 έως το 2017 αποκαλύπτει σημαντικές μεταβολές. Η περιοχή των παλαιών εκβολών γνώρισε αύξηση από το 1945 έως το 1960, κερδίζοντας 0,6 km2 νέας γης, αλλά αργότερα υποχώρησε, χάνοντας 0,19 km2 από το 1960 έως το 1985 και διαβρώνοντας άλλα 0,24 km2 μέχρι το 2017. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων προέκυψαν νέες εκτάσεις από φραγμένα νησιά και φρύγανα. Εν τω μεταξύ, η ακτή βόρεια των παλαιών εκβολών προχώρησε σταθερά, κερδίζοντας 0,26 km2 από το 1960 έως το 1985 και 0,21 km2 από το 1986 έως το 2007. Αντίθετα, στην περιοχή του νέου ενεργού στόματος, η προς νότο υποβάθμιση σημειώθηκε κυρίως από το 1945 έως το 1985, σχηματίζοντας 1,53 km2 νέας γης, και συνεχίστηκε με βραδύτερο ρυθμό από το 1986 έως το 2017, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν περίπου 0,3 km2 νέας γης. Επιπλέον, περίπου 0,94 km2 της νότιας ακτογραμμής του δέλτα, κυρίως λιμνοθάλασσες, χάθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

[[Αρχείο:Evros4.jpg|thumb|right]]

[[Αρχείο:Evros5.jpg|thumb|right]]

[[Αρχείο:Evros6.jpg|thumb|right]]

[[Αρχείο:Evros7.jpg|thumb|right]]

'''Συζήτηση'''

Οι επιπτώσεις της κατασκευής φραγμάτων στο ιζηματογενές φορτίο του ποταμού Έβρου ήταν έντονες, καθώς από τη δεκαετία του 1950 παρατηρείται δραστική μείωση του φορτίου αιωρούμενων ιζημάτων (SL). Παρά το σχετικά αμετάβλητο φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL), ο λόγος SL:DL έχει μετατοπιστεί σημαντικά μετά την κατασκευή του φράγματος. Αυτή η μείωση της ροής ιζημάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στο δέλτα του Έβρου, ιδιαίτερα εμφανείς στην περιοχή των βόρειων εκβολών. Πριν από την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση, υπήρχε η περιοχή των παλαιών εκβολών , αλλά η μεταγενέστερη κατασκευή του φράγματος και τα έργα στην πεδιάδα του δέλτα προκάλεσαν μετατόπιση σε τάση υποχώρησης. Η ανακατανομή των ιζημάτων και η διάβρωση οδήγησαν στο σχηματισμό επιμήκων πτυχώσεων και κορυφογραμμών της παραλίας. Ο ρυθμός υποχώρησης, σταθερός από το 1985 έως το 2017, έρχεται σε αντίθεση με την αλλαγή που παρατηρήθηκε στην περιοχή των νότιων εκβολών, η οποία αποδίδεται σε αλλαγές στην ευθυγράμμιση της ποτάμιας διαδρομής και στη χρήση γης. Τα συστήματα λιμνοθαλασσών επεκτάθηκαν λόγω της υπερχείλισης, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής επαναπλήρωσης. Παρόλο που η θέση της ακτογραμμής μεταξύ των εγκαταλελειμμένων και των ενεργών περιοχών των εκβολών παραμένει σχετικά σταθερή, έχουν σημειωθεί σημαντικοί μετασχηματισμοί, όπως η μετατροπή των πτυχώσεων σε νησιά-φράγματα και η αύξηση του μεγέθους των συστημάτων λιμνοθαλασσών. Συνολικά, η αντίδραση του δέλτα του Έβρου στη μειωμένη ροή ιζημάτων αναδεικνύει την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασκευής φραγμάτων, της δυναμικής των ιζημάτων και της εξέλιξης των ακτών.

'''Συμπέρασμα'''

Η εξέλιξη του δέλτα του Έβρου εκτυλίσσεται μέσα από τρία διακριτά στάδια, το καθένα από τα οποία διαμορφώνεται από ένα συνδυασμό φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων.

Το στάδιο Α (πριν από το 1950) αντανακλά μια περίοδο κατά την οποία η ανάπτυξη του δέλτα επηρεάστηκε κυρίως από φυσικές διεργασίες. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων καθιστά δύσκολη την ακριβή αξιολόγηση των ροών ιζημάτων κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αλλά τα στοιχεία υποδηλώνουν μια θετική παροχή ιζημάτων που είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια αναβάθμιση των παλαιών εκβολών του Έβρου.

Το στάδιο Β (1950-1990) σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή, καθώς οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκτεταμένης κατασκευής φραγμάτων και των γεωργικών έργων αποκατάστασης, άλλαξαν σημαντικά τη δυναμική των ιζημάτων. Η κατασκευή των φραγμάτων μείωσε τις ροές ιζημάτων κατά 90%, οδηγώντας σε σημαντική υποχώρηση της ακτογραμμής στην εγκαταλελειμμένη περιοχή του παλιού στόματος και στην ανάπτυξη επιμήκων πτυχώσεων λόγω της ανακατανομής των ιζημάτων που προκαλείται από τα κύματα. Στην ενεργή περιοχή των νέων εκβολών παρατηρήθηκε συσσώρευση ιζημάτων, κυρίως λόγω της εγγειοβελτίωσης και της ευθυγράμμισης του καναλιού, ενισχύοντας την ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων.

Το στάδιο Γ (1990-2017) περιλαμβάνει πρόσθετες ιδιαιτερότητες, με την κλιματική μεταβλητότητα, τις γεωργικές δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες να επηρεάζουν την εξέλιξη του δέλτα. Η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών και οι ροές ιζημάτων, σε συνδυασμό με την μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων από τις γεωργικές περιοχές, συντηρούν την προσαύξηση προς τη θάλασσα στη νέα περιοχή των εκβολών. Ωστόσο, οι απώλειες στην ενδοχώρα λόγω της επέκτασης της λιμνοθάλασσας και της καθίζησης υποδηλώνουν μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της δυναμικής των ιζημάτων και των φυσικών διεργασιών.

Συνολικά, οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις, ιδίως η κατασκευή φραγμάτων και τα τεχνικά έργα, έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της εξέλιξης του δέλτα του Έβρου. Ο μετασχηματισμός του δέλτα από έναν κατεξοχήν ποτάμιο/κυματογενή τύπο σε έναν κυματογενή/ποτάμιο τύπο αντανακλά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών γεωμορφολογικών διεργασιών. Το Σχήμα 8 παρέχει ένα εννοιολογικό μοντέλο που απεικονίζει αυτές τις πολύπλευρες επιρροές, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της εξέλιξης του δέλτα και τη δυναμική φύση των παράκτιων τοπίων.

[[category:Υγρές Ζώνες]]

Αρχείο:Evros7.jpg

2024-03-14T22:32:48Z

Demoagr: Εικόνα 7. Χάρτες συσσώρευσης/διάβρωσης στο νότιο (νέο) στόμιο του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τις περιόδους 1945-1985 και 1985-2017 (σε λευκό πλαίσιο

Εικόνα 7. Χάρτες συσσώρευσης/διάβρωσης στο νότιο (νέο) στόμιο του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τις περιόδους 1945-1985 και 1985-2017 (σε λευκό πλαίσιο: η περιοχή του στομίου για την οποία υπολογίστηκαν οι περιοχές που αποκτήθηκαν ή χάθηκαν).

Αρχείο:Evros6.jpg

2024-03-14T22:31:01Z

Demoagr: Εικόνα 6. Δορυφορική εικόνα (Google earth, 2010) της μετωπικής δελταϊκής πεδιάδας (κόκκινο πλαίσιο) βόρεια των παλαιών (εγκαταλελειμμένων) εκβολών τ�

Εικόνα 6. Δορυφορική εικόνα (Google earth, 2010) της μετωπικής δελταϊκής πεδιάδας (κόκκινο πλαίσιο) βόρεια των παλαιών (εγκαταλελειμμένων) εκβολών του ποταμού.

Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών

2024-03-14T22:28:14Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''The evolution of the transboundary Evros river delta (Northeast Aegean Sea) under human intervention: a seven-decade analysis''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Karditsa, Athina Tsapanou and Serafim E. Poulos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1666564

'''Περίληψη'''

Το κείμενο εξετάζει την εξέλιξη της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου στο Βόρειο Αιγαίο, που μοιράζονται η Ελλάδα και η Τουρκία, κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες (1945-2017), εστιάζοντας στις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις επιπτώσεις τους στις δελταϊκές διεργασίες. Η κατασκευή πολυάριθμων φραγμάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου οδήγησε σε σημαντική μείωση του ποτάμιου αιωρούμενου φορτίου κατά πάνω από 80%. Επιπλέον, το κύριο κανάλι διανομής μετατοπίστηκε προς τα νοτιοανατολικά, με αποτέλεσμα τη μετατροπή περισσότερου από το 40% της δελταϊκής πεδιάδας σε γεωργική γη. Αυτές οι ανθρώπινες παρεμβάσεις συνέβαλαν στην προώθηση του ενεργού κύριου στόματος του δέλτα, ενώ προκάλεσαν την υποχώρηση του παλιού στόματος του Έβρου. Οι σημερινοί ρυθμοί προώθησης και υποχώρησης της ακτογραμμής είναι 3,9 *10-3 km2/yr και 7,7 *10-3 km2/yr, αντίστοιχα, με ενδείξεις αξιοσημείωτης ευπάθειας στην περιοχή του μεσαίου στομίου. Συνολικά, η μελέτη αναδεικνύει τις μετασχηματιστικές επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη μορφολογία του δέλτα και τονίζει τη σημασία της κατανόησης αυτών των επιπτώσεων για την αποτελεσματική διαχείριση και διατήρηση του δέλτα.

Τα δέλτα, ζωτικά παράκτια οικοσυστήματα, αντιμετωπίζουν πολύπλοκες προκλήσεις στην εξέλιξή τους λόγω φυσικών και ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Τον τελευταίο αιώνα, ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστικοποίηση έχουν μεταβάλει σημαντικά τα υδροσυστήματα των δέλτα των ποταμών, αυξάνοντας την προσφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Τα φράγματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο, καθώς παγιδεύουν ιζήματα πίσω τους, μεταβάλλοντας τη μορφολογία των δέλτα και τα πρότυπα ιζηματογένεσης. Η διαχείριση διασυνοριακών ποταμών, όπως παρατηρείται σε ποταμούς όπως ο Τίγρης-Ευφράτης και ο Νείλος, παρουσιάζει πρόσθετες πολυπλοκότητες. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των ποταμών της Μεσογείου και της Βαλκανικής Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μορφολογική εξέλιξη του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, λαμβάνοντας υπόψη την ανθρώπινη παρέμβαση και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επί τόπου δεδομένα, στοχεύει στην κατανόηση του ρόλου των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη διαμόρφωση της δελταϊκής πεδιάδας, ρίχνοντας φως στις προκλήσεις και τις επιπτώσεις για τα παράκτια οικοσυστήματα και τις στρατηγικές διαχείρισης.

'''Εισαγωγή'''

''Φυσικογεωγραφικό περιβάλλον και ανθρώπινη παρέμβαση''

Ο ποταμός Έβρος/Μαρίτσα/Μέριτς, με μήκος ~515 χλμ, είναι ο μεγαλύτερος ποταμός της Βαλκανικής Χερσονήσου, αποστραγγίζοντας μια έκταση ~53.000 km2. Με τη Βουλγαρία να συνεισφέρει το 66% της λεκάνης απορροής του, την Τουρκία το 27,5% και την Ελλάδα το 6,5%, υποστηρίζει πληθυσμό 3,6 εκατομμυρίων ανθρώπων. Η λιθολογία της λεκάνης αποτελείται κυρίως από κλαστικές και ιζηματογενείς αποθέσεις, ενώ επικρατεί ηπειρωτικό κλίμα, εκτός από τη χαμηλή παράκτια περιοχή της. Η υψηλή διαχρονική μεταβλητότητα της ροής χαρακτηρίζει την απορροή του Έβρου, ενώ οι διαθέσιμες συνεχείς μετρήσεις είναι περιορισμένες. Η θαλάσσια λεκάνη υποδοχής, το ΒΑ Αιγαίο Πέλαγος, βιώνει ένα περιβάλλον χωρίς παρυφές, αλλά περιστασιακή άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω μετεωρολογικών δυνάμεων. Η δυναμική των κυμάτων επηρεάζει κυρίως την ακτή του δέλτα, με τα δυτικά και νοτιοδυτικά κύματα να προκαλούν έντονες παράκτιες υδροδυναμικές συνθήκες. Το δέλτα του Έβρου, με έκταση 188 km2, είναι ζωτικής σημασίας για την οικολογική του σημασία, καθώς αποτελεί κρίσιμη περιοχή διαχείμασης για τα πουλιά της ανατολικής Μεσογείου. Ωστόσο, αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως το γεγονός ότι αποτελεί στρατιωτικοποιημένο σύνορο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας και εστία παράνομης μετανάστευσης. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην κατανόηση της μορφολογικής εξέλιξης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επιτόπια δεδομένα για την αξιολόγηση του ρόλου της ανθρώπινης παρέμβασης και της κλιματικής αλλαγής.

[[Αρχείο:Evros1.jpg|thumb|right]]

''Εικόνα 1. (α) Η λεκάνη απορροής του Έβρου με τις θέσεις των φραγμάτων και τα πλημμυρικά γεγονότα μετά το 2005 που παρουσιάζονται στο ράστερ κατάστασης πλημμυρών που κατέβασε το Παρατηρητήριο Πλημμυρών του Dartmouth (β) Η σημερινή δελταϊκή πεδιάδα του Έβρου, οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις και οι συνθήκες ανέμου.''

''Ανθρώπινες παρεμβάσεις και επιπτώσεις''

Από τη δεκαετία του 1950, οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν μεταβάλει σημαντικά τη φυσική εξέλιξη του ποτάμιου συστήματος του Έβρου, ιδίως με την κατασκευή πάνω από 25 μεγάλων φραγμάτων και πολλών μικρότερων για υδροηλεκτρική ενέργεια, άρδευση και αντιπλημμυρικό έλεγχο. Αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει βαθιά τις ροές νερού και ιζημάτων στον ποταμό, οδηγώντας σε αξιοσημείωτες αλλαγές στην εξέλιξη του δέλτα και στην παράκτια ιζηματογένεση. Η συχνότητα των πλημμυρών έχει αυξηθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία λόγω της υπερπήδησης των τεχνητών φραγμάτων, με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες. Η ακριβής αιτία των πλημμυρών παραμένει ασαφής, ενδεχομένως προερχόμενη τόσο από τις κλιματικές αλλαγές όσο και από τις πρακτικές διαχείρισης των φραγμάτων στη λεκάνη. Διάφορες μελέτες έχουν επιχειρήσει να χαρτογραφήσουν τις επιπτώσεις των πλημμυρών και να προτείνουν στρατηγικές μετριασμού. Άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις περιλαμβάνουν έργα αποστράγγισης και μετατόπισης καναλιών για τη διευκόλυνση της γεωργίας, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της γης για καλλιέργεια στο ελληνικό τμήμα της δελταϊκής πεδιάδας. Ωστόσο, οι δραστηριότητες αυτές, μαζί με τα μεταλλευτικά και βιομηχανικά λύματα από τη Βουλγαρία και την Τουρκία, έχουν οδηγήσει σε πιέσεις ρύπανσης στον ποταμό. Επιπλέον, τα παράκτια θαλάσσια ιζήματα παρουσιάζουν σημάδια ανθρώπινης παρέμβασης, με αυξημένη περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα και βαρέα μέταλλα. Συνολικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν διαμορφώσει βαθιά το σύστημα του ποταμού Έβρου, επηρεάζοντας τη μορφολογία, την υδρολογία και την οικολογική του ακεραιότητα.

'''Συλλογή δεδομένων και μεθοδολογία'''

''Υδρολογικά δεδομένα''

Περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη βροχόπτωση, την απορροή του ποταμού, τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων ιζημάτων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα στη λεκάνη απορροής του Έβρου. Τα δεδομένα βροχόπτωσης που εκτείνονται από το 1950 έως το 2010 ελήφθησαν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του Medoffice. Η παροχή γλυκού νερού του ποταμού Έβρου υπολογίστηκε με βάση μηνιαίες μετρήσεις που ελήφθησαν στο σταθμό Πέπλου από το 1969 έως το 1974, το 1980 έως το 1990 και το 1997 έως το 2007. Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων αιωρούμενων ιζημάτων και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο Σταθμό Πέπλου πραγματοποιήθηκαν από το 1980 έως το 1986 και από το 2001 έως το 2008, με δεδομένα που παρασχέθηκαν από το Γενικό Χημείο του Κράτους. Το ολικό διαλυμένο φορτίο (DL) προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τις λαμβανόμενες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με μετατροπή που πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με μια σχέση που προτάθηκε από το εργαστήριο LennTech. Αυτή η μεθοδολογία εξασφάλισε τη συλλογή ολοκληρωμένων συνόλων δεδομένων που είναι απαραίτητα για την ανάλυση διαφόρων πτυχών της ποιότητας του νερού και των υδρολογικών διεργασιών στη λεκάνη απορροής του Έβρου για αρκετές δεκαετίες, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής της περιοχής.

[[Αρχείο:Evros2.jpg|thumb|right]]

''Εικόνα 2. Χρονοσειρές δεδομένων για (α) τη μέση ετήσια βροχόπτωση, (β) τη συνολική χωρητικότητα του ταμιευτήρα του φράγματος, (γ) τη μέση ετήσια παροχή νερού, (δ) τη συγκέντρωση αιωρούμενων ιζημάτων (SS) και (ε) τη συγκέντρωση διαλυμένων ιζημάτων (DS).''

''Κάλυψη γης και χρήσεις της δελταϊκής πεδιάδας''

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες για να αναλυθούν οι αλλαγές στην κάλυψη γης στην πεδιάδα του Δέλτα Έβρου από το 1945 έως σήμερα. Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από το 1945 μαζί με δορυφορικές εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 που αποκτήθηκαν το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Τα δορυφορικά δεδομένα, που αποκτήθηκαν από την πλατφόρμα USGS Explorer, υποβλήθηκαν σε ραδιομετρική βαθμονόμηση, ορθοαναγωγή και ατμοσφαιρική διόρθωση πριν μετατραπούν σε βαθμονομημένες τιμές ανάκλασης με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Οι χάρτες κάλυψης γης προέκυψαν με τη μέθοδο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, με τον προσδιορισμό επτά κατηγοριών κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών εκτάσεων, των περιοχών βλάστησης και των υδάτινων σωμάτων. Για τις αεροφωτογραφίες, χρησιμοποιήθηκε παρόμοια προσέγγιση, αν και με διαθέσιμες μόνο τρεις ζώνες μήκους κύματος, με αποτέλεσμα να προκύψουν τέσσερις κλάσεις κάλυψης γης. Οι συνολικές εκτιμήσεις ακρίβειας για τους παραγόμενους χάρτες έδειξαν βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, με ακρίβειες 62,9%, 89,2% και 96,4% για το 1945, το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση παρείχε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξελισσόμενη κάλυψη γης της πεδιάδας του Δέλτα Έβρου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή κατά τις τελευταίες δεκαετίες.

[[Αρχείο:Evros3.jpg|thumb|right]]

''Εικόνα 3.Ταξινόμηση της κάλυψης γης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου για τα έτη 1945, 1987 και 2017.''

''Ανάλυση μετατόπισης της ακτογραμμής του Δέλτα''

Η μελέτη ανέλυσε τις διαχρονικές αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής χρησιμοποιώντας αεροφωτογραφίες από το 1945, το 1960, το 1985, το 1996 και το 2000, καθώς και μια εικόνα Landsat 8 από το 2017. Λόγω των προκλήσεων πρόσβασης σε αρχειακά δεδομένα για ολόκληρη την δελταϊκή πεδιάδα, οι εικόνες κάλυψαν διαφορετικά τμήματα των εκβολών του Έβρου. Οι σαρώσεις υψηλής ανάλυσης των φωτογραφιών διορθώθηκαν γεωμετρικά για τη δημιουργία ακριβών ορθομωσαϊκών με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Η ορθοδιόρθωση περιελάμβανε τη χρήση ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου και την προβολή των δεδομένων στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Οι θέσεις των ακτογραμμών ψηφιοποιήθηκαν χειροκίνητα σε ένα ΓΣΠ, με μέγιστο συνολικό σφάλμα που εκτιμήθηκε σε <30 m. Οι αλλαγές στην ακτογραμμή που υπερβαίνουν αυτό το σφάλμα θεωρήθηκαν σημαντικές. Οι δελταϊκοί σχηματισμοί μικρής κλίμακας εξαιρέθηκαν από την ψηφιοποίηση λόγω της δυναμικής τους φύσης. Η διάβρωση ή η προσαύξηση της ακτογραμμής κατά την περίοδο παρατήρησης των 72 ετών μεταφράστηκε σε μέσους ετήσιους ρυθμούς μεταβολής της έκτασης, παρέχοντας πληροφορίες για την εξέλιξη του παράκτιου τοπίου της περιοχής.

'''Αποτελέσματα'''

''Ροές νερού και ιζημάτων''

Εξετάζονται οι τάσεις της βροχόπτωσης, η απορροή του ποταμού Έβρου, η κατασκευή φραγμάτων, οι μετρήσεις της παροχής νερού και οι μεταβολές του ιζηματογενούς φορτίου από το 1950 έως το 2010. Οι βροχοπτώσεις παρουσίασαν διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, με τη δεκαετία του 1980 να παρουσιάζει ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα που αποδίδονται στην κλιματική αλλαγή, ενώ μετά το 1996 παρατηρήθηκε αυξητική τάση. Η διαχείριση της απορροής του ποταμού Έβρου γινόταν μέσω ταμιευτήρων, με τη χωρητικότητά τους να αυξάνεται σημαντικά λόγω της κατασκευής φραγμάτων. Οι μετρήσεις της απορροής του νερού έδειξαν δύο διακριτές φάσεις: Το 1969-1994 παρατηρήθηκε ελαφρά πτωτική τάση, ενώ το 1995-2008 παρατηρήθηκε αυξημένη μεταβλητότητα με υψηλότερη μέση απορροή. Το φορτίο αιωρούμενων ιζημάτων (SL) αυξήθηκε ελαφρώς από το 1980-1990 έως το 2001-2008, ενώ το φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL) παρέμεινε σχετικά σταθερό, επηρεαζόμενο από την εκροή νερού. Η αύξηση του DL συνέπεσε με την αυξημένη εξατμισοδιαπνοή και τη συσσώρευση αλάτων ανάντη των φραγμάτων, εμπλουτίζοντας το ποτάμιο νερό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών έκπλυσης. Η μελέτη αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ βροχόπτωσης, απορροής ποταμού, κατασκευής φραγμάτων και δυναμικής ιζημάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια της υπό μελέτη περιόδου.

''Αλλαγές στις δελταϊκές ακτές''

Η μελέτη των αλλαγών στην ακτογραμμή του δέλτα του Έβρου από το 1945 έως το 2017 αποκαλύπτει σημαντικές μεταβολές. Η περιοχή των παλαιών εκβολών γνώρισε αύξηση από το 1945 έως το 1960, κερδίζοντας 0,6 km2 νέας γης, αλλά αργότερα υποχώρησε, χάνοντας 0,19 km2 από το 1960 έως το 1985 και διαβρώνοντας άλλα 0,24 km2 μέχρι το 2017. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων προέκυψαν νέες εκτάσεις από φραγμένα νησιά και φρύγανα. Εν τω μεταξύ, η ακτή βόρεια των παλαιών εκβολών προχώρησε σταθερά, κερδίζοντας 0,26 km2 από το 1960 έως το 1985 και 0,21 km2 από το 1986 έως το 2007. Αντίθετα, στην περιοχή του νέου ενεργού στόματος, η προς νότο υποβάθμιση σημειώθηκε κυρίως από το 1945 έως το 1985, σχηματίζοντας 1,53 km2 νέας γης, και συνεχίστηκε με βραδύτερο ρυθμό από το 1986 έως το 2017, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν περίπου 0,3 km2 νέας γης. Επιπλέον, περίπου 0,94 km2 της νότιας ακτογραμμής του δέλτα, κυρίως λιμνοθάλασσες, χάθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

[[Αρχείο:Evros4.jpg|thumb|right]]

''Εικόνα 4. Μεταβολές της ακτογραμμής του δέλτα του Έβρου κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες. Οι λεπτομερείς χάρτες απεικονίζουν (α) τις βόρειες (παλιές) εκβολές του ποταμού Έβρου και (β) τις νότιες (νέες) εκβολές του ποταμού Έβρου.''

[[Αρχείο:Evros5.jpg|thumb|right]]
''Εικόνα 5. Χάρτες συσσώρευσης/διάβρωσης του βόρειου (παλαιού) στομίου του Δέλτα Έβρου κατά τις περιόδους 1945-1960, 1960-1985 και 1985-2017 (σε λευκό πλαίσιο: η περιοχή του στομίου για την οποία εφαρμόστηκε ο υπολογισμός των περιοχών που χάθηκαν ή αυξήθηκαν).''

'''Συζήτηση'''

Οι επιπτώσεις της κατασκευής φραγμάτων στο ιζηματογενές φορτίο του ποταμού Έβρου ήταν έντονες, καθώς από τη δεκαετία του 1950 παρατηρείται δραστική μείωση του φορτίου αιωρούμενων ιζημάτων (SL). Παρά το σχετικά αμετάβλητο φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL), ο λόγος SL:DL έχει μετατοπιστεί σημαντικά μετά την κατασκευή του φράγματος. Αυτή η μείωση της ροής ιζημάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στο δέλτα του Έβρου, ιδιαίτερα εμφανείς στην περιοχή των βόρειων εκβολών. Πριν από την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση, υπήρχε η περιοχή των παλαιών εκβολών , αλλά η μεταγενέστερη κατασκευή του φράγματος και τα έργα στην πεδιάδα του δέλτα προκάλεσαν μετατόπιση σε τάση υποχώρησης. Η ανακατανομή των ιζημάτων και η διάβρωση οδήγησαν στο σχηματισμό επιμήκων πτυχώσεων και κορυφογραμμών της παραλίας. Ο ρυθμός υποχώρησης, σταθερός από το 1985 έως το 2017, έρχεται σε αντίθεση με την αλλαγή που παρατηρήθηκε στην περιοχή των νότιων εκβολών, η οποία αποδίδεται σε αλλαγές στην ευθυγράμμιση της ποτάμιας διαδρομής και στη χρήση γης. Τα συστήματα λιμνοθαλασσών επεκτάθηκαν λόγω της υπερχείλισης, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής επαναπλήρωσης. Παρόλο που η θέση της ακτογραμμής μεταξύ των εγκαταλελειμμένων και των ενεργών περιοχών των εκβολών παραμένει σχετικά σταθερή, έχουν σημειωθεί σημαντικοί μετασχηματισμοί, όπως η μετατροπή των πτυχώσεων σε νησιά-φράγματα και η αύξηση του μεγέθους των συστημάτων λιμνοθαλασσών. Συνολικά, η αντίδραση του δέλτα του Έβρου στη μειωμένη ροή ιζημάτων αναδεικνύει την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασκευής φραγμάτων, της δυναμικής των ιζημάτων και της εξέλιξης των ακτών.

'''Συμπέρασμα'''

Η εξέλιξη του δέλτα του Έβρου εκτυλίσσεται μέσα από τρία διακριτά στάδια, το καθένα από τα οποία διαμορφώνεται από ένα συνδυασμό φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων.

Το στάδιο Α (πριν από το 1950) αντανακλά μια περίοδο κατά την οποία η ανάπτυξη του δέλτα επηρεάστηκε κυρίως από φυσικές διεργασίες. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων καθιστά δύσκολη την ακριβή αξιολόγηση των ροών ιζημάτων κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αλλά τα στοιχεία υποδηλώνουν μια θετική παροχή ιζημάτων που είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια αναβάθμιση των παλαιών εκβολών του Έβρου.

Το στάδιο Β (1950-1990) σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή, καθώς οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκτεταμένης κατασκευής φραγμάτων και των γεωργικών έργων αποκατάστασης, άλλαξαν σημαντικά τη δυναμική των ιζημάτων. Η κατασκευή των φραγμάτων μείωσε τις ροές ιζημάτων κατά 90%, οδηγώντας σε σημαντική υποχώρηση της ακτογραμμής στην εγκαταλελειμμένη περιοχή του παλιού στόματος και στην ανάπτυξη επιμήκων πτυχώσεων λόγω της ανακατανομής των ιζημάτων που προκαλείται από τα κύματα. Στην ενεργή περιοχή των νέων εκβολών παρατηρήθηκε συσσώρευση ιζημάτων, κυρίως λόγω της εγγειοβελτίωσης και της ευθυγράμμισης του καναλιού, ενισχύοντας την ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων.

Το στάδιο Γ (1990-2017) περιλαμβάνει πρόσθετες ιδιαιτερότητες, με την κλιματική μεταβλητότητα, τις γεωργικές δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες να επηρεάζουν την εξέλιξη του δέλτα. Η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών και οι ροές ιζημάτων, σε συνδυασμό με την μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων από τις γεωργικές περιοχές, συντηρούν την προσαύξηση προς τη θάλασσα στη νέα περιοχή των εκβολών. Ωστόσο, οι απώλειες στην ενδοχώρα λόγω της επέκτασης της λιμνοθάλασσας και της καθίζησης υποδηλώνουν μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της δυναμικής των ιζημάτων και των φυσικών διεργασιών.

Συνολικά, οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις, ιδίως η κατασκευή φραγμάτων και τα τεχνικά έργα, έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της εξέλιξης του δέλτα του Έβρου. Ο μετασχηματισμός του δέλτα από έναν κατεξοχήν ποτάμιο/κυματογενή τύπο σε έναν κυματογενή/ποτάμιο τύπο αντανακλά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών γεωμορφολογικών διεργασιών. Το Σχήμα 8 παρέχει ένα εννοιολογικό μοντέλο που απεικονίζει αυτές τις πολύπλευρες επιρροές, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της εξέλιξης του δέλτα και τη δυναμική φύση των παράκτιων τοπίων.

[[category:Υγρές Ζώνες]]

Αρχείο:Evros5.jpg

2024-03-14T22:27:27Z

Demoagr: Εικόνα 5. Χάρτες συσσώρευσης/διάβρωσης του βόρειου (παλαιού) στομίου του Δέλτα Έβρου κατά τις περιόδους 1945-1960, 1960-1985 και 1985-2017 (σε λευκό πλαίσ�

Εικόνα 5. Χάρτες συσσώρευσης/διάβρωσης του βόρειου (παλαιού) στομίου του Δέλτα Έβρου κατά τις περιόδους 1945-1960, 1960-1985 και 1985-2017 (σε λευκό πλαίσιο: η περιοχή του στομίου για την οποία εφαρμόστηκε ο υπολογισμός των περιοχών που χάθηκαν ή αυξήθηκαν).

Αρχείο:Evros4.jpg

2024-03-14T22:24:27Z

Demoagr: Εικόνα 4. Μεταβολές της ακτογραμμής του δέλτα του Έβρου κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες. Οι λεπτομερείς χάρτες απεικονίζουν (α) τις βόρει

Εικόνα 4. Μεταβολές της ακτογραμμής του δέλτα του Έβρου κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες. Οι λεπτομερείς χάρτες απεικονίζουν (α) τις βόρειες (παλιές) εκβολές του ποταμού Έβρου και (β) τις νότιες (νέες) εκβολές του ποταμού Έβρου.

Αρχείο:Evros3.jpg

2024-03-14T22:21:09Z

Demoagr: Εικόνα 3.Ταξινόμηση της κάλυψης γης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου για τα έτη 1945, 1987 και 2017.

Εικόνα 3.Ταξινόμηση της κάλυψης γης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου για τα έτη 1945, 1987 και 2017.

Αρχείο:Evros2.jpg

2024-03-14T22:19:11Z

Demoagr:

Εικόνα 2. Χρονοσειρές δεδομένων για (α) τη μέση ετήσια βροχόπτωση, (β) τη συνολική χωρητικότητα του ταμιευτήρα του φράγματος, (γ) τη μέση ετήσια παροχή νερού, (δ) τη συγκέντρωση αιωρούμενων ιζημάτων (SS) και (ε) τη συγκέντρωση διαλυμένων ιζημάτων (DS).

Αρχείο:Evros2.jpg

2024-03-14T22:18:28Z

Demoagr:

Πίνακας 1. Χρονοσειρές δεδομένων για (α) τη μέση ετήσια βροχόπτωση, (β) τη συνολική χωρητικότητα του ταμιευτήρα του φράγματος, (γ) τη μέση ετήσια παροχή νερού, (δ) τη συγκέντρωση αιωρούμενων ιζημάτων (SS) και (ε) τη συγκέντρωση διαλυμένων ιζημάτων (DS).

Αρχείο:Evros2.jpg

2024-03-14T22:16:37Z

Demoagr: Εικόνα 2. Χρονοσειρές δεδομένων για (α) τη μέση ετήσια βροχόπτωση, (β) τη συνολική χωρητικότητα του ταμιευτήρα του φράγματος, (γ) τη μέση ετήσι

Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών

2024-03-14T22:13:42Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''The evolution of the transboundary Evros river delta (Northeast Aegean Sea) under human intervention: a seven-decade analysis''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Karditsa, Athina Tsapanou and Serafim E. Poulos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1666564

'''Περίληψη'''

Το κείμενο εξετάζει την εξέλιξη της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου στο Βόρειο Αιγαίο, που μοιράζονται η Ελλάδα και η Τουρκία, κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες (1945-2017), εστιάζοντας στις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις επιπτώσεις τους στις δελταϊκές διεργασίες. Η κατασκευή πολυάριθμων φραγμάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου οδήγησε σε σημαντική μείωση του ποτάμιου αιωρούμενου φορτίου κατά πάνω από 80%. Επιπλέον, το κύριο κανάλι διανομής μετατοπίστηκε προς τα νοτιοανατολικά, με αποτέλεσμα τη μετατροπή περισσότερου από το 40% της δελταϊκής πεδιάδας σε γεωργική γη. Αυτές οι ανθρώπινες παρεμβάσεις συνέβαλαν στην προώθηση του ενεργού κύριου στόματος του δέλτα, ενώ προκάλεσαν την υποχώρηση του παλιού στόματος του Έβρου. Οι σημερινοί ρυθμοί προώθησης και υποχώρησης της ακτογραμμής είναι 3,9 *10-3 km2/yr και 7,7 *10-3 km2/yr, αντίστοιχα, με ενδείξεις αξιοσημείωτης ευπάθειας στην περιοχή του μεσαίου στομίου. Συνολικά, η μελέτη αναδεικνύει τις μετασχηματιστικές επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη μορφολογία του δέλτα και τονίζει τη σημασία της κατανόησης αυτών των επιπτώσεων για την αποτελεσματική διαχείριση και διατήρηση του δέλτα.

Τα δέλτα, ζωτικά παράκτια οικοσυστήματα, αντιμετωπίζουν πολύπλοκες προκλήσεις στην εξέλιξή τους λόγω φυσικών και ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Τον τελευταίο αιώνα, ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστικοποίηση έχουν μεταβάλει σημαντικά τα υδροσυστήματα των δέλτα των ποταμών, αυξάνοντας την προσφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Τα φράγματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο, καθώς παγιδεύουν ιζήματα πίσω τους, μεταβάλλοντας τη μορφολογία των δέλτα και τα πρότυπα ιζηματογένεσης. Η διαχείριση διασυνοριακών ποταμών, όπως παρατηρείται σε ποταμούς όπως ο Τίγρης-Ευφράτης και ο Νείλος, παρουσιάζει πρόσθετες πολυπλοκότητες. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των ποταμών της Μεσογείου και της Βαλκανικής Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μορφολογική εξέλιξη του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, λαμβάνοντας υπόψη την ανθρώπινη παρέμβαση και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επί τόπου δεδομένα, στοχεύει στην κατανόηση του ρόλου των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη διαμόρφωση της δελταϊκής πεδιάδας, ρίχνοντας φως στις προκλήσεις και τις επιπτώσεις για τα παράκτια οικοσυστήματα και τις στρατηγικές διαχείρισης.

'''Εισαγωγή'''

''Φυσικογεωγραφικό περιβάλλον και ανθρώπινη παρέμβαση''

Ο ποταμός Έβρος/Μαρίτσα/Μέριτς, με μήκος ~515 χλμ, είναι ο μεγαλύτερος ποταμός της Βαλκανικής Χερσονήσου, αποστραγγίζοντας μια έκταση ~53.000 km2. Με τη Βουλγαρία να συνεισφέρει το 66% της λεκάνης απορροής του, την Τουρκία το 27,5% και την Ελλάδα το 6,5%, υποστηρίζει πληθυσμό 3,6 εκατομμυρίων ανθρώπων. Η λιθολογία της λεκάνης αποτελείται κυρίως από κλαστικές και ιζηματογενείς αποθέσεις, ενώ επικρατεί ηπειρωτικό κλίμα, εκτός από τη χαμηλή παράκτια περιοχή της. Η υψηλή διαχρονική μεταβλητότητα της ροής χαρακτηρίζει την απορροή του Έβρου, ενώ οι διαθέσιμες συνεχείς μετρήσεις είναι περιορισμένες. Η θαλάσσια λεκάνη υποδοχής, το ΒΑ Αιγαίο Πέλαγος, βιώνει ένα περιβάλλον χωρίς παρυφές, αλλά περιστασιακή άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω μετεωρολογικών δυνάμεων. Η δυναμική των κυμάτων επηρεάζει κυρίως την ακτή του δέλτα, με τα δυτικά και νοτιοδυτικά κύματα να προκαλούν έντονες παράκτιες υδροδυναμικές συνθήκες. Το δέλτα του Έβρου, με έκταση 188 km2, είναι ζωτικής σημασίας για την οικολογική του σημασία, καθώς αποτελεί κρίσιμη περιοχή διαχείμασης για τα πουλιά της ανατολικής Μεσογείου. Ωστόσο, αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως το γεγονός ότι αποτελεί στρατιωτικοποιημένο σύνορο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας και εστία παράνομης μετανάστευσης. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην κατανόηση της μορφολογικής εξέλιξης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επιτόπια δεδομένα για την αξιολόγηση του ρόλου της ανθρώπινης παρέμβασης και της κλιματικής αλλαγής.

[[Αρχείο:Evros1.jpg|thumb|right]]

''Εικόνα 1. (α) Η λεκάνη απορροής του Έβρου με τις θέσεις των φραγμάτων και τα πλημμυρικά γεγονότα μετά το 2005 που παρουσιάζονται στο ράστερ κατάστασης πλημμυρών που κατέβασε το Παρατηρητήριο Πλημμυρών του Dartmouth (β) Η σημερινή δελταϊκή πεδιάδα του Έβρου, οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις και οι συνθήκες ανέμου.''

''Ανθρώπινες παρεμβάσεις και επιπτώσεις''

Από τη δεκαετία του 1950, οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν μεταβάλει σημαντικά τη φυσική εξέλιξη του ποτάμιου συστήματος του Έβρου, ιδίως με την κατασκευή πάνω από 25 μεγάλων φραγμάτων και πολλών μικρότερων για υδροηλεκτρική ενέργεια, άρδευση και αντιπλημμυρικό έλεγχο. Αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει βαθιά τις ροές νερού και ιζημάτων στον ποταμό, οδηγώντας σε αξιοσημείωτες αλλαγές στην εξέλιξη του δέλτα και στην παράκτια ιζηματογένεση. Η συχνότητα των πλημμυρών έχει αυξηθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία λόγω της υπερπήδησης των τεχνητών φραγμάτων, με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες. Η ακριβής αιτία των πλημμυρών παραμένει ασαφής, ενδεχομένως προερχόμενη τόσο από τις κλιματικές αλλαγές όσο και από τις πρακτικές διαχείρισης των φραγμάτων στη λεκάνη. Διάφορες μελέτες έχουν επιχειρήσει να χαρτογραφήσουν τις επιπτώσεις των πλημμυρών και να προτείνουν στρατηγικές μετριασμού. Άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις περιλαμβάνουν έργα αποστράγγισης και μετατόπισης καναλιών για τη διευκόλυνση της γεωργίας, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της γης για καλλιέργεια στο ελληνικό τμήμα της δελταϊκής πεδιάδας. Ωστόσο, οι δραστηριότητες αυτές, μαζί με τα μεταλλευτικά και βιομηχανικά λύματα από τη Βουλγαρία και την Τουρκία, έχουν οδηγήσει σε πιέσεις ρύπανσης στον ποταμό. Επιπλέον, τα παράκτια θαλάσσια ιζήματα παρουσιάζουν σημάδια ανθρώπινης παρέμβασης, με αυξημένη περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα και βαρέα μέταλλα. Συνολικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν διαμορφώσει βαθιά το σύστημα του ποταμού Έβρου, επηρεάζοντας τη μορφολογία, την υδρολογία και την οικολογική του ακεραιότητα.

'''Συλλογή δεδομένων και μεθοδολογία'''

''Υδρολογικά δεδομένα''

Περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη βροχόπτωση, την απορροή του ποταμού, τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων ιζημάτων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα στη λεκάνη απορροής του Έβρου. Τα δεδομένα βροχόπτωσης που εκτείνονται από το 1950 έως το 2010 ελήφθησαν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του Medoffice. Η παροχή γλυκού νερού του ποταμού Έβρου υπολογίστηκε με βάση μηνιαίες μετρήσεις που ελήφθησαν στο σταθμό Πέπλου από το 1969 έως το 1974, το 1980 έως το 1990 και το 1997 έως το 2007. Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων αιωρούμενων ιζημάτων και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο Σταθμό Πέπλου πραγματοποιήθηκαν από το 1980 έως το 1986 και από το 2001 έως το 2008, με δεδομένα που παρασχέθηκαν από το Γενικό Χημείο του Κράτους. Το ολικό διαλυμένο φορτίο (DL) προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τις λαμβανόμενες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με μετατροπή που πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με μια σχέση που προτάθηκε από το εργαστήριο LennTech. Αυτή η μεθοδολογία εξασφάλισε τη συλλογή ολοκληρωμένων συνόλων δεδομένων που είναι απαραίτητα για την ανάλυση διαφόρων πτυχών της ποιότητας του νερού και των υδρολογικών διεργασιών στη λεκάνη απορροής του Έβρου για αρκετές δεκαετίες, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής της περιοχής.

''Κάλυψη γης και χρήσεις της δελταϊκής πεδιάδας''

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες για να αναλυθούν οι αλλαγές στην κάλυψη γης στην πεδιάδα του Δέλτα Έβρου από το 1945 έως σήμερα. Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από το 1945 μαζί με δορυφορικές εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 που αποκτήθηκαν το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Τα δορυφορικά δεδομένα, που αποκτήθηκαν από την πλατφόρμα USGS Explorer, υποβλήθηκαν σε ραδιομετρική βαθμονόμηση, ορθοαναγωγή και ατμοσφαιρική διόρθωση πριν μετατραπούν σε βαθμονομημένες τιμές ανάκλασης με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Οι χάρτες κάλυψης γης προέκυψαν με τη μέθοδο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, με τον προσδιορισμό επτά κατηγοριών κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών εκτάσεων, των περιοχών βλάστησης και των υδάτινων σωμάτων. Για τις αεροφωτογραφίες, χρησιμοποιήθηκε παρόμοια προσέγγιση, αν και με διαθέσιμες μόνο τρεις ζώνες μήκους κύματος, με αποτέλεσμα να προκύψουν τέσσερις κλάσεις κάλυψης γης. Οι συνολικές εκτιμήσεις ακρίβειας για τους παραγόμενους χάρτες έδειξαν βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, με ακρίβειες 62,9%, 89,2% και 96,4% για το 1945, το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση παρείχε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξελισσόμενη κάλυψη γης της πεδιάδας του Δέλτα Έβρου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή κατά τις τελευταίες δεκαετίες.

''Ανάλυση μετατόπισης της ακτογραμμής του Δέλτα''

Η μελέτη ανέλυσε τις διαχρονικές αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής χρησιμοποιώντας αεροφωτογραφίες από το 1945, το 1960, το 1985, το 1996 και το 2000, καθώς και μια εικόνα Landsat 8 από το 2017. Λόγω των προκλήσεων πρόσβασης σε αρχειακά δεδομένα για ολόκληρη την δελταϊκή πεδιάδα, οι εικόνες κάλυψαν διαφορετικά τμήματα των εκβολών του Έβρου. Οι σαρώσεις υψηλής ανάλυσης των φωτογραφιών διορθώθηκαν γεωμετρικά για τη δημιουργία ακριβών ορθομωσαϊκών με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Η ορθοδιόρθωση περιελάμβανε τη χρήση ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου και την προβολή των δεδομένων στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Οι θέσεις των ακτογραμμών ψηφιοποιήθηκαν χειροκίνητα σε ένα ΓΣΠ, με μέγιστο συνολικό σφάλμα που εκτιμήθηκε σε <30 m. Οι αλλαγές στην ακτογραμμή που υπερβαίνουν αυτό το σφάλμα θεωρήθηκαν σημαντικές. Οι δελταϊκοί σχηματισμοί μικρής κλίμακας εξαιρέθηκαν από την ψηφιοποίηση λόγω της δυναμικής τους φύσης. Η διάβρωση ή η προσαύξηση της ακτογραμμής κατά την περίοδο παρατήρησης των 72 ετών μεταφράστηκε σε μέσους ετήσιους ρυθμούς μεταβολής της έκτασης, παρέχοντας πληροφορίες για την εξέλιξη του παράκτιου τοπίου της περιοχής.

'''Αποτελέσματα'''

''Ροές νερού και ιζημάτων''

Εξετάζονται οι τάσεις της βροχόπτωσης, η απορροή του ποταμού Έβρου, η κατασκευή φραγμάτων, οι μετρήσεις της παροχής νερού και οι μεταβολές του ιζηματογενούς φορτίου από το 1950 έως το 2010. Οι βροχοπτώσεις παρουσίασαν διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, με τη δεκαετία του 1980 να παρουσιάζει ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα που αποδίδονται στην κλιματική αλλαγή, ενώ μετά το 1996 παρατηρήθηκε αυξητική τάση. Η διαχείριση της απορροής του ποταμού Έβρου γινόταν μέσω ταμιευτήρων, με τη χωρητικότητά τους να αυξάνεται σημαντικά λόγω της κατασκευής φραγμάτων. Οι μετρήσεις της απορροής του νερού έδειξαν δύο διακριτές φάσεις: Το 1969-1994 παρατηρήθηκε ελαφρά πτωτική τάση, ενώ το 1995-2008 παρατηρήθηκε αυξημένη μεταβλητότητα με υψηλότερη μέση απορροή. Το φορτίο αιωρούμενων ιζημάτων (SL) αυξήθηκε ελαφρώς από το 1980-1990 έως το 2001-2008, ενώ το φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL) παρέμεινε σχετικά σταθερό, επηρεαζόμενο από την εκροή νερού. Η αύξηση του DL συνέπεσε με την αυξημένη εξατμισοδιαπνοή και τη συσσώρευση αλάτων ανάντη των φραγμάτων, εμπλουτίζοντας το ποτάμιο νερό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών έκπλυσης. Η μελέτη αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ βροχόπτωσης, απορροής ποταμού, κατασκευής φραγμάτων και δυναμικής ιζημάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια της υπό μελέτη περιόδου.

''Αλλαγές στις δελταϊκές ακτές''

Η μελέτη των αλλαγών στην ακτογραμμή του δέλτα του Έβρου από το 1945 έως το 2017 αποκαλύπτει σημαντικές μεταβολές. Η περιοχή των παλαιών εκβολών γνώρισε αύξηση από το 1945 έως το 1960, κερδίζοντας 0,6 km2 νέας γης, αλλά αργότερα υποχώρησε, χάνοντας 0,19 km2 από το 1960 έως το 1985 και διαβρώνοντας άλλα 0,24 km2 μέχρι το 2017. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων προέκυψαν νέες εκτάσεις από φραγμένα νησιά και φρύγανα. Εν τω μεταξύ, η ακτή βόρεια των παλαιών εκβολών προχώρησε σταθερά, κερδίζοντας 0,26 km2 από το 1960 έως το 1985 και 0,21 km2 από το 1986 έως το 2007. Αντίθετα, στην περιοχή του νέου ενεργού στόματος, η προς νότο υποβάθμιση σημειώθηκε κυρίως από το 1945 έως το 1985, σχηματίζοντας 1,53 km2 νέας γης, και συνεχίστηκε με βραδύτερο ρυθμό από το 1986 έως το 2017, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν περίπου 0,3 km2 νέας γης. Επιπλέον, περίπου 0,94 km2 της νότιας ακτογραμμής του δέλτα, κυρίως λιμνοθάλασσες, χάθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

'''Συζήτηση'''

Οι επιπτώσεις της κατασκευής φραγμάτων στο ιζηματογενές φορτίο του ποταμού Έβρου ήταν έντονες, καθώς από τη δεκαετία του 1950 παρατηρείται δραστική μείωση του φορτίου αιωρούμενων ιζημάτων (SL). Παρά το σχετικά αμετάβλητο φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL), ο λόγος SL:DL έχει μετατοπιστεί σημαντικά μετά την κατασκευή του φράγματος. Αυτή η μείωση της ροής ιζημάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στο δέλτα του Έβρου, ιδιαίτερα εμφανείς στην περιοχή των βόρειων εκβολών. Πριν από την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση, υπήρχε η περιοχή των παλαιών εκβολών , αλλά η μεταγενέστερη κατασκευή του φράγματος και τα έργα στην πεδιάδα του δέλτα προκάλεσαν μετατόπιση σε τάση υποχώρησης. Η ανακατανομή των ιζημάτων και η διάβρωση οδήγησαν στο σχηματισμό επιμήκων πτυχώσεων και κορυφογραμμών της παραλίας. Ο ρυθμός υποχώρησης, σταθερός από το 1985 έως το 2017, έρχεται σε αντίθεση με την αλλαγή που παρατηρήθηκε στην περιοχή των νότιων εκβολών, η οποία αποδίδεται σε αλλαγές στην ευθυγράμμιση της ποτάμιας διαδρομής και στη χρήση γης. Τα συστήματα λιμνοθαλασσών επεκτάθηκαν λόγω της υπερχείλισης, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής επαναπλήρωσης. Παρόλο που η θέση της ακτογραμμής μεταξύ των εγκαταλελειμμένων και των ενεργών περιοχών των εκβολών παραμένει σχετικά σταθερή, έχουν σημειωθεί σημαντικοί μετασχηματισμοί, όπως η μετατροπή των πτυχώσεων σε νησιά-φράγματα και η αύξηση του μεγέθους των συστημάτων λιμνοθαλασσών. Συνολικά, η αντίδραση του δέλτα του Έβρου στη μειωμένη ροή ιζημάτων αναδεικνύει την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασκευής φραγμάτων, της δυναμικής των ιζημάτων και της εξέλιξης των ακτών.

'''Συμπέρασμα'''

Η εξέλιξη του δέλτα του Έβρου εκτυλίσσεται μέσα από τρία διακριτά στάδια, το καθένα από τα οποία διαμορφώνεται από ένα συνδυασμό φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων.

Το στάδιο Α (πριν από το 1950) αντανακλά μια περίοδο κατά την οποία η ανάπτυξη του δέλτα επηρεάστηκε κυρίως από φυσικές διεργασίες. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων καθιστά δύσκολη την ακριβή αξιολόγηση των ροών ιζημάτων κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αλλά τα στοιχεία υποδηλώνουν μια θετική παροχή ιζημάτων που είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια αναβάθμιση των παλαιών εκβολών του Έβρου.

Το στάδιο Β (1950-1990) σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή, καθώς οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκτεταμένης κατασκευής φραγμάτων και των γεωργικών έργων αποκατάστασης, άλλαξαν σημαντικά τη δυναμική των ιζημάτων. Η κατασκευή των φραγμάτων μείωσε τις ροές ιζημάτων κατά 90%, οδηγώντας σε σημαντική υποχώρηση της ακτογραμμής στην εγκαταλελειμμένη περιοχή του παλιού στόματος και στην ανάπτυξη επιμήκων πτυχώσεων λόγω της ανακατανομής των ιζημάτων που προκαλείται από τα κύματα. Στην ενεργή περιοχή των νέων εκβολών παρατηρήθηκε συσσώρευση ιζημάτων, κυρίως λόγω της εγγειοβελτίωσης και της ευθυγράμμισης του καναλιού, ενισχύοντας την ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων.

Το στάδιο Γ (1990-2017) περιλαμβάνει πρόσθετες ιδιαιτερότητες, με την κλιματική μεταβλητότητα, τις γεωργικές δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες να επηρεάζουν την εξέλιξη του δέλτα. Η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών και οι ροές ιζημάτων, σε συνδυασμό με την μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων από τις γεωργικές περιοχές, συντηρούν την προσαύξηση προς τη θάλασσα στη νέα περιοχή των εκβολών. Ωστόσο, οι απώλειες στην ενδοχώρα λόγω της επέκτασης της λιμνοθάλασσας και της καθίζησης υποδηλώνουν μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της δυναμικής των ιζημάτων και των φυσικών διεργασιών.

Συνολικά, οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις, ιδίως η κατασκευή φραγμάτων και τα τεχνικά έργα, έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της εξέλιξης του δέλτα του Έβρου. Ο μετασχηματισμός του δέλτα από έναν κατεξοχήν ποτάμιο/κυματογενή τύπο σε έναν κυματογενή/ποτάμιο τύπο αντανακλά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών γεωμορφολογικών διεργασιών. Το Σχήμα 8 παρέχει ένα εννοιολογικό μοντέλο που απεικονίζει αυτές τις πολύπλευρες επιρροές, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της εξέλιξης του δέλτα και τη δυναμική φύση των παράκτιων τοπίων.

[[category:Υγρές Ζώνες]]

Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών

2024-03-14T22:11:03Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''The evolution of the transboundary Evros river delta (Northeast Aegean Sea) under human intervention: a seven-decade analysis''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Karditsa, Athina Tsapanou and Serafim E. Poulos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1666564

'''Περίληψη'''

Το κείμενο εξετάζει την εξέλιξη της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου στο Βόρειο Αιγαίο, που μοιράζονται η Ελλάδα και η Τουρκία, κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες (1945-2017), εστιάζοντας στις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις επιπτώσεις τους στις δελταϊκές διεργασίες. Η κατασκευή πολυάριθμων φραγμάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου οδήγησε σε σημαντική μείωση του ποτάμιου αιωρούμενου φορτίου κατά πάνω από 80%. Επιπλέον, το κύριο κανάλι διανομής μετατοπίστηκε προς τα νοτιοανατολικά, με αποτέλεσμα τη μετατροπή περισσότερου από το 40% της δελταϊκής πεδιάδας σε γεωργική γη. Αυτές οι ανθρώπινες παρεμβάσεις συνέβαλαν στην προώθηση του ενεργού κύριου στόματος του δέλτα, ενώ προκάλεσαν την υποχώρηση του παλιού στόματος του Έβρου. Οι σημερινοί ρυθμοί προώθησης και υποχώρησης της ακτογραμμής είναι 3,9 *10-3 km2/yr και 7,7 *10-3 km2/yr, αντίστοιχα, με ενδείξεις αξιοσημείωτης ευπάθειας στην περιοχή του μεσαίου στομίου. Συνολικά, η μελέτη αναδεικνύει τις μετασχηματιστικές επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη μορφολογία του δέλτα και τονίζει τη σημασία της κατανόησης αυτών των επιπτώσεων για την αποτελεσματική διαχείριση και διατήρηση του δέλτα.

Τα δέλτα, ζωτικά παράκτια οικοσυστήματα, αντιμετωπίζουν πολύπλοκες προκλήσεις στην εξέλιξή τους λόγω φυσικών και ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Τον τελευταίο αιώνα, ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστικοποίηση έχουν μεταβάλει σημαντικά τα υδροσυστήματα των δέλτα των ποταμών, αυξάνοντας την προσφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Τα φράγματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο, καθώς παγιδεύουν ιζήματα πίσω τους, μεταβάλλοντας τη μορφολογία των δέλτα και τα πρότυπα ιζηματογένεσης. Η διαχείριση διασυνοριακών ποταμών, όπως παρατηρείται σε ποταμούς όπως ο Τίγρης-Ευφράτης και ο Νείλος, παρουσιάζει πρόσθετες πολυπλοκότητες. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των ποταμών της Μεσογείου και της Βαλκανικής Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μορφολογική εξέλιξη του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, λαμβάνοντας υπόψη την ανθρώπινη παρέμβαση και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επί τόπου δεδομένα, στοχεύει στην κατανόηση του ρόλου των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη διαμόρφωση της δελταϊκής πεδιάδας, ρίχνοντας φως στις προκλήσεις και τις επιπτώσεις για τα παράκτια οικοσυστήματα και τις στρατηγικές διαχείρισης.

'''Εισαγωγή'''

''Φυσικογεωγραφικό περιβάλλον και ανθρώπινη παρέμβαση''

Ο ποταμός Έβρος/Μαρίτσα/Μέριτς, με μήκος ~515 χλμ, είναι ο μεγαλύτερος ποταμός της Βαλκανικής Χερσονήσου, αποστραγγίζοντας μια έκταση ~53.000 km2. Με τη Βουλγαρία να συνεισφέρει το 66% της λεκάνης απορροής του, την Τουρκία το 27,5% και την Ελλάδα το 6,5%, υποστηρίζει πληθυσμό 3,6 εκατομμυρίων ανθρώπων. Η λιθολογία της λεκάνης αποτελείται κυρίως από κλαστικές και ιζηματογενείς αποθέσεις, ενώ επικρατεί ηπειρωτικό κλίμα, εκτός από τη χαμηλή παράκτια περιοχή της. Η υψηλή διαχρονική μεταβλητότητα της ροής χαρακτηρίζει την απορροή του Έβρου, ενώ οι διαθέσιμες συνεχείς μετρήσεις είναι περιορισμένες. Η θαλάσσια λεκάνη υποδοχής, το ΒΑ Αιγαίο Πέλαγος, βιώνει ένα περιβάλλον χωρίς παρυφές, αλλά περιστασιακή άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω μετεωρολογικών δυνάμεων. Η δυναμική των κυμάτων επηρεάζει κυρίως την ακτή του δέλτα, με τα δυτικά και νοτιοδυτικά κύματα να προκαλούν έντονες παράκτιες υδροδυναμικές συνθήκες. Το δέλτα του Έβρου, με έκταση 188 km2, είναι ζωτικής σημασίας για την οικολογική του σημασία, καθώς αποτελεί κρίσιμη περιοχή διαχείμασης για τα πουλιά της ανατολικής Μεσογείου. Ωστόσο, αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως το γεγονός ότι αποτελεί στρατιωτικοποιημένο σύνορο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας και εστία παράνομης μετανάστευσης. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην κατανόηση της μορφολογικής εξέλιξης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επιτόπια δεδομένα για την αξιολόγηση του ρόλου της ανθρώπινης παρέμβασης και της κλιματικής αλλαγής.

[[Αρχείο:Evros1.jpg]]

''Εικόνα 1. (α) Η λεκάνη απορροής του Έβρου με τις θέσεις των φραγμάτων και τα πλημμυρικά γεγονότα μετά το 2005 που παρουσιάζονται στο ράστερ κατάστασης πλημμυρών που κατέβασε το Παρατηρητήριο Πλημμυρών του Dartmouth (β) Η σημερινή δελταϊκή πεδιάδα του Έβρου, οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις και οι συνθήκες ανέμου.''

''Ανθρώπινες παρεμβάσεις και επιπτώσεις''

Από τη δεκαετία του 1950, οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν μεταβάλει σημαντικά τη φυσική εξέλιξη του ποτάμιου συστήματος του Έβρου, ιδίως με την κατασκευή πάνω από 25 μεγάλων φραγμάτων και πολλών μικρότερων για υδροηλεκτρική ενέργεια, άρδευση και αντιπλημμυρικό έλεγχο. Αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει βαθιά τις ροές νερού και ιζημάτων στον ποταμό, οδηγώντας σε αξιοσημείωτες αλλαγές στην εξέλιξη του δέλτα και στην παράκτια ιζηματογένεση. Η συχνότητα των πλημμυρών έχει αυξηθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία λόγω της υπερπήδησης των τεχνητών φραγμάτων, με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες. Η ακριβής αιτία των πλημμυρών παραμένει ασαφής, ενδεχομένως προερχόμενη τόσο από τις κλιματικές αλλαγές όσο και από τις πρακτικές διαχείρισης των φραγμάτων στη λεκάνη. Διάφορες μελέτες έχουν επιχειρήσει να χαρτογραφήσουν τις επιπτώσεις των πλημμυρών και να προτείνουν στρατηγικές μετριασμού. Άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις περιλαμβάνουν έργα αποστράγγισης και μετατόπισης καναλιών για τη διευκόλυνση της γεωργίας, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της γης για καλλιέργεια στο ελληνικό τμήμα της δελταϊκής πεδιάδας. Ωστόσο, οι δραστηριότητες αυτές, μαζί με τα μεταλλευτικά και βιομηχανικά λύματα από τη Βουλγαρία και την Τουρκία, έχουν οδηγήσει σε πιέσεις ρύπανσης στον ποταμό. Επιπλέον, τα παράκτια θαλάσσια ιζήματα παρουσιάζουν σημάδια ανθρώπινης παρέμβασης, με αυξημένη περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα και βαρέα μέταλλα. Συνολικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν διαμορφώσει βαθιά το σύστημα του ποταμού Έβρου, επηρεάζοντας τη μορφολογία, την υδρολογία και την οικολογική του ακεραιότητα.

'''Συλλογή δεδομένων και μεθοδολογία'''

''Υδρολογικά δεδομένα''

Περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη βροχόπτωση, την απορροή του ποταμού, τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων ιζημάτων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα στη λεκάνη απορροής του Έβρου. Τα δεδομένα βροχόπτωσης που εκτείνονται από το 1950 έως το 2010 ελήφθησαν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του Medoffice. Η παροχή γλυκού νερού του ποταμού Έβρου υπολογίστηκε με βάση μηνιαίες μετρήσεις που ελήφθησαν στο σταθμό Πέπλου από το 1969 έως το 1974, το 1980 έως το 1990 και το 1997 έως το 2007. Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων αιωρούμενων ιζημάτων και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο Σταθμό Πέπλου πραγματοποιήθηκαν από το 1980 έως το 1986 και από το 2001 έως το 2008, με δεδομένα που παρασχέθηκαν από το Γενικό Χημείο του Κράτους. Το ολικό διαλυμένο φορτίο (DL) προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τις λαμβανόμενες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με μετατροπή που πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με μια σχέση που προτάθηκε από το εργαστήριο LennTech. Αυτή η μεθοδολογία εξασφάλισε τη συλλογή ολοκληρωμένων συνόλων δεδομένων που είναι απαραίτητα για την ανάλυση διαφόρων πτυχών της ποιότητας του νερού και των υδρολογικών διεργασιών στη λεκάνη απορροής του Έβρου για αρκετές δεκαετίες, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής της περιοχής.

''Κάλυψη γης και χρήσεις της δελταϊκής πεδιάδας''

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες για να αναλυθούν οι αλλαγές στην κάλυψη γης στην πεδιάδα του Δέλτα Έβρου από το 1945 έως σήμερα. Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από το 1945 μαζί με δορυφορικές εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 που αποκτήθηκαν το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Τα δορυφορικά δεδομένα, που αποκτήθηκαν από την πλατφόρμα USGS Explorer, υποβλήθηκαν σε ραδιομετρική βαθμονόμηση, ορθοαναγωγή και ατμοσφαιρική διόρθωση πριν μετατραπούν σε βαθμονομημένες τιμές ανάκλασης με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Οι χάρτες κάλυψης γης προέκυψαν με τη μέθοδο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, με τον προσδιορισμό επτά κατηγοριών κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών εκτάσεων, των περιοχών βλάστησης και των υδάτινων σωμάτων. Για τις αεροφωτογραφίες, χρησιμοποιήθηκε παρόμοια προσέγγιση, αν και με διαθέσιμες μόνο τρεις ζώνες μήκους κύματος, με αποτέλεσμα να προκύψουν τέσσερις κλάσεις κάλυψης γης. Οι συνολικές εκτιμήσεις ακρίβειας για τους παραγόμενους χάρτες έδειξαν βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, με ακρίβειες 62,9%, 89,2% και 96,4% για το 1945, το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση παρείχε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξελισσόμενη κάλυψη γης της πεδιάδας του Δέλτα Έβρου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή κατά τις τελευταίες δεκαετίες.

''Ανάλυση μετατόπισης της ακτογραμμής του Δέλτα''

Η μελέτη ανέλυσε τις διαχρονικές αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής χρησιμοποιώντας αεροφωτογραφίες από το 1945, το 1960, το 1985, το 1996 και το 2000, καθώς και μια εικόνα Landsat 8 από το 2017. Λόγω των προκλήσεων πρόσβασης σε αρχειακά δεδομένα για ολόκληρη την δελταϊκή πεδιάδα, οι εικόνες κάλυψαν διαφορετικά τμήματα των εκβολών του Έβρου. Οι σαρώσεις υψηλής ανάλυσης των φωτογραφιών διορθώθηκαν γεωμετρικά για τη δημιουργία ακριβών ορθομωσαϊκών με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Η ορθοδιόρθωση περιελάμβανε τη χρήση ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου και την προβολή των δεδομένων στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Οι θέσεις των ακτογραμμών ψηφιοποιήθηκαν χειροκίνητα σε ένα ΓΣΠ, με μέγιστο συνολικό σφάλμα που εκτιμήθηκε σε <30 m. Οι αλλαγές στην ακτογραμμή που υπερβαίνουν αυτό το σφάλμα θεωρήθηκαν σημαντικές. Οι δελταϊκοί σχηματισμοί μικρής κλίμακας εξαιρέθηκαν από την ψηφιοποίηση λόγω της δυναμικής τους φύσης. Η διάβρωση ή η προσαύξηση της ακτογραμμής κατά την περίοδο παρατήρησης των 72 ετών μεταφράστηκε σε μέσους ετήσιους ρυθμούς μεταβολής της έκτασης, παρέχοντας πληροφορίες για την εξέλιξη του παράκτιου τοπίου της περιοχής.

'''Αποτελέσματα'''

''Ροές νερού και ιζημάτων''

Εξετάζονται οι τάσεις της βροχόπτωσης, η απορροή του ποταμού Έβρου, η κατασκευή φραγμάτων, οι μετρήσεις της παροχής νερού και οι μεταβολές του ιζηματογενούς φορτίου από το 1950 έως το 2010. Οι βροχοπτώσεις παρουσίασαν διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, με τη δεκαετία του 1980 να παρουσιάζει ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα που αποδίδονται στην κλιματική αλλαγή, ενώ μετά το 1996 παρατηρήθηκε αυξητική τάση. Η διαχείριση της απορροής του ποταμού Έβρου γινόταν μέσω ταμιευτήρων, με τη χωρητικότητά τους να αυξάνεται σημαντικά λόγω της κατασκευής φραγμάτων. Οι μετρήσεις της απορροής του νερού έδειξαν δύο διακριτές φάσεις: Το 1969-1994 παρατηρήθηκε ελαφρά πτωτική τάση, ενώ το 1995-2008 παρατηρήθηκε αυξημένη μεταβλητότητα με υψηλότερη μέση απορροή. Το φορτίο αιωρούμενων ιζημάτων (SL) αυξήθηκε ελαφρώς από το 1980-1990 έως το 2001-2008, ενώ το φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL) παρέμεινε σχετικά σταθερό, επηρεαζόμενο από την εκροή νερού. Η αύξηση του DL συνέπεσε με την αυξημένη εξατμισοδιαπνοή και τη συσσώρευση αλάτων ανάντη των φραγμάτων, εμπλουτίζοντας το ποτάμιο νερό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών έκπλυσης. Η μελέτη αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ βροχόπτωσης, απορροής ποταμού, κατασκευής φραγμάτων και δυναμικής ιζημάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια της υπό μελέτη περιόδου.

''Αλλαγές στις δελταϊκές ακτές''

Η μελέτη των αλλαγών στην ακτογραμμή του δέλτα του Έβρου από το 1945 έως το 2017 αποκαλύπτει σημαντικές μεταβολές. Η περιοχή των παλαιών εκβολών γνώρισε αύξηση από το 1945 έως το 1960, κερδίζοντας 0,6 km2 νέας γης, αλλά αργότερα υποχώρησε, χάνοντας 0,19 km2 από το 1960 έως το 1985 και διαβρώνοντας άλλα 0,24 km2 μέχρι το 2017. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων προέκυψαν νέες εκτάσεις από φραγμένα νησιά και φρύγανα. Εν τω μεταξύ, η ακτή βόρεια των παλαιών εκβολών προχώρησε σταθερά, κερδίζοντας 0,26 km2 από το 1960 έως το 1985 και 0,21 km2 από το 1986 έως το 2007. Αντίθετα, στην περιοχή του νέου ενεργού στόματος, η προς νότο υποβάθμιση σημειώθηκε κυρίως από το 1945 έως το 1985, σχηματίζοντας 1,53 km2 νέας γης, και συνεχίστηκε με βραδύτερο ρυθμό από το 1986 έως το 2017, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν περίπου 0,3 km2 νέας γης. Επιπλέον, περίπου 0,94 km2 της νότιας ακτογραμμής του δέλτα, κυρίως λιμνοθάλασσες, χάθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

'''Συζήτηση'''

Οι επιπτώσεις της κατασκευής φραγμάτων στο ιζηματογενές φορτίο του ποταμού Έβρου ήταν έντονες, καθώς από τη δεκαετία του 1950 παρατηρείται δραστική μείωση του φορτίου αιωρούμενων ιζημάτων (SL). Παρά το σχετικά αμετάβλητο φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL), ο λόγος SL:DL έχει μετατοπιστεί σημαντικά μετά την κατασκευή του φράγματος. Αυτή η μείωση της ροής ιζημάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στο δέλτα του Έβρου, ιδιαίτερα εμφανείς στην περιοχή των βόρειων εκβολών. Πριν από την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση, υπήρχε η περιοχή των παλαιών εκβολών , αλλά η μεταγενέστερη κατασκευή του φράγματος και τα έργα στην πεδιάδα του δέλτα προκάλεσαν μετατόπιση σε τάση υποχώρησης. Η ανακατανομή των ιζημάτων και η διάβρωση οδήγησαν στο σχηματισμό επιμήκων πτυχώσεων και κορυφογραμμών της παραλίας. Ο ρυθμός υποχώρησης, σταθερός από το 1985 έως το 2017, έρχεται σε αντίθεση με την αλλαγή που παρατηρήθηκε στην περιοχή των νότιων εκβολών, η οποία αποδίδεται σε αλλαγές στην ευθυγράμμιση της ποτάμιας διαδρομής και στη χρήση γης. Τα συστήματα λιμνοθαλασσών επεκτάθηκαν λόγω της υπερχείλισης, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής επαναπλήρωσης. Παρόλο που η θέση της ακτογραμμής μεταξύ των εγκαταλελειμμένων και των ενεργών περιοχών των εκβολών παραμένει σχετικά σταθερή, έχουν σημειωθεί σημαντικοί μετασχηματισμοί, όπως η μετατροπή των πτυχώσεων σε νησιά-φράγματα και η αύξηση του μεγέθους των συστημάτων λιμνοθαλασσών. Συνολικά, η αντίδραση του δέλτα του Έβρου στη μειωμένη ροή ιζημάτων αναδεικνύει την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασκευής φραγμάτων, της δυναμικής των ιζημάτων και της εξέλιξης των ακτών.

'''Συμπέρασμα'''

Η εξέλιξη του δέλτα του Έβρου εκτυλίσσεται μέσα από τρία διακριτά στάδια, το καθένα από τα οποία διαμορφώνεται από ένα συνδυασμό φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων.

Το στάδιο Α (πριν από το 1950) αντανακλά μια περίοδο κατά την οποία η ανάπτυξη του δέλτα επηρεάστηκε κυρίως από φυσικές διεργασίες. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων καθιστά δύσκολη την ακριβή αξιολόγηση των ροών ιζημάτων κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αλλά τα στοιχεία υποδηλώνουν μια θετική παροχή ιζημάτων που είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια αναβάθμιση των παλαιών εκβολών του Έβρου.

Το στάδιο Β (1950-1990) σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή, καθώς οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκτεταμένης κατασκευής φραγμάτων και των γεωργικών έργων αποκατάστασης, άλλαξαν σημαντικά τη δυναμική των ιζημάτων. Η κατασκευή των φραγμάτων μείωσε τις ροές ιζημάτων κατά 90%, οδηγώντας σε σημαντική υποχώρηση της ακτογραμμής στην εγκαταλελειμμένη περιοχή του παλιού στόματος και στην ανάπτυξη επιμήκων πτυχώσεων λόγω της ανακατανομής των ιζημάτων που προκαλείται από τα κύματα. Στην ενεργή περιοχή των νέων εκβολών παρατηρήθηκε συσσώρευση ιζημάτων, κυρίως λόγω της εγγειοβελτίωσης και της ευθυγράμμισης του καναλιού, ενισχύοντας την ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων.

Το στάδιο Γ (1990-2017) περιλαμβάνει πρόσθετες ιδιαιτερότητες, με την κλιματική μεταβλητότητα, τις γεωργικές δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες να επηρεάζουν την εξέλιξη του δέλτα. Η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών και οι ροές ιζημάτων, σε συνδυασμό με την μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων από τις γεωργικές περιοχές, συντηρούν την προσαύξηση προς τη θάλασσα στη νέα περιοχή των εκβολών. Ωστόσο, οι απώλειες στην ενδοχώρα λόγω της επέκτασης της λιμνοθάλασσας και της καθίζησης υποδηλώνουν μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της δυναμικής των ιζημάτων και των φυσικών διεργασιών.

Συνολικά, οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις, ιδίως η κατασκευή φραγμάτων και τα τεχνικά έργα, έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της εξέλιξης του δέλτα του Έβρου. Ο μετασχηματισμός του δέλτα από έναν κατεξοχήν ποτάμιο/κυματογενή τύπο σε έναν κυματογενή/ποτάμιο τύπο αντανακλά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών γεωμορφολογικών διεργασιών. Το Σχήμα 8 παρέχει ένα εννοιολογικό μοντέλο που απεικονίζει αυτές τις πολύπλευρες επιρροές, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της εξέλιξης του δέλτα και τη δυναμική φύση των παράκτιων τοπίων.

[[category:Υγρές Ζώνες]]

Αρχείο:Evros1.jpg

2024-03-14T22:07:55Z

Demoagr: (α) Η λεκάνη απορροής του Έβρου με τις θέσεις των φραγμάτων και τα πλημμυρικά γεγονότα μετά το 2005 που παρουσιάζονται στο ράστερ κατάστασης π

(α) Η λεκάνη απορροής του Έβρου με τις θέσεις των φραγμάτων και τα πλημμυρικά γεγονότα μετά το 2005 που παρουσιάζονται στο ράστερ κατάστασης πλημμυρών που κατέβασε το Παρατηρητήριο Πλημμυρών του Dartmouth (β) Η σημερινή δελταϊκή πεδιάδα του Έβρου, οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις και οι συνθήκες ανέμου.

Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση

2024-03-14T22:02:17Z

Demoagr:

'''Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remote sensing for mapping algal blooms in freshwater lakes: a review ''

'''Συγγραφείς:''' Silvia Beatriz Alves Rolim, Bijeesh Kozhikkodan Veettil, Antonio Pedro Vieiro, Anita Baldissera Kessler & Clóvis Gonzatti

'''Πηγή:'''https://doi.org/10.1007/s11356-023-25230-2

'''Περίληψη'''

Πολλές λίμνες γλυκού νερού παγκοσμίως παρουσιάζουν επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών, ιδίως κυανοβακτηριακών, οι οποίες θέτουν σε κίνδυνο τη δημόσια υγεία και τα οικοσυστήματα. Η πρόβλεψη, η έγκαιρη ανίχνευση και η παρακολούθηση αυτών των ανθίσεων είναι ζωτικής σημασίας για τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεών τους. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει ένα αποτελεσματικό μέσο για την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών χωρικά και χρονικά. Διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών, εναέριων και UAV συστημάτων, έχουν χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση δεδομένων και την οικονομικά αποδοτική παρακολούθηση των ανθίσεων. Το παρόν έγγραφο παρέχει μια επικαιροποιημένη επισκόπηση των πλατφορμών τηλεπισκόπησης, των τύπων δεδομένων και των αλγορίθμων για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι πρόσφατες εξελίξεις, ιδίως στους αισθητήρες που τοποθετούνται σε UAV, έχουν φέρει επανάσταση στην παρακολούθηση της ποιότητας των υδάτων. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βασίζονται στην Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), έχουν σημειώσει σημαντικές βελτιώσεις, προσφέροντας βελτιωμένες δυνατότητες πρόβλεψης της άνθισης των φυκών. Οι εξελίξεις αυτές αναμένεται να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων του ευτροφισμού στο μέλλον, συμβάλλοντας στην καλύτερη διαχείριση του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας.

'''Εισαγωγή'''

Το φυτοπλαγκτόν, ζωτικής σημασίας συστατικά των οικοσυστημάτων γλυκού νερού, επηρεάζεται από τα αυξημένα επίπεδα θρεπτικών ουσιών, οδηγώντας σε επιβλαβείς ανθίσεις φυκών (HAB) με δυσμενείς επιπτώσεις στην ποιότητα των υδάτων και την υδρόβια βιοποικιλότητα. Τα κυανοβακτήρια, ανθεκτικά στις δυσμενείς συνθήκες, είναι ιδιαίτερα γνωστά για το σχηματισμό ανθίσεων. Ο συνδυασμός του εμπλουτισμού με θρεπτικά συστατικά και της κλιματικής αλλαγής εντείνει τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των HABs σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η ανίχνευση και η παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών είναι απαραίτητες για την προστασία των υδάτινων οικοσυστημάτων και της δημόσιας υγείας. Διάφορες τεχνικές, που κυμαίνονται από ταχείες μεθόδους επιτόπιας διαλογής έως την εξελιγμένη φασματομετρία μάζας, βοηθούν στον εντοπισμό των ανθίσεων και στην αξιολόγηση των επιπέδων τοξινών. Η τηλεπισκόπηση, ιδίως η δορυφορική τεχνολογία, παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες. Οι πολυφασματικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση των αλλαγών στο χρώμα του νερού που σχετίζονται με τις ανθίσεις, ενώ οι υπερφασματικοί αισθητήρες προσφέρουν αυξημένη φασματική ανάλυση για την ταυτοποίηση συγκεκριμένων ειδών με βάση μοναδικές υπογραφές χρωστικών ουσιών. Η παρούσα ολοκληρωμένη ανασκόπηση αξιολογεί την αποτελεσματικότητα των τεχνικών τηλεπισκόπησης, λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές πλατφόρμες (διαστημικές, εναέριες, UAV) και τύπους δεδομένων (οπτικά, ραντάρ, LiDAR) για την ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς κάθε προσέγγισης, τονίζοντας τη σημασία της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με άλλες μεθόδους παρακολούθησης για τη βελτίωση της κατανόησης και της διαχείρισης της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

'''Παρακολούθηση της άνθισης των φυκών και η οικοπεριβαλλοντική σημασία της'''

Η έγκαιρη ανίχνευση και η ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκών είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική διαχείριση των πόρων γλυκού νερού και τον μετριασμό των δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων των μικροοργανισμών που προκαλούν την άνθιση. Οι επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών αποτελούν σημαντική απειλή για τη βιοποικιλότητα των γλυκών υδάτων, γεγονός που καθιστά αναγκαία την περαιτέρω έρευνα, ιδίως όσον αφορά τις μεθόδους έγκαιρης ανίχνευσης. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει διάφορες τεχνικές για την πρόβλεψη, την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού, βοηθώντας τους περιβαλλοντικούς διαχειριστές και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων να σχεδιάσουν προληπτικά μέτρα και να μετριάσουν τις αρνητικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα.

Η πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών μπορεί να βασίζεται στις συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α ή σε άλλες μεταβλητές ποιότητας του νερού, όπως ο φώσφορος. Για να ενισχυθεί η ακρίβεια της πρόβλεψης, πρέπει να διερευνηθούν διεξοδικά παράγοντες όπως η δυναμική των θρεπτικών ουσιών, η υδρολογία, οι κλιματικές αλλαγές και τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής. Οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης, συμπεριλαμβανομένων των γενετικών αλγορίθμων, των εμπειρικών μοντέλων και των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, έχουν δείξει ότι υπόσχονται την πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών με βάση περιβαλλοντικές παραμέτρους, ορισμένες από τις οποίες μπορούν να εκτιμηθούν με τη χρήση τηλεπισκόπησης. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια ισχυρή προσέγγιση για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες, αξιοποιώντας πολυφασματικούς και υπερφασματικούς αισθητήρες σε δορυφόρους, αεροσκάφη ή UAV.

Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν φασματικές υπογραφές που σχετίζονται με τις χρωστικές ουσίες των φυκών, βοηθώντας στον εντοπισμό και την ανάλυση της δυναμικής της άνθισης των φυκών.Οι εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης έχουν διευκολύνει την ανάπτυξη αλγορίθμων για την ανίχνευση, χαρτογράφηση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών, ενισχύοντας την κατανόηση των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης της άνθισης των φυκών περιλαμβάνουν μετρήσεις πεδίου και εργαστηριακές αναλύσεις, αλλά πρόσφατες μελέτες έχουν αναδείξει τη σημασία της χωρικής μεταβλητότητας στην ανάπτυξη της άνθισης. Η παρακολούθηση τυπικά εξελίσσεται μέσω των φάσεων πριν από την άνθιση, της ανάπτυξης, της άνθισης και της αποσύνθεσης, με κάθε φάση να παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις και ευκαιρίες για μετρήσεις και ανάλυση. Οι in situ μέθοδοι, όπως ο φθορίζων in situ υβριδισμός (FISH) και η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), επιτρέπουν την ανίχνευση σε επίπεδο γένους των οργανισμών που παράγουν άνθιση, βοηθώντας τις προσπάθειες οικολογικής διαχείρισης.

Οι ανθίσεις φυκών αποτελούν σημαντική οικολογική απειλή παγκοσμίως, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση και συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι είναι εντάσεως εργασίας, η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση λόγω της επεκτασιμότητάς της, της συλλογής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και των δυνατοτήτων μακροχρόνιας παρακολούθησης. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης από διάφορες πλατφόρμες και οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας έχουν συμβάλει καθοριστικά στην πρόβλεψη, ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε πόρους γλυκού νερού, συμβάλλοντας στην κατανόηση και τη διαχείριση αυτών των φαινομένων.

'''Τηλεπισκόπηση για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών'''

Η τηλεπισκόπηση, τόσο από διαστημικές όσο και από εναέριες πλατφόρμες, έχει αναδειχθεί σε πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση του φυτοπλαγκτού, κυρίως μέσω υποκατάστατων όπως η χλωροφύλλη-α και η φυκοκυανίνη. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την αποτελεσματική παρατήρηση των ανθίσεων του φυτοπλαγκτού μέσω της ανίχνευσης αλλαγών στη φασματική ανάκλαση. Πέρα από την παρακολούθηση των μεταβολών του επιφανειακού χρώματος στα υδάτινα σώματα, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούν επίσης την οπισθοσκεδαζόμενη μικροκυματική ακτινοβολία και τα θερμικά δεδομένα για την ανίχνευση ανθίσεων φυκών. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυτοπλαγκτού καταδείχθηκαν ήδη από τη δεκαετία του 1970. Έκτοτε, οι εξελίξεις στην τεχνολογία τηλεπισκόπησης έχουν επιτρέψει την οικονομικά αποδοτική, μακροπρόθεσμη παρατήρηση των ανθίσεων φυκών με εκτεταμένη χωρική κάλυψη και αυξημένη συχνότητα. Η προσέγγιση αυτή προσφέρει ένα ολοκληρωμένο μέσο για τη μελέτη της δυναμικής του φυτοπλαγκτού και των περιβαλλοντικών επιπτώσεών του.

''Πλατφόρμες τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών και εναέριων συστημάτων, για την αποτελεσματική παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες γλυκού νερού. Ωστόσο, η ακρίβεια χαρτογράφησης σε μικρότερα υδάτινα σώματα επηρεάζεται από τη χωρική ανάλυση των δεδομένων των διαστημικών αισθητήρων. Ο συνδυασμός αεροφωτογραφιών με δορυφορικές εικόνες αποτελεί πρακτική από τη δεκαετία του 1970 για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκιών. Οι συνεχείς εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης, ιδίως η ανάπτυξη αισθητήρων και η ενσωμάτωση σε υφιστάμενες και αναδυόμενες πλατφόρμες, όπως τα UAV και τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη, συμβάλλουν στη συνεχή εξέλιξη και βελτίωσή της.

''Επίγειες πλατφόρμες και πλατφόρμες πλοίου για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι επίγειες πλατφόρμες που είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες προσφέρουν λεπτομερείς πληροφορίες για την επιφάνεια της γης, χρησιμεύοντας ως επίγεια δεδομένα αλήθειας για την επικύρωση των δεδομένων των αερομεταφερόμενων ή διαστημικών αισθητήρων. Οι πλατφόρμες αυτές μπορούν να φέρουν φορητές κάμερες, κάμερες ιστού και φασματοραδιόμετρα. Για παράδειγμα, οι Free et al. χρησιμοποίησαν δεδομένα από το WISPstation, ένα αυτόνομο φασματοραδιόμετρο πάνω από το νερό, για να αξιολογήσουν τις τάσεις της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α στη λίμνη Trasimeno της Ιταλίας. Παρόμοιοι αισθητήρες του WISPstation είχαν χρησιμοποιηθεί προηγουμένως σε διάφορες ευρωπαϊκές τοποθεσίες από τους Free et al. για την ποσοτικοποίηση της χλωροφύλλης-α. Επιπλέον, πρόσφατα χρησιμοποιήθηκαν επίγειοι αισθητήρες για την εκτίμηση μεταβλητών της ποιότητας του νερού και τη διενέργεια παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε πραγματικό χρόνο.

''Αερομεταφερόμενες πλατφόρμες για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι εναέριες πλατφόρμες χρησιμοποιούνται για τη λήψη δεδομένων υψηλής ανάλυσης σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές και ήταν οι μοναδικές πλατφόρμες τηλεπισκόπησης μαζί με τους επίγειους αισθητήρες πριν από τη διάθεση δορυφορικών εικόνων. Οι διάφορες εναέριες πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή δεδομένων τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν αεροπλάνα, αερόστατα, χαρταετούς και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV). Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία UAV έχει εξελιχθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε να μπορεί να μεταφέρει αισθητήρες LiDAR.

''Αεροπλάνα και ελικόπτερα/ balloons and kites/ drones/ διαστημικές πλατφόρμες''

Οι παραδοσιακές εναέριες πλατφόρμες, όπως τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα που είναι εξοπλισμένα με κάμερες και αισθητήρες, καταγράφουν αεροφωτογραφίες και δεδομένα LiDAR από τις επιφάνειες γης. Οι ρυθμίσεις του υψομέτρου επιτρέπουν τον έλεγχο της χωρικής ανάλυσης, με τα χαμηλότερα υψόμετρα να παρέχουν εικόνες υψηλότερης ανάλυσης. Εκτός από τις αεροφωτογραφίες RGB, τα αεροπλάνα μπορούν πλέον να λαμβάνουν πολυφασματικές εικόνες και εικόνες ραντάρ. Τα υπερφασματικά δεδομένα που λαμβάνονται από αεροπλάνα είναι ζωτικής σημασίας για τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών, με το αερομεταφερόμενο φασματόμετρο απεικόνισης ορατού/υπέρυθρου (AVIRIS) να φημίζεται για τις ευρείες εφαρμογές του, συμπεριλαμβανομένης της φασματικής διάκρισης των ανθίσεων των φυκών. Οι υπερφασματικές εικόνες AVIRIS, οι οποίες παρέχονται από το USGS, έχουν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες μελέτες, όπως η τηλεπισκόπηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων σε εσωτερικά ύδατα, με παράδειγμα τους Kudela et al. (2015) στην έρευνά τους στη λίμνη Pinto της Καλιφόρνιας.

Διάφοροι τύποι αερομεταφερόμενων πλατφορμών τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται για την απόκτηση εναέριων δεδομένων σε περιβαλλοντικές μελέτες, συμπεριλαμβανομένων μπαλονιών, χαρταετών, μη επανδρωμένων αεροσκαφών και μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV). Τα αερόστατα και οι χαρταετοί, αν και ιστορικά σημαντικοί στην πρώιμη αεροφωτογράφηση, χρησιμοποιούνται σπάνια σήμερα λόγω της ασταθούς πτήσης και της απρόβλεπτης τροχιάς τους. Ωστόσο, προσφέρουν οικονομικά αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις για την απόκτηση δεδομένων σε σύγκριση με τα αεροπλάνα. Αντίθετα, τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη και τα UAV έχουν αναδειχθεί ως ισχυρά εργαλεία για τη συλλογή εναέριων δεδομένων, προσφέροντας ευελιξία στην απόκτηση πολυφασματικών, υπερφασματικών, ραντάρ και LiDAR εικόνων. Παρέχουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης με χαμηλότερο κόστος, γεγονός που τα καθιστά πλεονεκτικά για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών. Παρά τα πλεονεκτήματά τους, υπάρχουν προκλήσεις, όπως οι περιορισμοί του ωφέλιμου φορτίου και η μεταβλητότητα της ανάλυσης των εικόνων με βάση τις παραμέτρους της πτήσης. Παρ' όλα αυτά, οι δυνατότητές τους στη φιλοξενία υπερφασματικών αισθητήρων τους καθιστούν αποτελεσματικούς για την ανίχνευση διαφόρων παραμέτρων σε περιβάλλοντα γλυκού νερού.

Αντίθετα, οι διαστημικές πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων και των διαστημικών λεωφορείων, προσφέρουν ευρεία κάλυψη και υψηλή χρονική ανάλυση, φέρνοντας επανάσταση στην τηλεπισκόπηση από τη δεκαετία του 1970.

Οι διαστημικές πλατφόρμες όπως οι Landsat, Sentinel, SPOT, IRS και CBERS παρέχουν ραδιομετρικά βαθμονομημένους αισθητήρες και προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως η μεγάλη περιοχή κάλυψης, η χρονική ανάλυση και η αποδοτικότητα κόστους.Οι κόκκινες και πορτοκαλί ζώνες των αισθητήρων όπως οι Sentinel-2 και Sentinel-3 έχουν βελτιώσει την ανίχνευση της άνθισης των φυκών.Οι εμπορικές πλατφόρμες όπως το WorldView προσφέρουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης, αν και με υψηλότερο κόστος, ενώ πλατφόρμες όπως το MODIS παρέχουν δεδομένα χαμηλότερης ανάλυσης κατάλληλα για μακροχρόνια χαρτογράφηση και ανάλυση χρονοσειρών της άνθισης των φυκιών.Συνολικά, αυτές οι εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις εφαρμογές τηλεπισκόπησης, βοηθώντας στην ανίχνευση, παρακολούθηση και ανάλυση της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

''Τύποι δεδομένων''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών βασίζεται στην ανίχνευση των μεταβολών του χρώματος του νερού που προκαλούνται από τις χρωστικές ουσίες των φυκών, οι οποίες παρατηρούνται μέσω οπτικών αισθητήρων σε αεροσκάφη, δορυφόρους ή UAV. Χρησιμοποιούνται συνήθως δορυφορικοί αισθητήρες όπως οι Landsat-8 OLI, Sentinel-2A/B και Sentinel-3A/B, αλλά οι διαφορές στη χωρική, φασματική και χρονική ανάλυση απαιτούν προσεκτική προεπεξεργασία για ακριβή ανάλυση. Οι τύποι δεδομένων περιλαμβάνουν οπτικά (πολυφασματικά, υπερφασματικά), LiDAR και ραντάρ. Παρά τις ασυνέπειες στην ανάλυση μεταξύ των αισθητήρων, παραμένουν ζωτικής σημασίας για την παρακολούθηση και τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκού νερού.

''Οπτικά δεδομένα''

Οι οπτικές εικόνες, οι οποίες προέρχονται από εναέριες, διαστημικές ή UAV πλατφόρμες, χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα για την άνθιση των φυκιών στα γλυκά νερά. Η προτίμηση αυτή απορρέει από την αποτελεσματικότητα των οπτικών εικόνων στην καταγραφή των μεταβολών του χρώματος στο ανοιχτό νερό κατά τη διάρκεια της άνθισης των φυκών, μια βασική παράμετρος σε τέτοιες μελέτες. Τα οπτικά δεδομένα είναι διαθέσιμα σε πολυφασματικές μορφές, όπως το Sentinel-2 MSI και το Landsat8 OLI, ή σε υπερφασματικές μορφές, όπως το AVIRIS και το EO-1 Hyperion.

''Πολυφασματικοί αισθητήρες''

Τα πολυφασματικά δεδομένα, όπως τα δεδομένα Landsat (TM, ETM + , OLI), χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα της άνθισης των φυκιών στα γλυκά νερά λόγω της ευκολίας τοποθέτησής τους σε εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες σε σύγκριση με τους υπερφασματικούς αισθητήρες. Αυτά τα σύνολα δεδομένων, είναι καίριας σημασίας για την ανίχνευση κυανοβακτηριακών και άλλων ανθίσεων φυκών με βάση τις φασματικές ιδιότητες ανάκλασης. Τα επίγεια φασματοραδιόμετρα όπως το FieldSpec (Bangyi et al., 2013) και τα δορυφορικά δεδομένα όπως το Dubaisat-1 (Ali et al., 2013) συμβάλλουν στην εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων. Πρόσφατες μελέτες, παρουσιάζουν τη συνδυασμένη χρήση διαστημικών πολυφασματικών δεδομένων (Sentinel-2 MSI, Landsat-8 OLI) και εικόνων UAV (Octocopter Atyges FV8, Rededge Micasense) για την ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών. Το Σχήμα 1 απεικονίζει μια περίπτωση χαρτογράφησης της άνθισης των φυκιών στη νότια Βραζιλία με τη χρήση δεδομένων Landsat-8.

[[Αρχείο:Paper4image.png]]

''Εικόνα 1. Η άνθιση των φυκιών συνέβη στη Lagoa dos Barros (Rio Grande do Sul, Βραζιλία) τον Μάρτιο του 2020. Εικόνες Landsat-8 και Sentinel-2 που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της άνθισης και χλωροφύλλη-α που εκτιμήθηκε από τα δεδομένα Landsat-8.''

''Υπερφασματικοί αισθητήρες''

Οι υπερφασματικές συσκευές απεικόνισης προσφέρουν σημαντικές δυνατότητες για την ανίχνευση της άνθισης των φυκιών και διαφόρων παραμέτρων ποιότητας του νερού, όπως τα νιτρικά και η θολότητα. Ενώ τα πολυφασματικά δεδομένα δυσκολεύονται να διακρίνουν τα γένη των κυανοβακτηρίων λόγω των ελάχιστων φασματικών διαφορών στις τοξίνες και τις χρωστικές τους, οι υπερφασματικές εικόνες επιτυγχάνουν λεπτομερή ανίχνευση, ακόμη και σε επίπεδο είδους, ενισχύοντας την ακρίβεια, ιδίως σε σενάρια χαμηλής συγκέντρωσης φυκιών. Αν και τα διαστημικά υπερφασματικά δεδομένα παραμένουν περιορισμένα, οι αερομεταφερόμενες πλατφόρμες όπως το HICO και το AVIRIS χρησιμοποιούνται εκτενώς. Περαιτέρω εξελίξεις περιλαμβάνουν την ανάπτυξη υπερφασματικών αισθητήρων για UAV. Οι προγραμματισμένες εκτοξεύσεις, όπως ο αισθητήρας PACE το 2024, αναμένεται να μεταμορφώσουν την έρευνα για την άνθιση των φυκών. Πρόσφατες μελέτες, όπως των Legleiter et al. (2022), καταδεικνύουν τη διάκριση σε επίπεδο είδους των κυανοβακτηριακών ανθίσεων με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Ειδικότερα, οι Johansen et al. (2019) πρότειναν έναν αποτελεσματικό συνδυασμό υπερφασματικών ζωνών για δορυφορικούς αισθητήρες όπως ο HABSat-1, που μοιάζει πολύ με τις υπερφασματικές αερομεταφερόμενες εικόνες CASI, παρουσιάζοντας πολλά υποσχόμενες εξελίξεις στον τομέα.

''Σύγχυση μεταξύ πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων''

Αρκετές μελέτες έχουν διερευνήσει τη συγχώνευση πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων για τη βελτίωση της παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε λίμνες, με τους Chang et al. (2014) να χρησιμοποιούν ολοκληρωμένες τεχνικές συγχώνευσης δεδομένων για να συνδυάσουν υπερφασματικά δεδομένα MERIS με πολυφασματικά δεδομένα Landsat και MODIS για την παρακολούθηση της άνθισης μικροκυστίνης στη λίμνη Erie. Η τεχνολογία LiDAR έχει εμφανιστεί για την ανίχνευση της άνθισης των φυκών ανά είδος, με τους Grishin et al. (2016) να χρησιμοποιούν λέιζερ Raman τοποθετημένο σε σκάφη για την παρακολούθηση του φθορισμού της χλωροφύλλης στον ταμιευτήρα Gorky. Το αερομεταφερόμενο LiDAR αποδεικνύεται οικονομικά αποδοτικό για την ολοκληρωμένη ανάλυση της στήλης νερού, βοηθώντας στον εντοπισμό γενών που παράγουν άνθιση, όπως το Microcystis και το Planktothrix. Οι εικόνες ραντάρ, ιδίως το SAR, αντισταθμίζουν τους περιορισμούς των οπτικών εικόνων λόγω της κάλυψης από σύννεφα, με τους Wang et al. (2015, 2017) να αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητά τους στην ανίχνευση κυανοβακτηριακών αποχρωματισμών σε εσωτερικές λίμνες. Τα συνδυασμένα οπτικά δεδομένα και δεδομένα ραντάρ έχουν διευκολύνει την επιτυχή μακροπρόθεσμη παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών, ενώ τα δεδομένα SAR επεκτείνονται πέρα από τις κυανοβακτηριακές ανθίσεις για την ανίχνευση υδρόβιων φυτών, όπως τα μακροφύκη.

''Αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας για τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκιών από δεδομένα τηλεπισκόπησης''

Πολλοί αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας χρησιμοποιούνται σε διάφορους τύπους εικόνων (οπτικές, LiDAR, ραντάρ) για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι οπτικές εικόνες, ιδιαίτερα, χρησιμοποιούν ποικίλες μεθόδους για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α ή φυκοκυανίνης, χρησιμοποιώντας συχνά αριθμητικούς αλγορίθμους ζωνών που βασίζονται στα μέγιστα απορρόφησης χρωστικών ουσιών. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης της άνθισης των φυκών, που χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα ή μοντέλα νευρωνικών δικτύων, βασίζονται στις μεταβολές των σημάτων φασματικής ακτινοβολίας ή ανάκλασης που καταγράφονται από δορυφορικούς αισθητήρες, και συσχετίζονται με συγκεκριμένα μέτρα όπως οι συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας οπτικών εικόνων κατηγοριοποιούνται σε γενικές γραμμές ως εμπειρικές (καθοδηγούμενες από δεδομένα) ή φυσικές λύσεις, με τις μεθόδους παλινδρόμησης και τα νευρωνικά δίκτυα να εμπίπτουν στην πρώτη κατηγορία και τις μεθόδους αναλογίας ζωνών και τα μοντέλα μεταφοράς ακτινοβολίας στη δεύτερη.

''Μέθοδοι οπτικής επεξεργασίας εικόνων για την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών''

Το κείμενο εξετάζει την εφαρμογή μεθόδων οπτικής επεξεργασίας εικόνας για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τη χρήση οπτικών δεδομένων, όπως οι σειρές Landsat, για την πρόβλεψη των ανθίσεων και τονίζει τη σημασία των δεδομένων υψηλής φασματικής και χωρικής ανάλυσης για την ακρίβεια. Οι μέθοδοι αναλογίας ζωνών ανάκλασης και φασματικού δείκτη χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές τηλεπισκόπησης, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης ανθίσεων φυκών. Η οπτική επεξεργασία απαιτεί συχνά προεπεξεργασία, όπως η ατμοσφαιρική διόρθωση. Οι παράγοντες που παράγουν χρώμα στις ανθίσεις μπορούν να προσδιοριστούν με τη χρήση φασματικής αποσύνθεσης, αλλά η επικύρωση είναι δύσκολη. Για την εκτίμηση της χλωροφύλλης-α χρησιμοποιούνται μοντέλα παλινδρόμησης, ανάλυση εμπειρικών δεδομένων και ημι-αναλυτικοί αλγόριθμοι. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, όπως τα δίκτυα πυκνότητας μίξης (MDN), υπόσχονται ακριβή εκτίμηση της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων.

''Επεξεργασία εικόνας Radar και Lidar- Σύγκριση''

Οι τεχνικές επεξεργασίας εικόνας LiDAR και ραντάρ προσφέρουν διαφορετικές προσεγγίσεις για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η τεχνολογία LiDAR επιτρέπει τη σκιαγράφηση του προφίλ της ανώτερης υδάτινης στήλης από την επιφάνεια, επιτρέποντας την ανίχνευση κατακόρυφων προφίλ οπτικής οπισθοσκέδασης από σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παράγονται από μικροοργανισμούς άνθισης φυκών. Μελέτες όπως οι Palmer κ.ά. (2013) και Grishin κ.ά. (2016) έχουν χρησιμοποιήσει LiDAR, συμπεριλαμβανομένου του LiDAR υπεριώδους φθορισμού (UFL) και του συμπαγούς LiDAR Raman, για την εκτίμηση παραμέτρων ποιότητας νερού και τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες. Η επεξεργασία των δεδομένων LiDAR περιλαμβάνει τμηματοποίηση, βαθμονόμηση και εκτίμηση βάθους για τον ακριβή χαρακτηρισμό της κατανομής των γενών κυανοβακτηρίων. Από την άλλη πλευρά, η απεικόνιση με ραντάρ, ιδίως με ραντάρ συνθετικού ανοίγματος (SAR), παρέχει δεδομένα ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες, κατάλληλα για την παρακολούθηση των γλυκών υδάτων. Οι Wang et al. (2015, 2017) χρησιμοποίησαν εικόνες SAR για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών, χρησιμοποιώντας μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών και τεχνικές ταξινόμησης με επίβλεψη για τον εντοπισμό περιοχών άνθισης. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα του SAR βασίζεται στη διάκριση των σκοτεινών περιοχών που προκαλούνται από ανθίσεις από εκείνες που οφείλονται σε άλλους παράγοντες, όπως οι άνεμοι χαμηλής ταχύτητας, γεγονός που απαιτεί περαιτέρω προσπάθειες επικύρωσης και μοντελοποίησης. Παρά τις δυνατότητές της, η τηλεπισκόπηση με ραντάρ δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως για τις μελέτες της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού, γεγονός που αναδεικνύει τις ευκαιρίες για μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη στον τομέα αυτό.

'''Μελλοντικές προκλήσεις'''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού αντιμετωπίζει αρκετές μελλοντικές προκλήσεις, που περιλαμβάνουν φασματικούς, χωρικούς και ραδιομετρικούς περιορισμούς ανάλυσης. Η ανίχνευση της φυκοκυανίνης, ζωτικής σημασίας για τη χαρτογράφηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων, παρουσιάζει δυσκολίες λόγω των φασματικών ιδιοτήτων της και της επικάλυψης με την απορρόφηση της χλωροφύλλης-α. Τα οπτικά δεδομένα μέσης ανάλυσης, όπως τα Landsat και Sentinel-2, προσφέρουν περιορισμένη χρονική ανάλυση, εμποδίζοντας την παρακολούθηση δυναμικών ανθίσεων, γεγονός που επιδεινώνεται από την ανάγκη για ακριβείς αλγόριθμους ατμοσφαιρικής διόρθωσης. Επιπλέον, η επικύρωση των προϊόντων, η εκτίμηση της τοξικότητας, η κατακόρυφη μεταβλητότητα και οι μεταβολές των οπτικών ιδιοτήτων θέτουν σημαντικά εμπόδια. Ενώ το LiDAR παρέχει πληροφορίες για τις κατακόρυφες κατανομές της άνθισης, το βάθος διείσδυσής του είναι περιορισμένο στις βαθύτερες λίμνες. Αντίθετα, η SAR, η οποία δεν χρησιμοποιείται επαρκώς σε μελέτες γλυκών υδάτων, υπόσχεται πολλά, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις όπως τα τεχνουργήματα που προκαλούνται από τον άνεμο. Ο συνδυασμός του ραντάρ με οπτικά δεδομένα ενισχύει την ακρίβεια και οι επερχόμενοι αισθητήρες ραντάρ υψηλής ανάλυσης έχουν δυνατότητες για μετασχηματιστική χαρτογράφηση της άνθισης. Η ενσωμάτωση πολλαπλών αισθητήρων και οι προηγμένοι αλγόριθμοι προσφέρουν δυνατότητες για τη βελτίωση της ανίχνευσης της άνθισης, ιδίως σε πολύπλοκα υδάτινα περιβάλλοντα.

'''Συμπέρασμα'''

Η τηλεπισκόπηση αναγνωρίζεται ως ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε παγκόσμιο επίπεδο, προσφέροντας ενημερώσεις σχεδόν σε πραγματικό χρόνο σε σύγκριση με τις παραδοσιακές δειγματοληψίες πεδίου. Η ενσωμάτωση δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων βοηθά στην άμβλυνση περιορισμών όπως οι καιρικές συνθήκες και η συχνότητα των δεδομένων. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην ποιότητα των δεδομένων και στις δυνατότητες των αισθητήρων ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της τηλεπισκόπησης. Η μελλοντική τηλεπισκόπηση με ραντάρ και LiDAR θα επωφεληθεί από δεδομένα πολλαπλών συχνοτήτων και πολώσεων, σε συνδυασμό με οπτικά δεδομένα για βελτιωμένη ακρίβεια. Οι προηγμένοι αισθητήρες LiDAR σε πλατφόρμες UAV υπόσχονται οικονομικά αποδοτική απόκτηση δεδομένων.

[[category:Υγρές Ζώνες ]]

Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση

2024-03-14T22:00:56Z

Demoagr:

Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση

2024-03-14T21:58:38Z

Demoagr:

'''Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remote sensing for mapping algal blooms in freshwater lakes: a review ''

'''Συγγραφείς:''' Silvia Beatriz Alves Rolim, Bijeesh Kozhikkodan Veettil, Antonio Pedro Vieiro, Anita Baldissera Kessler & Clóvis Gonzatti

'''Πηγή:'''https://doi.org/10.1007/s11356-023-25230-2

'''Περίληψη'''

Πολλές λίμνες γλυκού νερού παγκοσμίως παρουσιάζουν επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών, ιδίως κυανοβακτηριακών, οι οποίες θέτουν σε κίνδυνο τη δημόσια υγεία και τα οικοσυστήματα. Η πρόβλεψη, η έγκαιρη ανίχνευση και η παρακολούθηση αυτών των ανθίσεων είναι ζωτικής σημασίας για τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεών τους. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει ένα αποτελεσματικό μέσο για την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών χωρικά και χρονικά. Διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών, εναέριων και UAV συστημάτων, έχουν χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση δεδομένων και την οικονομικά αποδοτική παρακολούθηση των ανθίσεων. Το παρόν έγγραφο παρέχει μια επικαιροποιημένη επισκόπηση των πλατφορμών τηλεπισκόπησης, των τύπων δεδομένων και των αλγορίθμων για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι πρόσφατες εξελίξεις, ιδίως στους αισθητήρες που τοποθετούνται σε UAV, έχουν φέρει επανάσταση στην παρακολούθηση της ποιότητας των υδάτων. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βασίζονται στην Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), έχουν σημειώσει σημαντικές βελτιώσεις, προσφέροντας βελτιωμένες δυνατότητες πρόβλεψης της άνθισης των φυκών. Οι εξελίξεις αυτές αναμένεται να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων του ευτροφισμού στο μέλλον, συμβάλλοντας στην καλύτερη διαχείριση του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας.

'''1.Εισαγωγή'''

Το φυτοπλαγκτόν, ζωτικής σημασίας συστατικά των οικοσυστημάτων γλυκού νερού, επηρεάζεται από τα αυξημένα επίπεδα θρεπτικών ουσιών, οδηγώντας σε επιβλαβείς ανθίσεις φυκών (HAB) με δυσμενείς επιπτώσεις στην ποιότητα των υδάτων και την υδρόβια βιοποικιλότητα. Τα κυανοβακτήρια, ανθεκτικά στις δυσμενείς συνθήκες, είναι ιδιαίτερα γνωστά για το σχηματισμό ανθίσεων. Ο συνδυασμός του εμπλουτισμού με θρεπτικά συστατικά και της κλιματικής αλλαγής εντείνει τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των HABs σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η ανίχνευση και η παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών είναι απαραίτητες για την προστασία των υδάτινων οικοσυστημάτων και της δημόσιας υγείας. Διάφορες τεχνικές, που κυμαίνονται από ταχείες μεθόδους επιτόπιας διαλογής έως την εξελιγμένη φασματομετρία μάζας, βοηθούν στον εντοπισμό των ανθίσεων και στην αξιολόγηση των επιπέδων τοξινών. Η τηλεπισκόπηση, ιδίως η δορυφορική τεχνολογία, παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες. Οι πολυφασματικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση των αλλαγών στο χρώμα του νερού που σχετίζονται με τις ανθίσεις, ενώ οι υπερφασματικοί αισθητήρες προσφέρουν αυξημένη φασματική ανάλυση για την ταυτοποίηση συγκεκριμένων ειδών με βάση μοναδικές υπογραφές χρωστικών ουσιών. Η παρούσα ολοκληρωμένη ανασκόπηση αξιολογεί την αποτελεσματικότητα των τεχνικών τηλεπισκόπησης, λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές πλατφόρμες (διαστημικές, εναέριες, UAV) και τύπους δεδομένων (οπτικά, ραντάρ, LiDAR) για την ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς κάθε προσέγγισης, τονίζοντας τη σημασία της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με άλλες μεθόδους παρακολούθησης για τη βελτίωση της κατανόησης και της διαχείρισης της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

'''Παρακολούθηση της άνθισης των φυκών και η οικοπεριβαλλοντική σημασία της'''

Η έγκαιρη ανίχνευση και η ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκών είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική διαχείριση των πόρων γλυκού νερού και τον μετριασμό των δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων των μικροοργανισμών που προκαλούν την άνθιση. Οι επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών αποτελούν σημαντική απειλή για τη βιοποικιλότητα των γλυκών υδάτων, γεγονός που καθιστά αναγκαία την περαιτέρω έρευνα, ιδίως όσον αφορά τις μεθόδους έγκαιρης ανίχνευσης. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει διάφορες τεχνικές για την πρόβλεψη, την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού, βοηθώντας τους περιβαλλοντικούς διαχειριστές και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων να σχεδιάσουν προληπτικά μέτρα και να μετριάσουν τις αρνητικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα.

Η πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών μπορεί να βασίζεται στις συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α ή σε άλλες μεταβλητές ποιότητας του νερού, όπως ο φώσφορος. Για να ενισχυθεί η ακρίβεια της πρόβλεψης, πρέπει να διερευνηθούν διεξοδικά παράγοντες όπως η δυναμική των θρεπτικών ουσιών, η υδρολογία, οι κλιματικές αλλαγές και τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής. Οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης, συμπεριλαμβανομένων των γενετικών αλγορίθμων, των εμπειρικών μοντέλων και των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, έχουν δείξει ότι υπόσχονται την πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών με βάση περιβαλλοντικές παραμέτρους, ορισμένες από τις οποίες μπορούν να εκτιμηθούν με τη χρήση τηλεπισκόπησης. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια ισχυρή προσέγγιση για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες, αξιοποιώντας πολυφασματικούς και υπερφασματικούς αισθητήρες σε δορυφόρους, αεροσκάφη ή UAV.

Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν φασματικές υπογραφές που σχετίζονται με τις χρωστικές ουσίες των φυκών, βοηθώντας στον εντοπισμό και την ανάλυση της δυναμικής της άνθισης των φυκών.Οι εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης έχουν διευκολύνει την ανάπτυξη αλγορίθμων για την ανίχνευση, χαρτογράφηση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών, ενισχύοντας την κατανόηση των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης της άνθισης των φυκών περιλαμβάνουν μετρήσεις πεδίου και εργαστηριακές αναλύσεις, αλλά πρόσφατες μελέτες έχουν αναδείξει τη σημασία της χωρικής μεταβλητότητας στην ανάπτυξη της άνθισης. Η παρακολούθηση τυπικά εξελίσσεται μέσω των φάσεων πριν από την άνθιση, της ανάπτυξης, της άνθισης και της αποσύνθεσης, με κάθε φάση να παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις και ευκαιρίες για μετρήσεις και ανάλυση. Οι in situ μέθοδοι, όπως ο φθορίζων in situ υβριδισμός (FISH) και η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), επιτρέπουν την ανίχνευση σε επίπεδο γένους των οργανισμών που παράγουν άνθιση, βοηθώντας τις προσπάθειες οικολογικής διαχείρισης.

Οι ανθίσεις φυκών αποτελούν σημαντική οικολογική απειλή παγκοσμίως, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση και συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι είναι εντάσεως εργασίας, η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση λόγω της επεκτασιμότητάς της, της συλλογής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και των δυνατοτήτων μακροχρόνιας παρακολούθησης. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης από διάφορες πλατφόρμες και οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας έχουν συμβάλει καθοριστικά στην πρόβλεψη, ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε πόρους γλυκού νερού, συμβάλλοντας στην κατανόηση και τη διαχείριση αυτών των φαινομένων.

'''Τηλεπισκόπηση για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών'''

Η τηλεπισκόπηση, τόσο από διαστημικές όσο και από εναέριες πλατφόρμες, έχει αναδειχθεί σε πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση του φυτοπλαγκτού, κυρίως μέσω υποκατάστατων όπως η χλωροφύλλη-α και η φυκοκυανίνη. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την αποτελεσματική παρατήρηση των ανθίσεων του φυτοπλαγκτού μέσω της ανίχνευσης αλλαγών στη φασματική ανάκλαση. Πέρα από την παρακολούθηση των μεταβολών του επιφανειακού χρώματος στα υδάτινα σώματα, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούν επίσης την οπισθοσκεδαζόμενη μικροκυματική ακτινοβολία και τα θερμικά δεδομένα για την ανίχνευση ανθίσεων φυκών. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυτοπλαγκτού καταδείχθηκαν ήδη από τη δεκαετία του 1970. Έκτοτε, οι εξελίξεις στην τεχνολογία τηλεπισκόπησης έχουν επιτρέψει την οικονομικά αποδοτική, μακροπρόθεσμη παρατήρηση των ανθίσεων φυκών με εκτεταμένη χωρική κάλυψη και αυξημένη συχνότητα. Η προσέγγιση αυτή προσφέρει ένα ολοκληρωμένο μέσο για τη μελέτη της δυναμικής του φυτοπλαγκτού και των περιβαλλοντικών επιπτώσεών του.

''Πλατφόρμες τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών και εναέριων συστημάτων, για την αποτελεσματική παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες γλυκού νερού. Ωστόσο, η ακρίβεια χαρτογράφησης σε μικρότερα υδάτινα σώματα επηρεάζεται από τη χωρική ανάλυση των δεδομένων των διαστημικών αισθητήρων. Ο συνδυασμός αεροφωτογραφιών με δορυφορικές εικόνες αποτελεί πρακτική από τη δεκαετία του 1970 για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκιών. Οι συνεχείς εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης, ιδίως η ανάπτυξη αισθητήρων και η ενσωμάτωση σε υφιστάμενες και αναδυόμενες πλατφόρμες, όπως τα UAV και τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη, συμβάλλουν στη συνεχή εξέλιξη και βελτίωσή της.

''Επίγειες πλατφόρμες και πλατφόρμες πλοίου για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι επίγειες πλατφόρμες που είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες προσφέρουν λεπτομερείς πληροφορίες για την επιφάνεια της γης, χρησιμεύοντας ως επίγεια δεδομένα αλήθειας για την επικύρωση των δεδομένων των αερομεταφερόμενων ή διαστημικών αισθητήρων. Οι πλατφόρμες αυτές μπορούν να φέρουν φορητές κάμερες, κάμερες ιστού και φασματοραδιόμετρα. Για παράδειγμα, οι Free et al. χρησιμοποίησαν δεδομένα από το WISPstation, ένα αυτόνομο φασματοραδιόμετρο πάνω από το νερό, για να αξιολογήσουν τις τάσεις της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α στη λίμνη Trasimeno της Ιταλίας. Παρόμοιοι αισθητήρες του WISPstation είχαν χρησιμοποιηθεί προηγουμένως σε διάφορες ευρωπαϊκές τοποθεσίες από τους Free et al. για την ποσοτικοποίηση της χλωροφύλλης-α. Επιπλέον, πρόσφατα χρησιμοποιήθηκαν επίγειοι αισθητήρες για την εκτίμηση μεταβλητών της ποιότητας του νερού και τη διενέργεια παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε πραγματικό χρόνο.

''Αερομεταφερόμενες πλατφόρμες για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι εναέριες πλατφόρμες χρησιμοποιούνται για τη λήψη δεδομένων υψηλής ανάλυσης σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές και ήταν οι μοναδικές πλατφόρμες τηλεπισκόπησης μαζί με τους επίγειους αισθητήρες πριν από τη διάθεση δορυφορικών εικόνων. Οι διάφορες εναέριες πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή δεδομένων τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν αεροπλάνα, αερόστατα, χαρταετούς και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV). Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία UAV έχει εξελιχθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε να μπορεί να μεταφέρει αισθητήρες LiDAR.

''Αεροπλάνα και ελικόπτερα/ balloons and kites/ drones/ διαστημικές πλατφόρμες''

Οι παραδοσιακές εναέριες πλατφόρμες, όπως τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα που είναι εξοπλισμένα με κάμερες και αισθητήρες, καταγράφουν αεροφωτογραφίες και δεδομένα LiDAR από τις επιφάνειες γης. Οι ρυθμίσεις του υψομέτρου επιτρέπουν τον έλεγχο της χωρικής ανάλυσης, με τα χαμηλότερα υψόμετρα να παρέχουν εικόνες υψηλότερης ανάλυσης. Εκτός από τις αεροφωτογραφίες RGB, τα αεροπλάνα μπορούν πλέον να λαμβάνουν πολυφασματικές εικόνες και εικόνες ραντάρ. Τα υπερφασματικά δεδομένα που λαμβάνονται από αεροπλάνα είναι ζωτικής σημασίας για τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών, με το αερομεταφερόμενο φασματόμετρο απεικόνισης ορατού/υπέρυθρου (AVIRIS) να φημίζεται για τις ευρείες εφαρμογές του, συμπεριλαμβανομένης της φασματικής διάκρισης των ανθίσεων των φυκών. Οι υπερφασματικές εικόνες AVIRIS, οι οποίες παρέχονται από το USGS, έχουν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες μελέτες, όπως η τηλεπισκόπηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων σε εσωτερικά ύδατα, με παράδειγμα τους Kudela et al. (2015) στην έρευνά τους στη λίμνη Pinto της Καλιφόρνιας.

Διάφοροι τύποι αερομεταφερόμενων πλατφορμών τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται για την απόκτηση εναέριων δεδομένων σε περιβαλλοντικές μελέτες, συμπεριλαμβανομένων μπαλονιών, χαρταετών, μη επανδρωμένων αεροσκαφών και μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV). Τα αερόστατα και οι χαρταετοί, αν και ιστορικά σημαντικοί στην πρώιμη αεροφωτογράφηση, χρησιμοποιούνται σπάνια σήμερα λόγω της ασταθούς πτήσης και της απρόβλεπτης τροχιάς τους. Ωστόσο, προσφέρουν οικονομικά αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις για την απόκτηση δεδομένων σε σύγκριση με τα αεροπλάνα. Αντίθετα, τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη και τα UAV έχουν αναδειχθεί ως ισχυρά εργαλεία για τη συλλογή εναέριων δεδομένων, προσφέροντας ευελιξία στην απόκτηση πολυφασματικών, υπερφασματικών, ραντάρ και LiDAR εικόνων. Παρέχουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης με χαμηλότερο κόστος, γεγονός που τα καθιστά πλεονεκτικά για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών. Παρά τα πλεονεκτήματά τους, υπάρχουν προκλήσεις, όπως οι περιορισμοί του ωφέλιμου φορτίου και η μεταβλητότητα της ανάλυσης των εικόνων με βάση τις παραμέτρους της πτήσης. Παρ' όλα αυτά, οι δυνατότητές τους στη φιλοξενία υπερφασματικών αισθητήρων τους καθιστούν αποτελεσματικούς για την ανίχνευση διαφόρων παραμέτρων σε περιβάλλοντα γλυκού νερού.

Αντίθετα, οι διαστημικές πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων και των διαστημικών λεωφορείων, προσφέρουν ευρεία κάλυψη και υψηλή χρονική ανάλυση, φέρνοντας επανάσταση στην τηλεπισκόπηση από τη δεκαετία του 1970.

Οι διαστημικές πλατφόρμες όπως οι Landsat, Sentinel, SPOT, IRS και CBERS παρέχουν ραδιομετρικά βαθμονομημένους αισθητήρες και προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως η μεγάλη περιοχή κάλυψης, η χρονική ανάλυση και η αποδοτικότητα κόστους.Οι κόκκινες και πορτοκαλί ζώνες των αισθητήρων όπως οι Sentinel-2 και Sentinel-3 έχουν βελτιώσει την ανίχνευση της άνθισης των φυκών.Οι εμπορικές πλατφόρμες όπως το WorldView προσφέρουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης, αν και με υψηλότερο κόστος, ενώ πλατφόρμες όπως το MODIS παρέχουν δεδομένα χαμηλότερης ανάλυσης κατάλληλα για μακροχρόνια χαρτογράφηση και ανάλυση χρονοσειρών της άνθισης των φυκιών.Συνολικά, αυτές οι εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις εφαρμογές τηλεπισκόπησης, βοηθώντας στην ανίχνευση, παρακολούθηση και ανάλυση της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

''Τύποι δεδομένων''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών βασίζεται στην ανίχνευση των μεταβολών του χρώματος του νερού που προκαλούνται από τις χρωστικές ουσίες των φυκών, οι οποίες παρατηρούνται μέσω οπτικών αισθητήρων σε αεροσκάφη, δορυφόρους ή UAV. Χρησιμοποιούνται συνήθως δορυφορικοί αισθητήρες όπως οι Landsat-8 OLI, Sentinel-2A/B και Sentinel-3A/B, αλλά οι διαφορές στη χωρική, φασματική και χρονική ανάλυση απαιτούν προσεκτική προεπεξεργασία για ακριβή ανάλυση. Οι τύποι δεδομένων περιλαμβάνουν οπτικά (πολυφασματικά, υπερφασματικά), LiDAR και ραντάρ. Παρά τις ασυνέπειες στην ανάλυση μεταξύ των αισθητήρων, παραμένουν ζωτικής σημασίας για την παρακολούθηση και τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκού νερού.

''Οπτικά δεδομένα''

Οι οπτικές εικόνες, οι οποίες προέρχονται από εναέριες, διαστημικές ή UAV πλατφόρμες, χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα για την άνθιση των φυκιών στα γλυκά νερά. Η προτίμηση αυτή απορρέει από την αποτελεσματικότητα των οπτικών εικόνων στην καταγραφή των μεταβολών του χρώματος στο ανοιχτό νερό κατά τη διάρκεια της άνθισης των φυκών, μια βασική παράμετρος σε τέτοιες μελέτες. Τα οπτικά δεδομένα είναι διαθέσιμα σε πολυφασματικές μορφές, όπως το Sentinel-2 MSI και το Landsat8 OLI, ή σε υπερφασματικές μορφές, όπως το AVIRIS και το EO-1 Hyperion.

''Πολυφασματικοί αισθητήρες''

Τα πολυφασματικά δεδομένα, όπως τα δεδομένα Landsat (TM, ETM + , OLI), χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα της άνθισης των φυκιών στα γλυκά νερά λόγω της ευκολίας τοποθέτησής τους σε εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες σε σύγκριση με τους υπερφασματικούς αισθητήρες. Αυτά τα σύνολα δεδομένων, είναι καίριας σημασίας για την ανίχνευση κυανοβακτηριακών και άλλων ανθίσεων φυκών με βάση τις φασματικές ιδιότητες ανάκλασης. Τα επίγεια φασματοραδιόμετρα όπως το FieldSpec (Bangyi et al., 2013) και τα δορυφορικά δεδομένα όπως το Dubaisat-1 (Ali et al., 2013) συμβάλλουν στην εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων. Πρόσφατες μελέτες, παρουσιάζουν τη συνδυασμένη χρήση διαστημικών πολυφασματικών δεδομένων (Sentinel-2 MSI, Landsat-8 OLI) και εικόνων UAV (Octocopter Atyges FV8, Rededge Micasense) για την ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών. Το Σχήμα 1 απεικονίζει μια περίπτωση χαρτογράφησης της άνθισης των φυκιών στη νότια Βραζιλία με τη χρήση δεδομένων Landsat-8.

[[Αρχείο:Paper4image.png]]

''Εικόνα 1. Η άνθιση των φυκιών συνέβη στη Lagoa dos Barros (Rio Grande do Sul, Βραζιλία) τον Μάρτιο του 2020. Εικόνες Landsat-8 και Sentinel-2 που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της άνθισης και χλωροφύλλη-α που εκτιμήθηκε από τα δεδομένα Landsat-8.''

''Υπερφασματικοί αισθητήρες''

Οι υπερφασματικές συσκευές απεικόνισης προσφέρουν σημαντικές δυνατότητες για την ανίχνευση της άνθισης των φυκιών και διαφόρων παραμέτρων ποιότητας του νερού, όπως τα νιτρικά και η θολότητα. Ενώ τα πολυφασματικά δεδομένα δυσκολεύονται να διακρίνουν τα γένη των κυανοβακτηρίων λόγω των ελάχιστων φασματικών διαφορών στις τοξίνες και τις χρωστικές τους, οι υπερφασματικές εικόνες επιτυγχάνουν λεπτομερή ανίχνευση, ακόμη και σε επίπεδο είδους, ενισχύοντας την ακρίβεια, ιδίως σε σενάρια χαμηλής συγκέντρωσης φυκιών. Αν και τα διαστημικά υπερφασματικά δεδομένα παραμένουν περιορισμένα, οι αερομεταφερόμενες πλατφόρμες όπως το HICO και το AVIRIS χρησιμοποιούνται εκτενώς. Περαιτέρω εξελίξεις περιλαμβάνουν την ανάπτυξη υπερφασματικών αισθητήρων για UAV. Οι προγραμματισμένες εκτοξεύσεις, όπως ο αισθητήρας PACE το 2024, αναμένεται να μεταμορφώσουν την έρευνα για την άνθιση των φυκών. Πρόσφατες μελέτες, όπως των Legleiter et al. (2022), καταδεικνύουν τη διάκριση σε επίπεδο είδους των κυανοβακτηριακών ανθίσεων με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Ειδικότερα, οι Johansen et al. (2019) πρότειναν έναν αποτελεσματικό συνδυασμό υπερφασματικών ζωνών για δορυφορικούς αισθητήρες όπως ο HABSat-1, που μοιάζει πολύ με τις υπερφασματικές αερομεταφερόμενες εικόνες CASI, παρουσιάζοντας πολλά υποσχόμενες εξελίξεις στον τομέα.

''Σύγχυση μεταξύ πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων''

Αρκετές μελέτες έχουν διερευνήσει τη συγχώνευση πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων για τη βελτίωση της παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε λίμνες, με τους Chang et al. (2014) να χρησιμοποιούν ολοκληρωμένες τεχνικές συγχώνευσης δεδομένων για να συνδυάσουν υπερφασματικά δεδομένα MERIS με πολυφασματικά δεδομένα Landsat και MODIS για την παρακολούθηση της άνθισης μικροκυστίνης στη λίμνη Erie. Η τεχνολογία LiDAR έχει εμφανιστεί για την ανίχνευση της άνθισης των φυκών ανά είδος, με τους Grishin et al. (2016) να χρησιμοποιούν λέιζερ Raman τοποθετημένο σε σκάφη για την παρακολούθηση του φθορισμού της χλωροφύλλης στον ταμιευτήρα Gorky. Το αερομεταφερόμενο LiDAR αποδεικνύεται οικονομικά αποδοτικό για την ολοκληρωμένη ανάλυση της στήλης νερού, βοηθώντας στον εντοπισμό γενών που παράγουν άνθιση, όπως το Microcystis και το Planktothrix. Οι εικόνες ραντάρ, ιδίως το SAR, αντισταθμίζουν τους περιορισμούς των οπτικών εικόνων λόγω της κάλυψης από σύννεφα, με τους Wang et al. (2015, 2017) να αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητά τους στην ανίχνευση κυανοβακτηριακών αποχρωματισμών σε εσωτερικές λίμνες. Τα συνδυασμένα οπτικά δεδομένα και δεδομένα ραντάρ έχουν διευκολύνει την επιτυχή μακροπρόθεσμη παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών, ενώ τα δεδομένα SAR επεκτείνονται πέρα από τις κυανοβακτηριακές ανθίσεις για την ανίχνευση υδρόβιων φυτών, όπως τα μακροφύκη.

''Αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας για τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκιών από δεδομένα τηλεπισκόπησης''

Πολλοί αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας χρησιμοποιούνται σε διάφορους τύπους εικόνων (οπτικές, LiDAR, ραντάρ) για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι οπτικές εικόνες, ιδιαίτερα, χρησιμοποιούν ποικίλες μεθόδους για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α ή φυκοκυανίνης, χρησιμοποιώντας συχνά αριθμητικούς αλγορίθμους ζωνών που βασίζονται στα μέγιστα απορρόφησης χρωστικών ουσιών. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης της άνθισης των φυκών, που χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα ή μοντέλα νευρωνικών δικτύων, βασίζονται στις μεταβολές των σημάτων φασματικής ακτινοβολίας ή ανάκλασης που καταγράφονται από δορυφορικούς αισθητήρες, και συσχετίζονται με συγκεκριμένα μέτρα όπως οι συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας οπτικών εικόνων κατηγοριοποιούνται σε γενικές γραμμές ως εμπειρικές (καθοδηγούμενες από δεδομένα) ή φυσικές λύσεις, με τις μεθόδους παλινδρόμησης και τα νευρωνικά δίκτυα να εμπίπτουν στην πρώτη κατηγορία και τις μεθόδους αναλογίας ζωνών και τα μοντέλα μεταφοράς ακτινοβολίας στη δεύτερη.

''Μέθοδοι οπτικής επεξεργασίας εικόνων για την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών''

Το κείμενο εξετάζει την εφαρμογή μεθόδων οπτικής επεξεργασίας εικόνας για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τη χρήση οπτικών δεδομένων, όπως οι σειρές Landsat, για την πρόβλεψη των ανθίσεων και τονίζει τη σημασία των δεδομένων υψηλής φασματικής και χωρικής ανάλυσης για την ακρίβεια. Οι μέθοδοι αναλογίας ζωνών ανάκλασης και φασματικού δείκτη χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές τηλεπισκόπησης, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης ανθίσεων φυκών. Η οπτική επεξεργασία απαιτεί συχνά προεπεξεργασία, όπως η ατμοσφαιρική διόρθωση. Οι παράγοντες που παράγουν χρώμα στις ανθίσεις μπορούν να προσδιοριστούν με τη χρήση φασματικής αποσύνθεσης, αλλά η επικύρωση είναι δύσκολη. Για την εκτίμηση της χλωροφύλλης-α χρησιμοποιούνται μοντέλα παλινδρόμησης, ανάλυση εμπειρικών δεδομένων και ημι-αναλυτικοί αλγόριθμοι. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, όπως τα δίκτυα πυκνότητας μίξης (MDN), υπόσχονται ακριβή εκτίμηση της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων.

''Επεξεργασία εικόνας Radar και Lidar- Σύγκριση''

Οι τεχνικές επεξεργασίας εικόνας LiDAR και ραντάρ προσφέρουν διαφορετικές προσεγγίσεις για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η τεχνολογία LiDAR επιτρέπει τη σκιαγράφηση του προφίλ της ανώτερης υδάτινης στήλης από την επιφάνεια, επιτρέποντας την ανίχνευση κατακόρυφων προφίλ οπτικής οπισθοσκέδασης από σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παράγονται από μικροοργανισμούς άνθισης φυκών. Μελέτες όπως οι Palmer κ.ά. (2013) και Grishin κ.ά. (2016) έχουν χρησιμοποιήσει LiDAR, συμπεριλαμβανομένου του LiDAR υπεριώδους φθορισμού (UFL) και του συμπαγούς LiDAR Raman, για την εκτίμηση παραμέτρων ποιότητας νερού και τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες. Η επεξεργασία των δεδομένων LiDAR περιλαμβάνει τμηματοποίηση, βαθμονόμηση και εκτίμηση βάθους για τον ακριβή χαρακτηρισμό της κατανομής των γενών κυανοβακτηρίων. Από την άλλη πλευρά, η απεικόνιση με ραντάρ, ιδίως με ραντάρ συνθετικού ανοίγματος (SAR), παρέχει δεδομένα ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες, κατάλληλα για την παρακολούθηση των γλυκών υδάτων. Οι Wang et al. (2015, 2017) χρησιμοποίησαν εικόνες SAR για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών, χρησιμοποιώντας μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών και τεχνικές ταξινόμησης με επίβλεψη για τον εντοπισμό περιοχών άνθισης. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα του SAR βασίζεται στη διάκριση των σκοτεινών περιοχών που προκαλούνται από ανθίσεις από εκείνες που οφείλονται σε άλλους παράγοντες, όπως οι άνεμοι χαμηλής ταχύτητας, γεγονός που απαιτεί περαιτέρω προσπάθειες επικύρωσης και μοντελοποίησης. Παρά τις δυνατότητές της, η τηλεπισκόπηση με ραντάρ δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως για τις μελέτες της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού, γεγονός που αναδεικνύει τις ευκαιρίες για μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη στον τομέα αυτό.

'''Μελλοντικές προκλήσεις'''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού αντιμετωπίζει αρκετές μελλοντικές προκλήσεις, που περιλαμβάνουν φασματικούς, χωρικούς και ραδιομετρικούς περιορισμούς ανάλυσης. Η ανίχνευση της φυκοκυανίνης, ζωτικής σημασίας για τη χαρτογράφηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων, παρουσιάζει δυσκολίες λόγω των φασματικών ιδιοτήτων της και της επικάλυψης με την απορρόφηση της χλωροφύλλης-α. Τα οπτικά δεδομένα μέσης ανάλυσης, όπως τα Landsat και Sentinel-2, προσφέρουν περιορισμένη χρονική ανάλυση, εμποδίζοντας την παρακολούθηση δυναμικών ανθίσεων, γεγονός που επιδεινώνεται από την ανάγκη για ακριβείς αλγόριθμους ατμοσφαιρικής διόρθωσης. Επιπλέον, η επικύρωση των προϊόντων, η εκτίμηση της τοξικότητας, η κατακόρυφη μεταβλητότητα και οι μεταβολές των οπτικών ιδιοτήτων θέτουν σημαντικά εμπόδια. Ενώ το LiDAR παρέχει πληροφορίες για τις κατακόρυφες κατανομές της άνθισης, το βάθος διείσδυσής του είναι περιορισμένο στις βαθύτερες λίμνες. Αντίθετα, η SAR, η οποία δεν χρησιμοποιείται επαρκώς σε μελέτες γλυκών υδάτων, υπόσχεται πολλά, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις όπως τα τεχνουργήματα που προκαλούνται από τον άνεμο. Ο συνδυασμός του ραντάρ με οπτικά δεδομένα ενισχύει την ακρίβεια και οι επερχόμενοι αισθητήρες ραντάρ υψηλής ανάλυσης έχουν δυνατότητες για μετασχηματιστική χαρτογράφηση της άνθισης. Η ενσωμάτωση πολλαπλών αισθητήρων και οι προηγμένοι αλγόριθμοι προσφέρουν δυνατότητες για τη βελτίωση της ανίχνευσης της άνθισης, ιδίως σε πολύπλοκα υδάτινα περιβάλλοντα.

'''Συμπέρασμα'''

Η τηλεπισκόπηση αναγνωρίζεται ως ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε παγκόσμιο επίπεδο, προσφέροντας ενημερώσεις σχεδόν σε πραγματικό χρόνο σε σύγκριση με τις παραδοσιακές δειγματοληψίες πεδίου. Η ενσωμάτωση δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων βοηθά στην άμβλυνση περιορισμών όπως οι καιρικές συνθήκες και η συχνότητα των δεδομένων. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην ποιότητα των δεδομένων και στις δυνατότητες των αισθητήρων ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της τηλεπισκόπησης. Η μελλοντική τηλεπισκόπηση με ραντάρ και LiDAR θα επωφεληθεί από δεδομένα πολλαπλών συχνοτήτων και πολώσεων, σε συνδυασμό με οπτικά δεδομένα για βελτιωμένη ακρίβεια. Οι προηγμένοι αισθητήρες LiDAR σε πλατφόρμες UAV υπόσχονται οικονομικά αποδοτική απόκτηση δεδομένων.

[[category:Υγρές Ζώνες ]]

Αρχείο:Paper4image.png

2024-03-14T19:58:19Z

Demoagr: Εικόνα 1. Η άνθιση των φυκιών συνέβη στη Lagoa dos Barros (Rio Grande do Sul, Βραζιλία) τον Μάρτιο του 2020. Εικόνες Landsat-8 και Sentinel-2 που ελήφθησαν κατά τη διάρκε

Εικόνα 1. Η άνθιση των φυκιών συνέβη στη Lagoa dos Barros (Rio Grande do Sul, Βραζιλία) τον Μάρτιο του 2020. Εικόνες Landsat-8 και Sentinel-2 που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της άνθισης και χλωροφύλλη-α που εκτιμήθηκε από τα δεδομένα Landsat-8

. Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου

2024-03-14T19:54:45Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Change detection of the coastal zone east of the Nile Delta using remote sensing''

'''Συγγραφείς:''' H. M. El-Asmar & M. E. Hereher

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1007/s12665-010-0564-9

'''Περίληψη'''

Η παράκτια ζώνη του Δέλτα του Νείλου, ζωτικής σημασίας για την ενέργεια και τη βιομηχανία, φιλοξενεί ζωτικά υγροτοπικά οικοσυστήματα. Κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα, υπέστη σημαντικές αλλαγές. Αναλύοντας τέσσερις δορυφορικές εικόνες που εκτείνονται από το 1973 έως το 2007, οι ερευνητές παρατήρησαν χωροχρονικούς μετασχηματισμούς μεταξύ του κλάδου του Νείλου της Νταμιέττα και του Port-Said. Οι μέθοδοι περιλάμβαναν διόρθωση εικόνας, ατμοσφαιρική διόρθωση και ψηφιοποίηση της ακτογραμμής. Τα αποτελέσματα έδειξαν σοβαρή διάβρωση των ακτών κοντά στη Damietta, η οποία μειώθηκε προς τα ανατολικά, με συσσώρευση κοντά στο Port-Said. Περίπου το 50% της ακτής διαβρώθηκε, ενώ το 13% προσχώρησε. Η επιφάνεια της λιμνοθάλασσας Manzala μειώθηκε αισθητά κατά 34,5%, κυρίως λόγω του αντιπλημμυρικού ελέγχου του ποταμού Νείλου και των ανθρωπογενών αλλαγών στη χρήση γης. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν τον αντίκτυπο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη δυναμική των ακτών.

'''1.Εισαγωγή'''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των πόρων της Γης, χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες με ευρεία κάλυψη του εδάφους, πολλαπλές φασματικές πληροφορίες και μακροχρόνια αρχεία. Η ανίχνευση αλλαγών, μια βασική εφαρμογή, περιλαμβάνει την ανάλυση των χρονικών μετατοπίσεων με τη χρήση ψηφιακών δεδομένων. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές, συμπεριλαμβανομένων της αναλογίας ζωνών, της διαφοροποίησης, της ανάλυσης κύριων συνιστωσών και της διαφοροποίησης του δείκτη βλάστησης. Οι ερευνητές έχουν εφαρμόσει αυτές τις μεθόδους για τη μελέτη περιβαλλοντικών αλλαγών, όπως οι μετατοπίσεις αμμόλοφων στη Δυτική Έρημο της Αιγύπτου και η αλλαγή της έκτασης της λιμνοθάλασσας Manzala. Οι δείκτες νερού, όπως οι NDWI και MNDWI, έχουν αναδειχθεί ως αποτελεσματικά εργαλεία για την ανίχνευση αλλαγών σε υδάτινα σώματα, βασιζόμενοι σε φασματικές ζώνες για την ενίσχυση των σημάτων νερού. Αυτοί οι δείκτες, που υπολογίζονται από φάσματα ορατού και εγγύς υπέρυθρου, επιτρέπουν την ακριβή παρακολούθηση της δυναμικής του νερού. Προηγούμενες μελέτες έχουν καταδείξει τη χρησιμότητά τους στην αξιολόγηση των αλλαγών που σχετίζονται με το νερό σε διάφορα περιβάλλοντα. Συνολικά, οι τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών με βάση την τηλεπισκόπηση προσφέρουν πολύτιμες γνώσεις για τις δυναμικές γήινες διεργασίες, βοηθώντας στις προσπάθειες περιβαλλοντικής διαχείρισης και διατήρησης των πόρων.

''Περιοχή μελέτης''

Το Δέλτα του Νείλου, μια ζωτικής σημασίας περιοχή της Αιγύπτου, αντιμετωπίζει σημαντικές περιβαλλοντικές αλλαγές λόγω των αλλαγών στη χρήση γης και της αύξησης του πληθυσμού. Η διάβρωση των ακτών και η μετατροπή των υγροτόπων σε γεωργικές εκτάσεις αποτελούν εξέχοντα ζητήματα, τα οποία επιδεινώνονται από τις μεταβολές στο καθεστώς πλημμυρών του ποταμού Νείλου. Τον τελευταίο αιώνα, η ακτογραμμή έχει υποχωρήσει λόγω διάβρωσης, με παράγοντες όπως οι αλλαγές στην προσφορά ιζημάτων και η καθίζηση του εδάφους να συμβάλλουν. Η μελέτη επικεντρώνεται στο βορειοανατολικό Δέλτα του Νείλου, που περιλαμβάνει μια παράκτια έκταση περίπου 60 χλμ. από το Ras El-Bar έως το Port-Said και εκτείνεται 40 χλμ. στην ενδοχώρα. Η περιοχή αυτή φιλοξενεί σημαντικά λιμάνια, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και αναπτύξεις υποδομών, όπως ο Διεθνής Παράκτιος Αυτοκινητόδρομος, αναδεικνύοντας τη σημασία της για την οικονομική και αστική ανάπτυξη της Αιγύπτου εν μέσω των συνεχιζόμενων περιβαλλοντικών προκλήσεων.

[[Αρχείο:nile1.png]]

''Εικόνα 1. Σύνθετη εικόνα ψεύτικου χρώματος (FCC) του αισθητήρα ΤΜ που αποκτήθηκε το 1984 και δείχνει την περιοχή μελέτης, η οποία περιλαμβάνει τη λιμνοθάλασσα Manzala και την παράκτια λωρίδα μεταξύ Damietta και Port-Said.''

Η ακτή του Δέλτα του Νείλου διαθέτει αμμώδεις παραλίες, αμμόλοφους και παράκτιες πεδιάδες, ενώ οι επικρατούντες βορειοδυτικοί άνεμοι δημιουργούν ένα ανατολικό ρεύμα παραλίας. Τα κύματα προέρχονται κυρίως από τα βορειοδυτικά, φτάνοντας σε ύψος έως και 4,2 μέτρα το χειμώνα. Οι παλίρροιες κυμαίνονται ημι-ημερήσια, με εύρος 25-30 cm κατά μήκος της ακτής. Η λιμνοθάλασσα Manzala, η οποία βρίσκεται στο δέλτα που υποχωρεί, καλύπτει περίπου 950 km2 και είναι ρηχή, με βάθη άνω των 100 cm που αποτελούν μόνο το 25% της έκτασής της. Η λιμνοθάλασσα, που οριοθετείται από αμμώδεις κορυφογραμμές και έλη, συνδέεται με τη Μεσόγειο Θάλασσα μέσω του κόλπου El-Gamil κοντά στο Port-Said, αποτελώντας ζωτικό υγροβιότοπο για τα υδρόβια πουλιά και μεταναστευτική οδό από την Ευρώπη προς την Αφρική.
Οι στόχοι της παρούσας μελέτης είναι η εφαρμογή της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την αντιμετώπιση των χωρικών αλλαγών που σημειώθηκαν κατά μήκος της παράκτιας περιοχής του Δέλτα του Νείλου μεταξύ 1973 και 2007. Οι ειδικοί στόχοι περιλαμβάνουν τη χαρτογράφηση των αλλαγών στη θέση της ακτογραμμής μεταξύ της Damietta και του Port-Said και την ποσοτικοποίηση της αλλαγής της επιφάνειας της λιμνοθάλασσας Manzala μεταξύ 1973 και 2003.

'''2.Μεθοδολογία'''

''Δορυφορικά δεδομένα''

Για την αξιολόγηση των αλλαγών στην παράκτια περιοχή του Δέλτα του Νείλου χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις δορυφορικές εικόνες: μία από τον Landsat MSS (ανάλυση 58m) τον Ιανουάριο του 1973, δύο από τον Landsat TM (ανάλυση 28,5m) τον Σεπτέμβριο του 1984 και τον Αύγουστο του 2003 και μία από τον SPOT-4 HRVIR (ανάλυση 10m) τον Μάρτιο του 2007. Ο MSS περιλαμβάνει ζώνες στο πράσινο, το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο φάσμα, ενώ ο TM έχει επτά ζώνες που περιλαμβάνουν το μπλε, το πράσινο, το κόκκινο, το NIR, το μεσαίο και το θερμικό υπέρυθρο. Το SPOT περιλαμβάνει ζώνες στο πράσινο, το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο. Το SPOT επικεντρώθηκε στις αλλαγές της ακτογραμμής λόγω της ελλιπούς κάλυψης της λιμνοθάλασσας Manzala, ενώ οι εικόνες Landsat (MSS και TM) χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των αλλαγών στην έκταση της λιμνοθάλασσας, καθώς καλύπτουν ολόκληρη την περιοχή. Αυτές οι δορυφορικές εικόνες παρείχαν δεδομένα για την ανάλυση των διαχρονικών αλλαγών κατά μήκος της παράκτιας περιοχής του Δέλτα του Νείλου, απαραίτητα για την κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής με την πάροδο του χρόνου.

''Επεξεργασία εικόνων''

Αρχικά, οι εικόνες μετασχηματίστηκαν σε μια κοινή προβολή χάρτη και αντιστοιχίστηκαν με τη χρήση σημείων επίγειου ελέγχου (GCP) για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια. Η διόρθωση ελαχιστοποίησε τα γεωμετρικά σφάλματα, με μέσο τετραγωνικό σφάλμα διαδρομής (RMSE) κάτω από 0,5 εικονοστοιχεία. Στη συνέχεια, η ατμοσφαιρική παρεμβολή διορθώθηκε με τη μέθοδο αφαίρεσης σκοτεινών αντικειμένων. Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι: η ψηφιοποίηση της ακτογραμμής για τη χαρτογράφηση των προτύπων διάβρωσης/απόθεσης κατά μήκος της ακτής από το Ras El-Bar έως το Port-Said, χρησιμοποιώντας εικόνες από το 1973 και το 2007- και αλγόριθμοι δείκτη νερού που εφαρμόστηκαν σε εικόνες Landsat από το 1973, το 1984 και το 2003 για την αξιολόγηση των αλλαγών στην επιφάνεια της λίμνης Manzala. Αυτή η ολοκληρωμένη προσέγγιση διευκόλυνε τον εντοπισμό και την ανάλυση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή του Δέλτα του Νείλου με την πάροδο του χρόνου.

''Ψηφιοποίηση ακτογραμμής''

Περιγράφεται μια μεθοδολογία για την παρακολούθηση των αλλαγών κατά μήκος της ακτογραμμής από το Ras El-Bar έως το Port-Said με τη χρήση δορυφορικών εικόνων. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat MSS του 1973 και SPOT του 2007. Οι εικόνες αυτές επικαλύφθηκαν στο λογισμικό ArcGIS, επιτρέποντας τη σύγκριση των θέσεων της ακτογραμμής. Η ψηφιοποίηση επί της οθόνης χρησιμοποιήθηκε για τη σήμανση των θέσεων της ακτογραμμής, διευκολύνοντας τον εντοπισμό των περιοχών διάβρωσης και προσαύξησης. Οι μετατοπίσεις της ακτογραμμής μεταξύ 1973 και 2007 ποσοτικοποιήθηκαν σε μέτρα με τη χρήση εργαλείων μέτρησης του ArcGIS. Η προσέγγιση αυτή παρείχε έναν συστηματικό τρόπο ανάλυσης των παράκτιων αλλαγών κατά τη συγκεκριμένη χρονική περίοδο.

''Υπολογισμός επιφανειακής έκτασης της λιμνοθάλασσας Manzala ''

Τα όρια της λίμνης Manzala χαρτογραφήθηκαν χρησιμοποιώντας εικόνες Landsat από το 1973, το 1984 και το 2003 για να προσδιοριστεί η έκτασή της κάθε φορά. Το λογισμικό ERDAS Imagine 9.1 χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία δύο δεικτών, του NDWI και του MNDWI. Ο NDWI χρησιμοποιήθηκε για την εικόνα του 1973 και υπολογίστηκε ως (Green - NIR)/(Green + NIR) όπου Green και NIR είναι οι ψηφιακοί αριθμοί στην πράσινη και στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη. Το MNDWI χρησιμοποιήθηκε για τις εικόνες του 1984 και του 2003, υπολογιζόμενο με παρόμοιο τρόπο, αλλά χρησιμοποιώντας τη μεσαία υπέρυθρη ζώνη. Η ακρίβεια κάθε δείκτη ελέγχθηκε με την εξέταση των ορίων της λίμνης. Τα pixel πάνω από ένα ορισμένο όριο χαρακτηρίστηκαν ως νερό και κωδικοποιήθηκαν με μπλε χρώμα. Η συνολική υδάτινη έκταση υπολογίστηκε και συγκρίθηκε για κάθε έτος, με οπτικούς ελέγχους που διασφάλιζαν την ακρίβεια. Οι μεταβολές της υδάτινης έκτασης εκτιμήθηκαν για το 1973, το 1984 και το 2003.

[[Αρχείο:nile2.png‎]]

''Εικόνα 2. Επάνω είναι οι σύνθετες εικόνες ψευδών χρωμάτων της λίμνης Manzala το 1973, 1984 και 2003- στη μέση είναι η εικόνα NDWI του 1973 και οι εικόνες MNDWI του 1984 και 2003- και στο κάτω μέρος φαίνεται το υδάτινο σώμα (μπλε) όπως προκύπτει από τις εικόνες NDWI και MNDWI το 1973, 1984 και 2003.''

'''3.Αποτελέσματα'''

Το κείμενο περιγράφει τις αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής κατά μήκος μιας παράκτιας διαδρομής 58 χιλιομέτρων μεταξύ του ακρωτηρίου της Δαμιέττας και του Port-Said. Τα δορυφορικά δεδομένα αποκάλυψαν τέσσερις θέσεις διάβρωσης (A, B, C και E) και μία θέση προσαύξησης (D). Η περιοχή Α παρουσίασε σημαντική διάβρωση, με μετατόπιση κατά 1,55 km προς την ξηρά μεταξύ 1973 και 2007, οδηγώντας στην καταστροφή του παράκτιου αυτοκινητόδρομου. Η θέση Β παρουσίασε υποχώρηση 0,61 km, ενώ η θέση Γ υποχώρησε κατά 0,37 km. Η θέση Δ παρουσίασε προσαύξηση, με μια μετατόπιση 0,38 km προς τη θάλασσα, όπου κατασκευάστηκαν προβλήτες για την προστασία της λιμνοθάλασσας Μαντζάλα. Η θέση Ε, κοντά στο Port-Said, υποχώρησε κατά 0,21 χλμ. Οι λωρίδες διάβρωσης κάλυψαν 29 km (50% της ακτής), ενώ οι λωρίδες προσαύξησης κάλυψαν το 13% (7,4 km). Το υπόλοιπο 37% δεν επηρεάστηκε από διάβρωση ή προσαύξηση.
Το MNDWI επιλέγεται έναντι του NDWI για την οριοθέτηση των υδάτινων σωμάτων σε εικόνες ΤΜ του 1984 και του 2003 λόγω της ικανότητάς του να αναδεικνύει με ακρίβεια το νερό σε θολές ή ρηχές περιοχές. Ωστόσο, το MNDWI δεν μπόρεσε να εφαρμοστεί στην εικόνα MSS του 1973 λόγω της απουσίας της απαραίτητης ζώνης. Χρησιμοποιήθηκαν δοκιμαστικές τοποθεσίες που αντιπροσωπεύουν ρηχά ή θολά νερά για να επαληθευτεί η ακρίβεια των παραγόμενων εικόνων NDWI και MNDWI, με το MNDWI να αποδεικνύεται πιο αποτελεσματικό στον εντοπισμό του νερού. Προσδιορίστηκαν οι τιμές κατωφλίου για το νερό στις εικόνες NDWI του 1973 και στις εικόνες MNDWI του 1984 και του 2003. Οι υπολογιζόμενες εκτάσεις υδάτινων σωμάτων το 1973, το 1984 και το 2003 ήταν περίπου 272.000 στρέμματα (1.100 km2), 260.000 στρέμματα (1.052 km2) και 178.000 στρέμματα (720 km2) αντίστοιχα. Μεταξύ 1973 και 1984, η λίμνη έχασε 12.000 στρέμματα (48 km2), ενώ η απώλεια μεταξύ 1984 και 2003 ήταν περίπου 82.000 στρέμματα (332 km2), δηλαδή συνολικά 34,5% απώλεια έκτασης μεταξύ 1973 και 2003.

'''4.Συζήτηση και συμπέρασμα'''

Η παράκτια ζώνη του Δέλτα του Νείλου είναι μια περιοχή ζωτικής σημασίας για την Αίγυπτο, καθώς φιλοξενεί βιομηχανικές, ψυχαγωγικές και ενεργειακές δραστηριότητες. Ωστόσο, η κατασκευή του Υψηλού Φράγματος του Ασουάν το 1964 είχε σημαντικές κοινωνικοοικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, διακόπτοντας τη ροή ιζημάτων προς τη Μεσόγειο Θάλασσα και αλλοιώνοντας τους υγροτόπους του Δέλτα του Νείλου, οδηγώντας σε σοβαρή διάβρωση των ακτών.

Οι ρυθμοί διάβρωσης ποικίλλουν κατά μήκος της ακτής μεταξύ του ακρωτηρίου της Δαμιέττας και του Port-Said, με μέγιστη διάβρωση κοντά στις εκβολές του ποταμού Νείλου και μείωση προς τα ανατολικά. Ποιοτικές μελέτες και αναλύσεις τηλεπισκόπησης έχουν σταθερά εντοπίσει μοτίβα διάβρωσης που μετατοπίζονται προς τα ανατολικά κατά μήκος αυτής της ακτογραμμής. Σε καίρια σημεία έχουν κατασκευαστεί κατασκευές προστασίας των ακτών, συμπεριλαμβανομένων θαλάσσιων τειχών και προβλητών, για να μετριάσουν τη διάβρωση και να διευκολύνουν την προσαύξηση. Οι κατασκευές αυτές έχουν αλλάξει τα πρότυπα διάβρωσης/προσαύξησης, με τη δημιουργία τόμβων λόγω της απόθεσης ιζημάτων και την ανάπτυξη παραλιών προσαύξησης κοντά στους μώλους. Ο κρηπιδότοιχος στο ακρωτήριο της Δαμιέττας σταμάτησε επιτυχώς την επιταχυνόμενη διάβρωση.

Συνολικά, η ακτή του Δέλτα του Νείλου συμπεριφέρεται ως μια σειρά τμημάτων με διακριτά πρότυπα διάβρωσης και συσσώρευσης. Τα μέτρα προστασίας των ακτών διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση αυτών των προτύπων, αναδεικνύοντας την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ των ανθρώπινων παρεμβάσεων και των φυσικών διεργασιών στη διαχείριση των ακτών.

[[Αρχείο:nile3.png‎]]

''Εικόνα 3. α. Ο θαλάσσιος κρηπιδότοιχος που κατασκευάστηκε στην ανατολική πλευρά του ακρωτηρίου της Δαμιέττας, β. ο θόλος που σχηματίστηκε μπροστά από τη μονάδα κυματοθραύστη και γ. ένα ιστορικό κτίριο στη λιμνοθάλασσα Manzala, το οποίο βυθίστηκε λόγω καθίζησης της γης.''

Η μελέτη αποκαλύπτει σημαντική απώλεια στην έκταση της λιμνοθάλασσας Μαντζάλα, υποδεικνύοντας μείωση κατά 12.000 στρέμματα (4,4%) μεταξύ 1973 και 1984 και μια πιο επιταχυνόμενη απώλεια από το 1984 έως το 2003, η οποία ανήλθε συνολικά σε 82.000 στρέμματα (30,1%). Η απώλεια αυτή, που αποδίδεται εν μέρει στην κατασκευή της διώρυγας El-Salam και του διεθνούς αυτοκινητόδρομου, οφείλεται κυρίως στη μετατροπή του νερού της λιμνοθάλασσας σε γεωργική γη. Η συνολική απώλεια από το 1973 έως το 2003 ανέρχεται σε 94.000 στρέμματα (34,5%), υποδεικνύοντας μια ανησυχητική τάση συρρίκνωσης της λιμνοθάλασσας. Τα μοντέλα δείκτη νερού που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη ευθυγραμμίζονται με προηγούμενα ευρήματα από μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση, αν και υπάρχουν αποκλίσεις στις εκτιμήσεις συγκεκριμένων εκτάσεων.Η αποξήρανση της λιμνοθάλασσας για γεωργικούς σκοπούς αποτελεί μια νέα πρόκληση, η οποία επιδεινώνεται περαιτέρω από περιβαλλοντικούς κινδύνους, όπως η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού. Η λιμνοθάλασσα Manzala λειτουργεί ως μεταβατικός αποδέκτης για τα γεωργικά και δημοτικά απόβλητα της Αιγύπτου, οδηγώντας σε ευτροφισμό και εποχιακές ανθίσεις φυκών που απειλούν την υδρόβια ζωή. Επιπλέον, το βαρύ φορτίο ιζημάτων και η αναμενόμενη μετανάστευση του πληθυσμού επιτείνουν τις προκλήσεις της λιμνοθάλασσας. Στο ευρύτερο πλαίσιο, οι διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας συνιστούν σημαντική απειλή για το Δέλτα του Νείλου, με τις προβλέψεις να δείχνουν πιθανή πλημμύρα του ενός τετάρτου του Δέλτα και μετακίνηση του 10% του πληθυσμού της Αιγύπτου μέχρι το 2100. Η καθίζηση του εδάφους, που αποδίδεται στη συμπίεση των ιζημάτων, την τεκτονική δραστηριότητα και την ισοστασία, επιδεινώνει την απειλή αυτή, με ρυθμούς καθίζησης συγκρίσιμους με άλλους δέλτα παγκοσμίως.

Οι ιστορικές δομές που κατασκευάστηκαν μετά την ισλαμική κατάκτηση βρίσκονται τώρα βυθισμένες, υπογραμμίζοντας τη σοβαρότητα της καθίζησης της γης στην περιοχή. Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν την επείγουσα ανάγκη λήψης ολοκληρωμένων μέτρων για την αντιμετώπιση της συρρίκνωσης των λιμνοθαλασσών, τον μετριασμό της περιβαλλοντικής υποβάθμισης και την προσαρμογή στις διαφαινόμενες προκλήσεις που θέτει η άνοδος της στάθμης της θάλασσας και η καθίζηση του εδάφους στο Δέλτα του Νείλου.

[[category:Υγρές Ζώνες]]

Αρχείο:Nile3.png

2024-03-14T19:52:48Z

Demoagr: Εικόνα 3. α. Ο θαλάσσιος κρηπιδότοιχος που κατασκευάστηκε στην ανατολική πλευρά του ακρωτηρίου της Δαμιέττας, β. ο θόλος που σχηματίστηκε μπ

Εικόνα 3. α. Ο θαλάσσιος κρηπιδότοιχος που κατασκευάστηκε στην ανατολική πλευρά του ακρωτηρίου της Δαμιέττας, β. ο θόλος που σχηματίστηκε μπροστά από τη μονάδα κυματοθραύστη και γ. ένα ιστορικό κτίριο στη λιμνοθάλασσα Manzala, το οποίο βυθίστηκε λόγω καθίζησης της γης.

Αρχείο:Nile2.png

2024-03-14T19:52:07Z

Demoagr: Εικόνα 2. Επάνω είναι οι σύνθετες εικόνες ψευδών χρωμάτων της λίμνης Manzala το 1973, 1984 και 2003- στη μέση είναι η εικόνα NDWI του 1973 και οι εικόνες MNDWI

Εικόνα 2. Επάνω είναι οι σύνθετες εικόνες ψευδών χρωμάτων της λίμνης Manzala το 1973, 1984 και 2003- στη μέση είναι η εικόνα NDWI του 1973 και οι εικόνες MNDWI του 1984 και 2003- και στο κάτω μέρος φαίνεται το υδάτινο σώμα (μπλε) όπως προκύπτει από τις εικόνες NDWI και MNDWI το 1973, 1984 και 2003.

Αρχείο:Nile1.png

2024-03-14T19:51:28Z

Demoagr: Εικόνα 1. Σύνθετη εικόνα ψεύτικου χρώματος (FCC) του αισθητήρα ΤΜ που αποκτήθηκε το 1984 και δείχνει την περιοχή μελέτης, η οποία περιλαμβάνει τ�

Εικόνα 1. Σύνθετη εικόνα ψεύτικου χρώματος (FCC) του αισθητήρα ΤΜ που αποκτήθηκε το 1984 και δείχνει την περιοχή μελέτης, η οποία περιλαμβάνει τη λιμνοθάλασσα Manzala και την παράκτια λωρίδα μεταξύ Damietta και Port-Said.

Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)

2024-03-14T19:20:20Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remotely Sensing the Source and Transport of Marine Plastic Debris in Bay Islands of Honduras (Caribbean Sea)''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Kikaki, Konstantinos Karantzalos, Caroline A. Power and Dionysios E. Raitsos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.3390/rs12111727

'''Περίληψη'''

Η παρουσία πλαστικών στους ωκεανούς αναδεικνύεται ως σοβαρή απειλή για την υγεία και το οικοσύστημα. Η έρευνα εκτιμά την αποτελεσματικότητα της δορυφορικής παρακολούθησης με υψηλή ανάλυση πάνω από τα Bay Islands και τον Κόλπο της Ονδούρας για την ανίχνευση πλαστικών. Με δεδομένα in situ, επιβεβαιώνεται η παρουσία πλαστικών, ενώ παρατηρούνται τροχιές και εντοπίζονται οι πηγές αυτης της μεταφοράς. Η κυκλοφορία των πλαστικών, κυρίως από ποταμούς της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, επηρεάζεται από τα θαλάσσια ρεύματα, με μέση ταχύτητα 6 χιλιομέτρων ανά ημέρα. Παρατηρείται διασπορά των πλαστικών, αντανακλώντας την περιοχική θαλάσσια κυκλοφορία. Η μελέτη υπογραμμίζει τον ρόλο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης ως αποτελεσματικού εργαλείου για την παρακολούθηση και τον προσδιορισμό πηγών πλαστικών στα θαλάσσια περιβάλλοντα, ενισχύοντας τις προσπάθειες παγκόσμιας διαχείρισης των ωκεανών.

''' 1.Εισαγωγή'''

Τα πλαστικά σκουπίδια αποτελούν σημαντικό ζήτημα στη θαλάσσια ρύπανση με πιθανές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου και του οικοσυστήματος. Οι παγκόσμιες εκτιμήσεις για τα μικροπλαστικά κυμαίνονται από 93.000 έως 236.000 μετρικούς τόνους για το 2014 και το Great Pacific Garbage Patch αυξάνεται.Τα πλαστικά σκουπίδια που βρίσκονται στα ψάρια και στους οργανισμούς της βαθιάς θάλασσας αποτελούν απειλή για τη θαλάσσια ζωή και την ανθρώπινη υγεία. Οι απορροές, οι χρήστες των παραλιών και τα ωκεάνια ρεύματα συμβάλλουν στα θαλάσσια απορρίμματα, ενώ τα ποτάμια απορρίπτουν 1,15 έως 2,41 εκατομμύρια τόνους πλαστικών απορριμμάτων ετησίως. Η αύξηση της παραγωγής πλαστικών και η κακή διαχείριση των πλαστικών αποβλήτων επηρεάζουν άμεσα τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά τους. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση, συμπεριλαμβανομένης της LIDAR και των δεδομένων υψηλής ανάλυσης, μπορεί να παρακολουθεί αποτελεσματικά τα θαλάσσια πλαστικά απορρίμματα σε μεγάλη κλίμακα. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων υψηλής ανάλυσης και επιτόπιων δεδομένων για την ανίχνευση και παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων γύρω από τα νησιά Bay Islands στην Καραϊβική Θάλασσα. Δεδομένα in situ, φασματικές υπογραφές και πολυχρονικές παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά για τον εντοπισμό περιστατικών πλαστικών σκουπιδιών και τη διερεύνηση των πηγών και της δυναμικής κατανομής. Η μελέτη υπογραμμίζει την αποτελεσματικότητα της ταυτόχρονης αξιοποίησης πολλών δορυφορικών παρατηρήσεων τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων και την ενίσχυση των στρατηγικών διαχείρισης.

'''2. Υλικό και Μεθοδολογία'''

''2.1. Δεδομένα παρατήρηρης της γης''

Μεταξύ Ιουνίου 2014 και Δεκεμβρίου 2018, ελήφθησαν συνολικά 125 δεδομένα Landsat-8 (L8) OLI level1T και 340 εικόνες Sentinel-2 (S2) MSI level1C από το U.S. Geological Survey και το Copernicus Hub. Τα δεδομένα για το έτος 2019 συλλέχθηκαν από τα τέλη Αυγούστου έως τον Σεπτέμβριο, και εκείνα με παρουσία σύννεφων άνω του 25% αποκλείστηκαν από την περαιτέρω επεξεργασία. Τα υπόλοιπα δεδομένα υποβλήθηκαν σε ατμοσφαιρική διόρθωση και οι τιμές της επιφανειακής ανάκλασης προέκυψαν χρησιμοποιώντας τον ατμοσφαιρικό επεξεργαστή ACOLITE. Η συγκάλυψη γης και νεφών πραγματοποιήθηκε μέσω λογισμικού συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (QGIS). Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα υψηλής ανάλυσης από την Planet Labs, ΗΠΑ, που περιλαμβάνουν πάνω από 400 εικόνες με χωρική ανάλυση μεταξύ 3 m και 5 m. Από αυτές, 40 εικόνες επεξεργάστηκαν για τη χαρτογράφηση των πλαστικών απορριμμάτων και του Sargassum στην περιοχή μελέτης, χρησιμοποιώντας προ-ατμοσφαιρικά διορθωμένα δεδομένα της Planet για σχολιασμό και υπολογισμό της φασματικής υπογραφής.

''2.2. Επιτόπια στοιχεία / Συλλογή βοηθητικών δεδομένων''

Μεταξύ 2014 και 2019, συλλέχθηκαν επιτόπια δεδομένα μέσω αποστολών με σκάφη και καταδύσεις γύρω από τα νησιά του Κόλπου. Τοπικοί φορείς παρείχαν πρόσθετες πληροφορίες. Η συστηματική καταγραφή δεδομένων σχετικά με τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα και τις εμφανίσεις του φύκους Sargassum χρησίμευσε ως σημείο αναφοράς έναντι των δορυφορικών παρατηρήσεων. Για τα περιστατικά εμφάνισης του Sargassum χρησιμοποιήθηκαν αναφορές από το Εργαστήριο Οπτικής Ωκεανογραφίας της Νότιας Φλόριντα. Μετεωρολογικά δεδομένα και δεδομένα για την κατάσταση της θάλασσας που καλύπτουν την περίοδο 2014-2019, συμπεριλαμβανομένων των βροχοπτώσεων, του ανέμου και των ρευμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας, συσχετίστηκαν με τις πολυχρονικές δορυφορικές παρατηρήσεις και τα συμβάντα υπολειμμάτων. Τα δεδομένα βροχόπτωσης αποκτήθηκαν από το σταθμό La Ceiba, ενώ οι πληροφορίες για τον άνεμο προήλθαν από το Εθνικό Κέντρο Δεδομένων Πλωτών Σημείων και την Πρόβλεψη Παγκόσμιων Ενεργειακών Πόρων της NASA. Τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας ημερήσια δεδομένα ανάλυσης της ωκεάνιας φυσικής από το CMEMS.

''2.3 Ανίχνευση και διάκριση πλωτών πλαστικών απορριμμάτων και Sargassum''

Η μελέτη περιελάμβανε τη συλλογή και τον σχολιασμό πολυάριθμων δορυφορικών εικόνων από διάφορες αποστολές, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα αναφοράς πολυχρονικές επιτόπιες παρατηρήσεις. Μέσω χειροκίνητης ψηφιοποίησης στην οθόνη από ειδικούς στην ερμηνεία φωτογραφιών σε περιβάλλον Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών, σημειώθηκαν τα πλαστικά απορρίμματα και οι κηλίδες Sargassum. Τα πλαστικά κατηγοριοποιήθηκαν περαιτέρω με βάση την παρατηρούμενη πυκνότητα σε "πυκνά", "μεσαία" και "αραιά". Ψηφιοποιήθηκαν συνολικά περίπου 1500 εικονοστοιχεία πυκνών, 3200 εικονοστοιχεία μεσαίων και 5000 εικονοστοιχεία αραιών πλαστικών. Από τα δορυφορικά δεδομένα εξήχθησαν τιμές ανάκλασης από περίπου 1600 εικονοστοιχεία που περιείχαν παρατηρήσεις καθαρών υλικών για τον υπολογισμό φασματικών υπογραφών για πλαστικά συντρίμμια και Sargassum. Παρά τις ποικίλες καιρικές και ωκεάνιες συνθήκες, οι ατμοσφαιρικές διορθώσεις και οι εκτιμήσεις των φασματικών υπογραφών διευκόλυναν την αποτελεσματική ανίχνευση των υπολειμάτων και τη διάκριση από άλλα πλωτά αντικείμενα. Η παρουσία σύννεφων, ωστόσο, αποτέλεσε σημαντική πρόκληση για την ανίχνευση πλαστικών υπολειμάτων.

''2.4 Φασματικές υπογραφές''

Καταγράφοντας συστηματικά φασματικές υπογραφές από δορυφορικά πολυφασματικά δεδομένα, τα πλαστικά συντρίμμια και το Sargassum διαφοροποιήθηκαν αποτελεσματικά. Και τα δύο υλικά παρουσίασαν αυξημένη ανάκλαση στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου, αλλά το Sargassum παρουσίασε υψηλότερη κορυφή στο εγγύς υπέρυθρο και μεγαλύτερη απορρόφηση στο βραχύκυμα υπέρυθρο. Αυτό το χαρακτηριστικό βοήθησε στη διαδικασία σχολιασμού. Επιπλέον, το Sargassum εμφάνισε αυξανόμενη ανακλαστικότητα στα ορατά μήκη κύματος, ενώ τα πλαστικά υπολείμματα παρουσίασαν την αντίθετη τάση. Αυτές οι διακριτές οπτικές υπογραφές επιτρέπουν τον ακριβή διαχωρισμό των δύο υλικών.

''2.5. Προσδιορισμός συμβάντων πλαστικών θραυσμάτων''

Εκτός από τα άμεσα επαληθευμένα συμβάντα, επιπλέον περιστατικά θραυσμάτων εντοπίστηκαν μέσω παρατηρούμενων φασματικών υπογραφών, γνωστών χαρακτηριστικών των πλαστικών θραυσμάτων, εντοπισμένου μεγέθους και μοτίβου, επιτυχούς εντοπισμού πολυχρονικών δεδομένων, συσχετισμένων τροχιών με τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας και συσχέτισης με τις εκροές ποταμών και τις βροχοπτώσεις. Η επαλήθευση βασίστηκε σε αυτά τα κριτήρια, διακρίνοντας τα υπολείματα από παρόμοιες δομές της επιφάνειας της θάλασσας, όπως οι συγκλίσεις και τα μέτωπα του θαλάσσιου νερού.

''2.6. Ποσοτικός προσδιορισμός και εντοπισμός πλαστικών απορριμμάτων''

Για την ποσοτικοποίηση των πλαστικών που εντοπίστηκαν, η έκταση κάθε κηλίδας συντριμμιών υπολογίστηκε με βάση τον αριθμό των εικονοστοιχείων και την ανάλυση της δορυφορικής εικόνας. Για την εκτίμηση του βάρους των πλαστικών συντριμμιών ανά εικονοστοιχείο εφαρμόστηκαν προσαρμογές της πυκνότητας των υλικών (πυκνή, μεσαία, αραιή). Η μάζα των πλαστικών προσδιορίστηκε ανά πολύγωνο χρησιμοποιώντας παραδοχές που προέκυψαν από επιτόπιες παρατηρήσεις, υποθέτοντας ένα μέσο πάχος περίπου 30 cm για τα πυκνά πλαστικά, με αποτέλεσμα 5000 τόνους ανά km2. Ενώ οι επιτόπιες και εργαστηριακές παρατηρήσεις προσφέρουν ακρίβεια, τα μοντέλα πρόβλεψης παρέχουν αυτοματοποιημένες, οικονομικά αποδοτικές εκτιμήσεις του βάρους των πλαστικών απορριμμάτων ανά ποταμό με βάση τη διαχείριση των αποβλήτων, την πυκνότητα του πληθυσμού και τα υδρολογικά δεδομένα. Τα εκτιμώμενα μέσω δορυφόρου βάρη συγκρίθηκαν με εκείνα από παγκόσμια μοντέλα πρόβλεψης χρησιμοποιώντας γεωχωρικά δεδομένα και μηνιαίες εκτιμήσεις του μέσου όρου μάζας πλαστικών για κάθε ποταμό.

''2.7. Πιθανή μεροληψία''

Κατά τη διάρκεια των επιτόπιων συλλογών, τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα συχνά αναμειγνύονται με μακροφύκη ή οργανικό υλικό, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διάκριση σε επίπεδο εικονοστοιχείου λόγω της ανάλυσης των δορυφορικών δεδομένων (3 m έως 30 m). Η φασματική ανάμειξη δεν ήταν εφικτή στο πλαίσιο της μελέτης. Ως εκ τούτου, εξετάστηκαν και σχολιάστηκαν μόνο τα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία εντός του εύρους της τυπικής τους απόκλισης. Παρά την ομοιόμορφη εκτίμηση των βαρών για όλα τα συμβάντα, οι εκτιμήσεις αυτές αντιπροσωπεύουν την περιοχή μελέτης, η οποία χαρακτηρίζεται από περιπτώσεις πυκνών πλαστικών μαζών. Οι περιορισμοί της ανάλυσης του δορυφόρου απέτρεψαν τη λεπτομερή διάκριση των πλαστικών από άλλα πλωτά χαρακτηριστικά, τονίζοντας την εστίαση στα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία στην παρούσα μελέτη.

'''3. Αποτελέσματα'''

Κατά τη διάρκεια έξι ετών (2014-2019), δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης από τους δορυφόρους Sentinel-2, Landsat-8 και Planet, μαζί με επιτόπιες παρατηρήσεις, συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά πάνω από τα νησιά του Κόλπου για τον εντοπισμό και την επαλήθευση γεγονότων πλαστικών απορριμμάτων. Η μελέτη κάλυψε μια ευρύτερη περιοχή της Καραϊβικής Θάλασσας, συμπεριλαμβανομένου του νοτιοανατολικού τμήματος του Κόλπου της Ονδούρας και του βόρειου τμήματος της ακτογραμμής της Ονδούρας. Η περίληψη περιγράφει τη διαδικασία εντοπισμού και επαλήθευσης των πλαστικών απορριμμάτων από το διάστημα, τη χωρική κατανομή και την έκτασή τους, τα κύρια χαρακτηριστικά τους, την ανίχνευση των πηγών των απορριμμάτων και τις παρατηρούμενες τροχιές μεταφοράς των επιπλεόντων απορριμμάτων.

[[Αρχείο:Honduras1.png]]

''Εικόνα 1.Τα πλαστικά σκουπίδια που εντοπίστηκαν (κόκκινες κουκκίδες στο χάρτη) και στιγμιότυπα των αντίστοιχων δορυφορικών εικόνων στον Κόλπο της Ονδούρας και στα νησιά Bay Islands κατά τα τέλη Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου 2017. (α,β) Εικόνες του πλανήτη με τα ανιχνευθέντα πλαστικά απορρίμματα από τον ποταμό Motagua στις 27/9/2017. (γ,δ) Η θέση των ανιχνευθέντων απορριμμάτων στις 15/10/2017. (ε,στ) Δύο ημέρες μετά (17/10/2017), τα συντρίμμια έφτασαν στο νησί Cayos Cochinos. (ζ) ίχνη συντριμμιών ανιχνεύθηκαν (9/10/2017) σε εικόνα του Sentinel-2. (η) Το ίδιο με το (ζ) αλλά σε εικόνα του Planet. (θ) Τα απορρίμματα εντοπίστηκαν στις 7/10/2017, γεγονός που δείχνει ότι ο ποταμός Cangrejal συμβάλλει επίσης στη ρύπανση από πλαστικά. (ι) Δεδομένα του Planet (27/9/2017) με τα πλαστικά που ανιχνεύθηκαν να προέρχονται από τους ποταμούς Chamelecon, Ulua και Tinto.''

[[Αρχείο:Honduras2.png]]

''Εικόνα 2.Το σύνολο των δορυφορικά εντοπισμένων θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019 στον νοτιοανατολικό κόλπο της Ονδούρας και στα νησιά Bay Islands στην Καραϊβική Θάλασσα (κόκκινες κουκκίδες στο χάρτη). Τα πλαστικά θραύσματα εισέρχονται στην Καραϊβική Θάλασσα μέσω των ποταμών. Τα πλαστικά απορρίμματα ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις διασκορπισμένα σε ολόκληρη την περιοχή μελέτης.''

[[Αρχείο:Honduras3.png]]

''Εικόνα 3. Εντοπισμένα πλωτά πλαστικά απορρίμματα κατά μήκος του ποταμού Motagua στην επαρχία Zacapa της Γουατεμάλας και οι αντίστοιχες απορρίψεις που εντοπίστηκαν σε δορυφορικά δεδομένα κατά τα τέλη Αυγούστου/Σεπτεμβρίου 2019. (α) Τοποθεσία της πόλης Zacapa. (β) Καταγεγραμμένα πλαστικά απορρίμματα κατά μήκος του ποταμού Motagua. (γ,δ) Πλαστικά που συλλέχθηκαν εν μέρει από τους βραχίονες, οι οποίοι κατόρθωσαν να συλλέξουν μόνο μια μικρή ποσότητα απορριμμάτων, καθώς υπερκαλύφθηκαν γρήγορα και τα απορρίμματα τα προσπέρασαν. (ε) Εντοπισμένες απορρίψεις πλαστικών στις εκβολές του ποταμού Motagua σε εικόνα του Planet (3/9/2018). (στ) Το ίδιο με το (ε), αλλά στις 6 Σεπτεμβρίου 2018. (ζ) Εντοπισμένα πλαστικά απορρίμματα στις εκβολές του ποταμού Motagua σε δεδομένα Landsat-8 (18/9/2018). Ο Julio R Guzman Perdomo απέκτησε τις φωτογραφίες (β), (γ) και (δ) αυτής της εικόνας.''

''3.1. Ανίχνευση θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από δορυφορικές παρατηρήσεις''

Ο προσδιορισμός των εικονοστοιχείων πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε μέσω της ερμηνείας δορυφορικών δεδομένων από τρεις αποστολές, επιτρέποντας την ανίχνευση των πηγών και των τροχιών μεταφοράς στην περιοχή των Νήσων Κόλπου. Τα πλαστικά γεγονότα παρακολουθήθηκαν καθώς συσσωρεύονταν σε πυκνές μάζες κατά μήκος γραμμικών τροχιών, ενώ περιστασιακά εμφανίζονταν σε μέτωπα που αναγνωρίζονταν μέσω της διαφοροποίησης του μπλε χρώματος στα δορυφορικά δεδομένα. Η επαλήθευση πραγματοποιήθηκε με δεδομένα in situ που συλλέχθηκαν γύρω από τα νησιά του κόλπου, αποκαλύπτοντας πυκνές πλαστικές μάζες με μέσο μήκος 6 km και πλάτος από 1 m έως 40 m. Η γειτνίαση με την ξηρά και τις πηγές ρύπανσης είχε ως αποτέλεσμα την κυριαρχία των μακροπλαστικών και των δευτερογενών μικροπλαστικών στα πλαστικά απορρίμματα των νησιών του κόλπου.

''3.2. Χωρική κατανομή και περιγραφικές πληροφορίες για τα πλαστικά θραύσματα''

Διαδικασία επικύρωσης που εφαρμόζεται σε γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων από επιτόπιες συλλογές για την ανίχνευση και τον σχολιασμό δορυφορικών δεδομένων από το 2014. Δεν υπάρχουν ενδείξεις για συγκεκριμένη περιοχή όπου συσσωρεύονται πλαστικά- κατανέμονται και ταξιδεύουν δυναμικά στην περιοχή των νησιών του κόλπου. Οι εκβολές ποταμών της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, ιδίως των ποταμών Motagua και Ulua, εντοπίστηκαν ως κύριες πηγές πλαστικής ρύπανσης. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει 20 καταγεγραμμένα γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων, αναφέροντας την επιφάνειά τους, το εκτιμώμενο βάρος τους, την ανιχνευθείσα τροχιά και τις ωκεανογραφικές συνθήκες. Τα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων παρατηρήθηκαν από τα τέλη του καλοκαιριού έως τις αρχές της άνοιξης (Αύγουστος έως Μάρτιος), με πυκνή συσσώρευση κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων συμβάντων. Η παρακολούθηση των απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 συμβάντα, αποκαλύπτοντας ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων χαμηλότερη από τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας, υποδεικνύοντας ότι τα ωκεάνια ρεύματα ελέγχουν την κίνησή τους. Η ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων συσχετίστηκε σε μεγάλο βαθμό με την ταχύτητα των ρευμάτων, αλλά όχι με την ταχύτητα του ανέμου, εκτός από ένα γεγονός τον Νοέμβριο του 2015.

''3.3. Προσδιορισμός της πηγής των επιπλεόντων απορριμμάτων.''

Δορυφορικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου αισθητήρα Planet υψηλής ανάλυσης, επαλήθευσαν επιτόπιες παρατηρήσεις πλαστικών απορριμμάτων που προέρχονται από συγκεκριμένες εκβολές ποταμών, ιδίως κατά τη διάρκεια μεγάλων βροχοπτώσεων. Ο αισθητήρας Planet κατέγραψε μοναδικά τα πλαστικά στις παλιρροιακές περιοχές των ποταμών. Σε μια περίπτωση, τον Αύγουστο/Σεπτέμβριο του 2019, οι επιτόπιες παρατηρήσεις κατά μήκος του ποταμού Motagua, 170 χιλιόμετρα από τις εκβολές του, επαληθεύτηκαν από δορυφορικά δεδομένα, αποκαλύπτοντας εκτεταμένα πλαστικά απορρίμματα, συμπεριλαμβανομένων μπουκαλιών και περιτυλίγματος, που απορρίπτονται μέσω των εκβολών του ποταμού. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων στον εντοπισμό και την επαλήθευση των πηγών και της κατανομής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως κατά τη διάρκεια των βροχερών περιόδων.

''3.4. Κυρίαρχες τροχιές πλωτών απορριμμάτων''

Η παρακολούθηση της μεταφοράς πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 αναφερόμενα γεγονότα μέσω διαδοχικών δορυφορικών ανιχνεύσεων. Μια αξιοσημείωτη περίπτωση ήταν το συμβάν του Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου 2017, όπου η απόρριψη πλαστικών από τον ποταμό Cangrejal εντοπίστηκε στα δεδομένα του Planet και του Sentinel-2, καλύπτοντας αποστάσεις από 16 έως 48 χιλιόμετρα από τις εκβολές του ποταμού. Μεταξύ 7ης και 9ης Οκτωβρίου, εντοπίστηκαν δύο πλαστικές κηλίδες από τον ποταμό Cangrejal, οι οποίες συσσωρεύτηκαν σε μια μεγαλύτερη μάζα που ταξίδευε προς το Cayos Cochinos. Η ανάλυση των εκροών του ποταμού, των πλαστικών κηλίδων, της παρακολούθησης και της επιφανειακής κυκλοφορίας αποκάλυψε τη μεταφορά πλαστικών απορριμμάτων με κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ, καλύπτοντας αποστάσεις έως και 170 χλμ. από την πηγή στην περιοχή των Νήσων Κόλπου.

'''4.Συζήτηση'''

Τα πλαστικά αυξάνονται ραγδαία στα παράκτια και ωκεάνια περιβάλλοντα, καθιστώντας αναγκαία τη συνεχή παρακολούθηση και παρακολούθηση. Οι δορυφορικοί αισθητήρες εξετάστηκαν ως προς την αποτελεσματικότητά τους στην παρακολούθηση των πλαστικών απορριμμάτων, με επίκεντρο την επαρχία Bay Islands ως μελέτη περίπτωσης. Μεγάλες πυκνές μάζες πλωτών πλαστικών εμφανίζονταν συχνά στα Bay Islands, καθιστώντας την ιδανική περιοχή για τη διερεύνηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων. Η επιτόπια συλλογή αποκάλυψε διάφορους τύπους πλαστικών, ενώ οι δορυφορικοί αισθητήρες εντόπισαν και ταυτοποίησαν με επιτυχία όλα τα αναφερόμενα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων. Τα πλαστικά απορρίμματα στα νησιά του Κόλπου προέρχονται κυρίως από τις εκροές ποταμών στην Ονδούρα και τη Γουατεμάλα, ταξιδεύοντας σε μεγάλες αποστάσεις λόγω της δυναμικής επιφανειακής κυκλοφορίας. Η εμφάνιση πλαστικών σκουπιδιών συσχετίστηκε με μεγάλα βροχοπτωτικά γεγονότα μεταξύ Αυγούστου και Μαρτίου, τονίζοντας τον αντίκτυπο των ποταμών στη θαλάσσια πλαστική ρύπανση. Η δορυφορική παρακολούθηση, αν και έχει αναγνωρισμένες αδυναμίες, κάλυψε συνολική έκταση 1,6 km2 με εκτιμώμενο βάρος 8000 τόνων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα και τις συνθήκες ανέμου, με επικρατούσα κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ στην περιοχή των νησιών του Κόλπου. Η σύγκριση με την παγκόσμια μοντελοποίηση των πλαστικών σκουπιδιών έδειξε κάποιες διαφοροποιήσεις, τονίζοντας την ανάγκη για διεπιστημονικές προσεγγίσεις και ακριβέστερη μοντελοποίηση. Η διαπιστωμένη αύξηση της πλαστικής θαλάσσιας ρύπανσης συνδέεται με την ταχεία αστικοποίηση και την ανεπαρκή διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων στην Καραϊβική Θάλασσα.

'''5.Συμπέρασμα'''

Τα πολυφασματικά δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης συμβάλλουν σημαντικά στην αποτελεσματική παρακολούθηση της δυναμικής των θαλάσσιων απορριμμάτων και στην ανίχνευση της προέλευσης και των διαδρομών τους. Η ωκεάνια κυκλοφορία, ιδίως τα επιφανειακά ρεύματα, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διασπορά των πλαστικών απορριμμάτων σε όλη την εξεταζόμενη περιοχή. Η συνεργιστική ανάλυση δορυφορικών και επιτόπιων παρατηρήσεων είναι απαραίτητη για την παρακολούθηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως σε εστίες συσσώρευσης, όπως ο βορειοατλαντικός στρόβιλος. Ο στρόβιλος της Ονδούρας προτείνεται ως πιθανό τοπικό κέντρο συσσώρευσης πλαστικών απορριμμάτων. Οι περιορισμοί στη συνεχή παρακολούθηση των πλαστικών σκουπιδιών υπογραμμίζουν την ανάγκη για αυτοματοποιημένους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης που χρησιμοποιούν διάφορα δεδομένα παρατήρησης της γης. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, που έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί στην πρόβλεψη της ποιότητας των υδάτων, θα πρέπει να ενσωματωθούν για την ανίχνευση της πλαστικής ρύπανσης. Η νέα τεχνολογία και οι ειδικοί δορυφορικοί αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν άμεσα τα πλαστικά σκουπίδια θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά την κατανόηση της δυναμικής των θαλάσσιων πλαστικών. Η Γουατεμάλα και η Ονδούρα απαιτούν ένα νέο σχέδιο διαχείρισης αποβλήτων με τη συμμετοχή των πολιτών και των βιομηχανιών, δίνοντας έμφαση στην ανακύκλωση και τα ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης αποβλήτων σε εθνικό επίπεδο. Μια καλά σχεδιασμένη στρατηγική διαχείρισης είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία της θαλάσσιας ζωής και της παγκόσμιας δημόσιας υγείας. Η συνεργασία μεταξύ των δικτύων για τα θαλάσσια απορρίμματα και η τήρηση των διεθνών συμβάσεων είναι ουσιώδους σημασίας για τη μείωση των πλαστικών αποβλήτων και των συναφών κινδύνων σε παγκόσμιο επίπεδο.

[[category: Υδάτινες Επιφάνειες]]

Αρχείο:Honduras3.png

2024-03-14T19:19:15Z

Demoagr: Εντοπισμένα πλωτά πλαστικά απορρίμματα κατά μήκος του ποταμού Motagua στην επαρχία Zacapa της Γουατεμάλας και οι αντίστοιχες απορρίψεις που εντ�

Εντοπισμένα πλωτά πλαστικά απορρίμματα κατά μήκος του ποταμού Motagua στην επαρχία Zacapa της Γουατεμάλας και οι αντίστοιχες απορρίψεις που εντοπίστηκαν σε δορυφορικά δεδομένα κατά τα τέλη Αυγούστου/Σεπτεμβρίου 2019. (α) Τοποθεσία της πόλης Zacapa. (β) Καταγεγραμμένα πλαστικά απορρίμματα κατά μήκος του ποταμού Motagua. (γ,δ) Πλαστικά που συλλέχθηκαν εν μέρει από τους βραχίονες, οι οποίοι κατόρθωσαν να συλλέξουν μόνο μια μικρή ποσότητα απορριμμάτων, καθώς υπερκαλύφθηκαν γρήγορα και τα απορρίμματα τα προσπέρασαν. (ε) Εντοπισμένες απορρίψεις πλαστικών στις εκβολές του ποταμού Motagua σε εικόνα του Planet (3/9/2018). (στ) Το ίδιο με το (ε), αλλά στις 6 Σεπτεμβρίου 2018. (ζ) Εντοπισμένα πλαστικά απορρίμματα στις εκβολές του ποταμού Motagua σε δεδομένα Landsat-8 (18/9/2018). Ο Julio R Guzman Perdomo απέκτησε τις φωτογραφίες (β), (γ) και (δ) αυτής της εικόνας.

Αρχείο:Honduras2.png

2024-03-14T19:16:29Z

Demoagr: Το σύνολο των δορυφορικά εντοπισμένων θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019 στον νοτιοανατολικό κόλπο της Ονδούρας και στα

Το σύνολο των δορυφορικά εντοπισμένων θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019 στον νοτιοανατολικό κόλπο της Ονδούρας και στα νησιά Bay Islands στην Καραϊβική Θάλασσα (κόκκινες κουκκίδες στο χάρτη). Τα πλαστικά θραύσματα εισέρχονται στην Καραϊβική Θάλασσα μέσω των ποταμών. Τα πλαστικά απορρίμματα ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις διασκορπισμένα σε ολόκληρη την περιοχή μελέτης.

Αρχείο:Honduras1.png

2024-03-14T19:09:21Z

Demoagr: Τα πλαστικά σκουπίδια που εντοπίστηκαν (κόκκινες κουκκίδες στο χάρτη) και στιγμιότυπα των αντίστοιχων δορυφορικών εικόνων στον Κόλπο της �

Τα πλαστικά σκουπίδια που εντοπίστηκαν (κόκκινες κουκκίδες στο χάρτη) και στιγμιότυπα των αντίστοιχων δορυφορικών εικόνων στον Κόλπο της Ονδούρας και στα νησιά Bay Islands κατά τα τέλη Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου 2017. (α,β) Εικόνες του πλανήτη με τα ανιχνευθέντα πλαστικά απορρίμματα από τον ποταμό Motagua στις 27/9/2017. (γ,δ) Η θέση των ανιχνευθέντων απορριμμάτων στις 15/10/2017. (ε,στ) Δύο ημέρες μετά (17/10/2017), τα συντρίμμια έφτασαν στο νησί Cayos Cochinos. (ζ) ίχνη συντριμμιών ανιχνεύθηκαν (9/10/2017) σε εικόνα του Sentinel-2. (η) Το ίδιο με το (ζ) αλλά σε εικόνα του Planet. (θ) Τα απορρίμματα εντοπίστηκαν στις 7/10/2017, γεγονός που δείχνει ότι ο ποταμός Cangrejal συμβάλλει επίσης στη ρύπανση από πλαστικά. (ι) Δεδομένα του Planet (27/9/2017) με τα πλαστικά που ανιχνεύθηκαν να προέρχονται από τους ποταμούς Chamelecon, Ulua και Tinto.

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T21:24:04Z

Demoagr:

[[Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8]]

[[Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)]]

[[. Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου]]

[[Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση]]

[[Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]
[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών

2024-03-03T21:23:15Z

Demoagr: Νέα σελίδα με ' '''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό τ...'

'''Τίτλος: Η εξέλιξη του διασυνοριακού δέλτα του ποταμού Έβρου (Βορειοανατολικό Αιγαίο) υπό την ανθρώπινη παρέμβαση: μια ανάλυση επτά δεκαετιών'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''The evolution of the transboundary Evros river delta (Northeast Aegean Sea) under human intervention: a seven-decade analysis''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Karditsa, Athina Tsapanou and Serafim E. Poulos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1080/02723646.2019.1666564

'''Περίληψη'''

Το κείμενο εξετάζει την εξέλιξη της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου στο Βόρειο Αιγαίο, που μοιράζονται η Ελλάδα και η Τουρκία, κατά τις τελευταίες επτά δεκαετίες (1945-2017), εστιάζοντας στις ανθρώπινες παρεμβάσεις και τις επιπτώσεις τους στις δελταϊκές διεργασίες. Η κατασκευή πολυάριθμων φραγμάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου οδήγησε σε σημαντική μείωση του ποτάμιου αιωρούμενου φορτίου κατά πάνω από 80%. Επιπλέον, το κύριο κανάλι διανομής μετατοπίστηκε προς τα νοτιοανατολικά, με αποτέλεσμα τη μετατροπή περισσότερου από το 40% της δελταϊκής πεδιάδας σε γεωργική γη. Αυτές οι ανθρώπινες παρεμβάσεις συνέβαλαν στην προώθηση του ενεργού κύριου στόματος του δέλτα, ενώ προκάλεσαν την υποχώρηση του παλιού στόματος του Έβρου. Οι σημερινοί ρυθμοί προώθησης και υποχώρησης της ακτογραμμής είναι 3,9 *10-3 km2/yr και 7,7 *10-3 km2/yr, αντίστοιχα, με ενδείξεις αξιοσημείωτης ευπάθειας στην περιοχή του μεσαίου στομίου. Συνολικά, η μελέτη αναδεικνύει τις μετασχηματιστικές επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη μορφολογία του δέλτα και τονίζει τη σημασία της κατανόησης αυτών των επιπτώσεων για την αποτελεσματική διαχείριση και διατήρηση του δέλτα.

Τα δέλτα, ζωτικά παράκτια οικοσυστήματα, αντιμετωπίζουν πολύπλοκες προκλήσεις στην εξέλιξή τους λόγω φυσικών και ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Τον τελευταίο αιώνα, ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η γεωργία, η εξόρυξη και η αστικοποίηση έχουν μεταβάλει σημαντικά τα υδροσυστήματα των δέλτα των ποταμών, αυξάνοντας την προσφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Τα φράγματα διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο, καθώς παγιδεύουν ιζήματα πίσω τους, μεταβάλλοντας τη μορφολογία των δέλτα και τα πρότυπα ιζηματογένεσης. Η διαχείριση διασυνοριακών ποταμών, όπως παρατηρείται σε ποταμούς όπως ο Τίγρης-Ευφράτης και ο Νείλος, παρουσιάζει πρόσθετες πολυπλοκότητες. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη των ποταμών της Μεσογείου και της Βαλκανικής Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μορφολογική εξέλιξη του δέλτα του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, λαμβάνοντας υπόψη την ανθρώπινη παρέμβαση και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επί τόπου δεδομένα, στοχεύει στην κατανόηση του ρόλου των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη διαμόρφωση της δελταϊκής πεδιάδας, ρίχνοντας φως στις προκλήσεις και τις επιπτώσεις για τα παράκτια οικοσυστήματα και τις στρατηγικές διαχείρισης.

'''Εισαγωγή'''

''Φυσικογεωγραφικό περιβάλλον και ανθρώπινη παρέμβαση''

Ο ποταμός Έβρος/Μαρίτσα/Μέριτς, με μήκος ~515 χλμ, είναι ο μεγαλύτερος ποταμός της Βαλκανικής Χερσονήσου, αποστραγγίζοντας μια έκταση ~53.000 km2. Με τη Βουλγαρία να συνεισφέρει το 66% της λεκάνης απορροής του, την Τουρκία το 27,5% και την Ελλάδα το 6,5%, υποστηρίζει πληθυσμό 3,6 εκατομμυρίων ανθρώπων. Η λιθολογία της λεκάνης αποτελείται κυρίως από κλαστικές και ιζηματογενείς αποθέσεις, ενώ επικρατεί ηπειρωτικό κλίμα, εκτός από τη χαμηλή παράκτια περιοχή της. Η υψηλή διαχρονική μεταβλητότητα της ροής χαρακτηρίζει την απορροή του Έβρου, ενώ οι διαθέσιμες συνεχείς μετρήσεις είναι περιορισμένες. Η θαλάσσια λεκάνη υποδοχής, το ΒΑ Αιγαίο Πέλαγος, βιώνει ένα περιβάλλον χωρίς παρυφές, αλλά περιστασιακή άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω μετεωρολογικών δυνάμεων. Η δυναμική των κυμάτων επηρεάζει κυρίως την ακτή του δέλτα, με τα δυτικά και νοτιοδυτικά κύματα να προκαλούν έντονες παράκτιες υδροδυναμικές συνθήκες. Το δέλτα του Έβρου, με έκταση 188 km2, είναι ζωτικής σημασίας για την οικολογική του σημασία, καθώς αποτελεί κρίσιμη περιοχή διαχείμασης για τα πουλιά της ανατολικής Μεσογείου. Ωστόσο, αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως το γεγονός ότι αποτελεί στρατιωτικοποιημένο σύνορο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας και εστία παράνομης μετανάστευσης. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην κατανόηση της μορφολογικής εξέλιξης της δελταϊκής πεδιάδας του Έβρου κατά τη διάρκεια επτά δεκαετιών, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης και επιτόπια δεδομένα για την αξιολόγηση του ρόλου της ανθρώπινης παρέμβασης και της κλιματικής αλλαγής.

''Ανθρώπινες παρεμβάσεις και επιπτώσεις''

Από τη δεκαετία του 1950, οι ανθρώπινες παρεμβάσεις έχουν μεταβάλει σημαντικά τη φυσική εξέλιξη του ποτάμιου συστήματος του Έβρου, ιδίως με την κατασκευή πάνω από 25 μεγάλων φραγμάτων και πολλών μικρότερων για υδροηλεκτρική ενέργεια, άρδευση και αντιπλημμυρικό έλεγχο. Αυτές οι παρεμβάσεις έχουν επηρεάσει βαθιά τις ροές νερού και ιζημάτων στον ποταμό, οδηγώντας σε αξιοσημείωτες αλλαγές στην εξέλιξη του δέλτα και στην παράκτια ιζηματογένεση. Η συχνότητα των πλημμυρών έχει αυξηθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία λόγω της υπερπήδησης των τεχνητών φραγμάτων, με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες. Η ακριβής αιτία των πλημμυρών παραμένει ασαφής, ενδεχομένως προερχόμενη τόσο από τις κλιματικές αλλαγές όσο και από τις πρακτικές διαχείρισης των φραγμάτων στη λεκάνη. Διάφορες μελέτες έχουν επιχειρήσει να χαρτογραφήσουν τις επιπτώσεις των πλημμυρών και να προτείνουν στρατηγικές μετριασμού. Άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις περιλαμβάνουν έργα αποστράγγισης και μετατόπισης καναλιών για τη διευκόλυνση της γεωργίας, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της γης για καλλιέργεια στο ελληνικό τμήμα της δελταϊκής πεδιάδας. Ωστόσο, οι δραστηριότητες αυτές, μαζί με τα μεταλλευτικά και βιομηχανικά λύματα από τη Βουλγαρία και την Τουρκία, έχουν οδηγήσει σε πιέσεις ρύπανσης στον ποταμό. Επιπλέον, τα παράκτια θαλάσσια ιζήματα παρουσιάζουν σημάδια ανθρώπινης παρέμβασης, με αυξημένη περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα και βαρέα μέταλλα. Συνολικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν διαμορφώσει βαθιά το σύστημα του ποταμού Έβρου, επηρεάζοντας τη μορφολογία, την υδρολογία και την οικολογική του ακεραιότητα.

'''Συλλογή δεδομένων και μεθοδολογία'''

''Υδρολογικά δεδομένα''

Περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη βροχόπτωση, την απορροή του ποταμού, τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων ιζημάτων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα στη λεκάνη απορροής του Έβρου. Τα δεδομένα βροχόπτωσης που εκτείνονται από το 1950 έως το 2010 ελήφθησαν από τα αρχειοθετημένα δεδομένα του Medoffice. Η παροχή γλυκού νερού του ποταμού Έβρου υπολογίστηκε με βάση μηνιαίες μετρήσεις που ελήφθησαν στο σταθμό Πέπλου από το 1969 έως το 1974, το 1980 έως το 1990 και το 1997 έως το 2007. Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων αιωρούμενων ιζημάτων και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο Σταθμό Πέπλου πραγματοποιήθηκαν από το 1980 έως το 1986 και από το 2001 έως το 2008, με δεδομένα που παρασχέθηκαν από το Γενικό Χημείο του Κράτους. Το ολικό διαλυμένο φορτίο (DL) προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τις λαμβανόμενες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας, με μετατροπή που πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με μια σχέση που προτάθηκε από το εργαστήριο LennTech. Αυτή η μεθοδολογία εξασφάλισε τη συλλογή ολοκληρωμένων συνόλων δεδομένων που είναι απαραίτητα για την ανάλυση διαφόρων πτυχών της ποιότητας του νερού και των υδρολογικών διεργασιών στη λεκάνη απορροής του Έβρου για αρκετές δεκαετίες, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής της περιοχής.

''Κάλυψη γης και χρήσεις της δελταϊκής πεδιάδας''

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικές αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες για να αναλυθούν οι αλλαγές στην κάλυψη γης στην πεδιάδα του Δέλτα Έβρου από το 1945 έως σήμερα. Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από το 1945 μαζί με δορυφορικές εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 που αποκτήθηκαν το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Τα δορυφορικά δεδομένα, που αποκτήθηκαν από την πλατφόρμα USGS Explorer, υποβλήθηκαν σε ραδιομετρική βαθμονόμηση, ορθοαναγωγή και ατμοσφαιρική διόρθωση πριν μετατραπούν σε βαθμονομημένες τιμές ανάκλασης με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Οι χάρτες κάλυψης γης προέκυψαν με τη μέθοδο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, με τον προσδιορισμό επτά κατηγοριών κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών εκτάσεων, των περιοχών βλάστησης και των υδάτινων σωμάτων. Για τις αεροφωτογραφίες, χρησιμοποιήθηκε παρόμοια προσέγγιση, αν και με διαθέσιμες μόνο τρεις ζώνες μήκους κύματος, με αποτέλεσμα να προκύψουν τέσσερις κλάσεις κάλυψης γης. Οι συνολικές εκτιμήσεις ακρίβειας για τους παραγόμενους χάρτες έδειξαν βελτίωση με την πάροδο του χρόνου, με ακρίβειες 62,9%, 89,2% και 96,4% για το 1945, το 1987 και το 2017, αντίστοιχα. Αυτή η ολοκληρωμένη ανάλυση παρείχε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξελισσόμενη κάλυψη γης της πεδιάδας του Δέλτα Έβρου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή κατά τις τελευταίες δεκαετίες.

''Ανάλυση μετατόπισης της ακτογραμμής του Δέλτα''

Η μελέτη ανέλυσε τις διαχρονικές αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής χρησιμοποιώντας αεροφωτογραφίες από το 1945, το 1960, το 1985, το 1996 και το 2000, καθώς και μια εικόνα Landsat 8 από το 2017. Λόγω των προκλήσεων πρόσβασης σε αρχειακά δεδομένα για ολόκληρη την δελταϊκή πεδιάδα, οι εικόνες κάλυψαν διαφορετικά τμήματα των εκβολών του Έβρου. Οι σαρώσεις υψηλής ανάλυσης των φωτογραφιών διορθώθηκαν γεωμετρικά για τη δημιουργία ακριβών ορθομωσαϊκών με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Η ορθοδιόρθωση περιελάμβανε τη χρήση ενός ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου και την προβολή των δεδομένων στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Οι θέσεις των ακτογραμμών ψηφιοποιήθηκαν χειροκίνητα σε ένα ΓΣΠ, με μέγιστο συνολικό σφάλμα που εκτιμήθηκε σε <30 m. Οι αλλαγές στην ακτογραμμή που υπερβαίνουν αυτό το σφάλμα θεωρήθηκαν σημαντικές. Οι δελταϊκοί σχηματισμοί μικρής κλίμακας εξαιρέθηκαν από την ψηφιοποίηση λόγω της δυναμικής τους φύσης. Η διάβρωση ή η προσαύξηση της ακτογραμμής κατά την περίοδο παρατήρησης των 72 ετών μεταφράστηκε σε μέσους ετήσιους ρυθμούς μεταβολής της έκτασης, παρέχοντας πληροφορίες για την εξέλιξη του παράκτιου τοπίου της περιοχής.

'''Αποτελέσματα'''

''Ροές νερού και ιζημάτων''

Εξετάζονται οι τάσεις της βροχόπτωσης, η απορροή του ποταμού Έβρου, η κατασκευή φραγμάτων, οι μετρήσεις της παροχής νερού και οι μεταβολές του ιζηματογενούς φορτίου από το 1950 έως το 2010. Οι βροχοπτώσεις παρουσίασαν διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, με τη δεκαετία του 1980 να παρουσιάζει ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα που αποδίδονται στην κλιματική αλλαγή, ενώ μετά το 1996 παρατηρήθηκε αυξητική τάση. Η διαχείριση της απορροής του ποταμού Έβρου γινόταν μέσω ταμιευτήρων, με τη χωρητικότητά τους να αυξάνεται σημαντικά λόγω της κατασκευής φραγμάτων. Οι μετρήσεις της απορροής του νερού έδειξαν δύο διακριτές φάσεις: Το 1969-1994 παρατηρήθηκε ελαφρά πτωτική τάση, ενώ το 1995-2008 παρατηρήθηκε αυξημένη μεταβλητότητα με υψηλότερη μέση απορροή. Το φορτίο αιωρούμενων ιζημάτων (SL) αυξήθηκε ελαφρώς από το 1980-1990 έως το 2001-2008, ενώ το φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL) παρέμεινε σχετικά σταθερό, επηρεαζόμενο από την εκροή νερού. Η αύξηση του DL συνέπεσε με την αυξημένη εξατμισοδιαπνοή και τη συσσώρευση αλάτων ανάντη των φραγμάτων, εμπλουτίζοντας το ποτάμιο νερό κατά τη διάρκεια των διαδικασιών έκπλυσης. Η μελέτη αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ βροχόπτωσης, απορροής ποταμού, κατασκευής φραγμάτων και δυναμικής ιζημάτων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Έβρου κατά τη διάρκεια της υπό μελέτη περιόδου.

''Αλλαγές στις δελταϊκές ακτές''

Η μελέτη των αλλαγών στην ακτογραμμή του δέλτα του Έβρου από το 1945 έως το 2017 αποκαλύπτει σημαντικές μεταβολές. Η περιοχή των παλαιών εκβολών γνώρισε αύξηση από το 1945 έως το 1960, κερδίζοντας 0,6 km2 νέας γης, αλλά αργότερα υποχώρησε, χάνοντας 0,19 km2 από το 1960 έως το 1985 και διαβρώνοντας άλλα 0,24 km2 μέχρι το 2017. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων προέκυψαν νέες εκτάσεις από φραγμένα νησιά και φρύγανα. Εν τω μεταξύ, η ακτή βόρεια των παλαιών εκβολών προχώρησε σταθερά, κερδίζοντας 0,26 km2 από το 1960 έως το 1985 και 0,21 km2 από το 1986 έως το 2007. Αντίθετα, στην περιοχή του νέου ενεργού στόματος, η προς νότο υποβάθμιση σημειώθηκε κυρίως από το 1945 έως το 1985, σχηματίζοντας 1,53 km2 νέας γης, και συνεχίστηκε με βραδύτερο ρυθμό από το 1986 έως το 2017, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν περίπου 0,3 km2 νέας γης. Επιπλέον, περίπου 0,94 km2 της νότιας ακτογραμμής του δέλτα, κυρίως λιμνοθάλασσες, χάθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

'''Συζήτηση'''

Οι επιπτώσεις της κατασκευής φραγμάτων στο ιζηματογενές φορτίο του ποταμού Έβρου ήταν έντονες, καθώς από τη δεκαετία του 1950 παρατηρείται δραστική μείωση του φορτίου αιωρούμενων ιζημάτων (SL). Παρά το σχετικά αμετάβλητο φορτίο διαλυμένων ιζημάτων (DL), ο λόγος SL:DL έχει μετατοπιστεί σημαντικά μετά την κατασκευή του φράγματος. Αυτή η μείωση της ροής ιζημάτων έχει οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στο δέλτα του Έβρου, ιδιαίτερα εμφανείς στην περιοχή των βόρειων εκβολών. Πριν από την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση, υπήρχε η περιοχή των παλαιών εκβολών , αλλά η μεταγενέστερη κατασκευή του φράγματος και τα έργα στην πεδιάδα του δέλτα προκάλεσαν μετατόπιση σε τάση υποχώρησης. Η ανακατανομή των ιζημάτων και η διάβρωση οδήγησαν στο σχηματισμό επιμήκων πτυχώσεων και κορυφογραμμών της παραλίας. Ο ρυθμός υποχώρησης, σταθερός από το 1985 έως το 2017, έρχεται σε αντίθεση με την αλλαγή που παρατηρήθηκε στην περιοχή των νότιων εκβολών, η οποία αποδίδεται σε αλλαγές στην ευθυγράμμιση της ποτάμιας διαδρομής και στη χρήση γης. Τα συστήματα λιμνοθαλασσών επεκτάθηκαν λόγω της υπερχείλισης, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής επαναπλήρωσης. Παρόλο που η θέση της ακτογραμμής μεταξύ των εγκαταλελειμμένων και των ενεργών περιοχών των εκβολών παραμένει σχετικά σταθερή, έχουν σημειωθεί σημαντικοί μετασχηματισμοί, όπως η μετατροπή των πτυχώσεων σε νησιά-φράγματα και η αύξηση του μεγέθους των συστημάτων λιμνοθαλασσών. Συνολικά, η αντίδραση του δέλτα του Έβρου στη μειωμένη ροή ιζημάτων αναδεικνύει την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασκευής φραγμάτων, της δυναμικής των ιζημάτων και της εξέλιξης των ακτών.

'''Συμπέρασμα'''

Η εξέλιξη του δέλτα του Έβρου εκτυλίσσεται μέσα από τρία διακριτά στάδια, το καθένα από τα οποία διαμορφώνεται από ένα συνδυασμό φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων.

Το στάδιο Α (πριν από το 1950) αντανακλά μια περίοδο κατά την οποία η ανάπτυξη του δέλτα επηρεάστηκε κυρίως από φυσικές διεργασίες. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα δεδομένων καθιστά δύσκολη την ακριβή αξιολόγηση των ροών ιζημάτων κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αλλά τα στοιχεία υποδηλώνουν μια θετική παροχή ιζημάτων που είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια αναβάθμιση των παλαιών εκβολών του Έβρου.

Το στάδιο Β (1950-1990) σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή, καθώς οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της εκτεταμένης κατασκευής φραγμάτων και των γεωργικών έργων αποκατάστασης, άλλαξαν σημαντικά τη δυναμική των ιζημάτων. Η κατασκευή των φραγμάτων μείωσε τις ροές ιζημάτων κατά 90%, οδηγώντας σε σημαντική υποχώρηση της ακτογραμμής στην εγκαταλελειμμένη περιοχή του παλιού στόματος και στην ανάπτυξη επιμήκων πτυχώσεων λόγω της ανακατανομής των ιζημάτων που προκαλείται από τα κύματα. Στην ενεργή περιοχή των νέων εκβολών παρατηρήθηκε συσσώρευση ιζημάτων, κυρίως λόγω της εγγειοβελτίωσης και της ευθυγράμμισης του καναλιού, ενισχύοντας την ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων.

Το στάδιο Γ (1990-2017) περιλαμβάνει πρόσθετες ιδιαιτερότητες, με την κλιματική μεταβλητότητα, τις γεωργικές δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες να επηρεάζουν την εξέλιξη του δέλτα. Η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών και οι ροές ιζημάτων, σε συνδυασμό με την μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων από τις γεωργικές περιοχές, συντηρούν την προσαύξηση προς τη θάλασσα στη νέα περιοχή των εκβολών. Ωστόσο, οι απώλειες στην ενδοχώρα λόγω της επέκτασης της λιμνοθάλασσας και της καθίζησης υποδηλώνουν μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της δυναμικής των ιζημάτων και των φυσικών διεργασιών.

Συνολικά, οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις, ιδίως η κατασκευή φραγμάτων και τα τεχνικά έργα, έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της εξέλιξης του δέλτα του Έβρου. Ο μετασχηματισμός του δέλτα από έναν κατεξοχήν ποτάμιο/κυματογενή τύπο σε έναν κυματογενή/ποτάμιο τύπο αντανακλά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών γεωμορφολογικών διεργασιών. Το Σχήμα 8 παρέχει ένα εννοιολογικό μοντέλο που απεικονίζει αυτές τις πολύπλευρες επιρροές, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της εξέλιξης του δέλτα και τη δυναμική φύση των παράκτιων τοπίων.

[[category:ΔΠΜΣ ]]

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T21:11:01Z

Demoagr:

[[Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8]]

[[Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)]]

[[. Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου]]

[[Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]
[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση

2024-03-03T21:10:27Z

Demoagr:

'''Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remote sensing for mapping algal blooms in freshwater lakes: a review ''

'''Συγγραφείς:''' Silvia Beatriz Alves Rolim, Bijeesh Kozhikkodan Veettil, Antonio Pedro Vieiro, Anita Baldissera Kessler & Clóvis Gonzatti

'''Πηγή:'''https://doi.org/10.1007/s11356-023-25230-2

'''Περίληψη'''

Πολλές λίμνες γλυκού νερού παγκοσμίως παρουσιάζουν επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών, ιδίως κυανοβακτηριακών, οι οποίες θέτουν σε κίνδυνο τη δημόσια υγεία και τα οικοσυστήματα. Η πρόβλεψη, η έγκαιρη ανίχνευση και η παρακολούθηση αυτών των ανθίσεων είναι ζωτικής σημασίας για τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεών τους. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει ένα αποτελεσματικό μέσο για την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών χωρικά και χρονικά. Διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών, εναέριων και UAV συστημάτων, έχουν χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση δεδομένων και την οικονομικά αποδοτική παρακολούθηση των ανθίσεων. Το παρόν έγγραφο παρέχει μια επικαιροποιημένη επισκόπηση των πλατφορμών τηλεπισκόπησης, των τύπων δεδομένων και των αλγορίθμων για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι πρόσφατες εξελίξεις, ιδίως στους αισθητήρες που τοποθετούνται σε UAV, έχουν φέρει επανάσταση στην παρακολούθηση της ποιότητας των υδάτων. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βασίζονται στην Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), έχουν σημειώσει σημαντικές βελτιώσεις, προσφέροντας βελτιωμένες δυνατότητες πρόβλεψης της άνθισης των φυκών. Οι εξελίξεις αυτές αναμένεται να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων του ευτροφισμού στο μέλλον, συμβάλλοντας στην καλύτερη διαχείριση του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας.

'''1.Εισαγωγή'''
Το φυτοπλαγκτόν, ζωτικής σημασίας συστατικά των οικοσυστημάτων γλυκού νερού, επηρεάζεται από τα αυξημένα επίπεδα θρεπτικών ουσιών, οδηγώντας σε επιβλαβείς ανθίσεις φυκών (HAB) με δυσμενείς επιπτώσεις στην ποιότητα των υδάτων και την υδρόβια βιοποικιλότητα. Τα κυανοβακτήρια, ανθεκτικά στις δυσμενείς συνθήκες, είναι ιδιαίτερα γνωστά για το σχηματισμό ανθίσεων. Ο συνδυασμός του εμπλουτισμού με θρεπτικά συστατικά και της κλιματικής αλλαγής εντείνει τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των HABs σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η ανίχνευση και η παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών είναι απαραίτητες για την προστασία των υδάτινων οικοσυστημάτων και της δημόσιας υγείας. Διάφορες τεχνικές, που κυμαίνονται από ταχείες μεθόδους επιτόπιας διαλογής έως την εξελιγμένη φασματομετρία μάζας, βοηθούν στον εντοπισμό των ανθίσεων και στην αξιολόγηση των επιπέδων τοξινών. Η τηλεπισκόπηση, ιδίως η δορυφορική τεχνολογία, παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες. Οι πολυφασματικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση των αλλαγών στο χρώμα του νερού που σχετίζονται με τις ανθίσεις, ενώ οι υπερφασματικοί αισθητήρες προσφέρουν αυξημένη φασματική ανάλυση για την ταυτοποίηση συγκεκριμένων ειδών με βάση μοναδικές υπογραφές χρωστικών ουσιών. Η παρούσα ολοκληρωμένη ανασκόπηση αξιολογεί την αποτελεσματικότητα των τεχνικών τηλεπισκόπησης, λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές πλατφόρμες (διαστημικές, εναέριες, UAV) και τύπους δεδομένων (οπτικά, ραντάρ, LiDAR) για την ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς κάθε προσέγγισης, τονίζοντας τη σημασία της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με άλλες μεθόδους παρακολούθησης για τη βελτίωση της κατανόησης και της διαχείρισης της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

'''Παρακολούθηση της άνθισης των φυκών και η οικοπεριβαλλοντική σημασία της'''

Η έγκαιρη ανίχνευση και η ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκών είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική διαχείριση των πόρων γλυκού νερού και τον μετριασμό των δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων των μικροοργανισμών που προκαλούν την άνθιση. Οι επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών αποτελούν σημαντική απειλή για τη βιοποικιλότητα των γλυκών υδάτων, γεγονός που καθιστά αναγκαία την περαιτέρω έρευνα, ιδίως όσον αφορά τις μεθόδους έγκαιρης ανίχνευσης. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει διάφορες τεχνικές για την πρόβλεψη, την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού, βοηθώντας τους περιβαλλοντικούς διαχειριστές και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων να σχεδιάσουν προληπτικά μέτρα και να μετριάσουν τις αρνητικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα.

Η πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών μπορεί να βασίζεται στις συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α ή σε άλλες μεταβλητές ποιότητας του νερού, όπως ο φώσφορος. Για να ενισχυθεί η ακρίβεια της πρόβλεψης, πρέπει να διερευνηθούν διεξοδικά παράγοντες όπως η δυναμική των θρεπτικών ουσιών, η υδρολογία, οι κλιματικές αλλαγές και τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής. Οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης, συμπεριλαμβανομένων των γενετικών αλγορίθμων, των εμπειρικών μοντέλων και των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, έχουν δείξει ότι υπόσχονται την πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών με βάση περιβαλλοντικές παραμέτρους, ορισμένες από τις οποίες μπορούν να εκτιμηθούν με τη χρήση τηλεπισκόπησης. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια ισχυρή προσέγγιση για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες, αξιοποιώντας πολυφασματικούς και υπερφασματικούς αισθητήρες σε δορυφόρους, αεροσκάφη ή UAV.

Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν φασματικές υπογραφές που σχετίζονται με τις χρωστικές ουσίες των φυκών, βοηθώντας στον εντοπισμό και την ανάλυση της δυναμικής της άνθισης των φυκών.Οι εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης έχουν διευκολύνει την ανάπτυξη αλγορίθμων για την ανίχνευση, χαρτογράφηση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών, ενισχύοντας την κατανόηση των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης της άνθισης των φυκών περιλαμβάνουν μετρήσεις πεδίου και εργαστηριακές αναλύσεις, αλλά πρόσφατες μελέτες έχουν αναδείξει τη σημασία της χωρικής μεταβλητότητας στην ανάπτυξη της άνθισης. Η παρακολούθηση τυπικά εξελίσσεται μέσω των φάσεων πριν από την άνθιση, της ανάπτυξης, της άνθισης και της αποσύνθεσης, με κάθε φάση να παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις και ευκαιρίες για μετρήσεις και ανάλυση. Οι in situ μέθοδοι, όπως ο φθορίζων in situ υβριδισμός (FISH) και η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), επιτρέπουν την ανίχνευση σε επίπεδο γένους των οργανισμών που παράγουν άνθιση, βοηθώντας τις προσπάθειες οικολογικής διαχείρισης.

Οι ανθίσεις φυκών αποτελούν σημαντική οικολογική απειλή παγκοσμίως, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση και συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι είναι εντάσεως εργασίας, η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση λόγω της επεκτασιμότητάς της, της συλλογής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και των δυνατοτήτων μακροχρόνιας παρακολούθησης. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης από διάφορες πλατφόρμες και οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας έχουν συμβάλει καθοριστικά στην πρόβλεψη, ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε πόρους γλυκού νερού, συμβάλλοντας στην κατανόηση και τη διαχείριση αυτών των φαινομένων.

'''Τηλεπισκόπηση για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών'''

Η τηλεπισκόπηση, τόσο από διαστημικές όσο και από εναέριες πλατφόρμες, έχει αναδειχθεί σε πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση του φυτοπλαγκτού, κυρίως μέσω υποκατάστατων όπως η χλωροφύλλη-α και η φυκοκυανίνη. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την αποτελεσματική παρατήρηση των ανθίσεων του φυτοπλαγκτού μέσω της ανίχνευσης αλλαγών στη φασματική ανάκλαση. Πέρα από την παρακολούθηση των μεταβολών του επιφανειακού χρώματος στα υδάτινα σώματα, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούν επίσης την οπισθοσκεδαζόμενη μικροκυματική ακτινοβολία και τα θερμικά δεδομένα για την ανίχνευση ανθίσεων φυκών. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυτοπλαγκτού καταδείχθηκαν ήδη από τη δεκαετία του 1970. Έκτοτε, οι εξελίξεις στην τεχνολογία τηλεπισκόπησης έχουν επιτρέψει την οικονομικά αποδοτική, μακροπρόθεσμη παρατήρηση των ανθίσεων φυκών με εκτεταμένη χωρική κάλυψη και αυξημένη συχνότητα. Η προσέγγιση αυτή προσφέρει ένα ολοκληρωμένο μέσο για τη μελέτη της δυναμικής του φυτοπλαγκτού και των περιβαλλοντικών επιπτώσεών του.

''Πλατφόρμες τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών και εναέριων συστημάτων, για την αποτελεσματική παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες γλυκού νερού. Ωστόσο, η ακρίβεια χαρτογράφησης σε μικρότερα υδάτινα σώματα επηρεάζεται από τη χωρική ανάλυση των δεδομένων των διαστημικών αισθητήρων. Ο συνδυασμός αεροφωτογραφιών με δορυφορικές εικόνες αποτελεί πρακτική από τη δεκαετία του 1970 για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκιών. Οι συνεχείς εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης, ιδίως η ανάπτυξη αισθητήρων και η ενσωμάτωση σε υφιστάμενες και αναδυόμενες πλατφόρμες, όπως τα UAV και τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη, συμβάλλουν στη συνεχή εξέλιξη και βελτίωσή της.

''Επίγειες πλατφόρμες και πλατφόρμες πλοίου για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι επίγειες πλατφόρμες που είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες προσφέρουν λεπτομερείς πληροφορίες για την επιφάνεια της γης, χρησιμεύοντας ως επίγεια δεδομένα αλήθειας για την επικύρωση των δεδομένων των αερομεταφερόμενων ή διαστημικών αισθητήρων. Οι πλατφόρμες αυτές μπορούν να φέρουν φορητές κάμερες, κάμερες ιστού και φασματοραδιόμετρα. Για παράδειγμα, οι Free et al. χρησιμοποίησαν δεδομένα από το WISPstation, ένα αυτόνομο φασματοραδιόμετρο πάνω από το νερό, για να αξιολογήσουν τις τάσεις της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α στη λίμνη Trasimeno της Ιταλίας. Παρόμοιοι αισθητήρες του WISPstation είχαν χρησιμοποιηθεί προηγουμένως σε διάφορες ευρωπαϊκές τοποθεσίες από τους Free et al. για την ποσοτικοποίηση της χλωροφύλλης-α. Επιπλέον, πρόσφατα χρησιμοποιήθηκαν επίγειοι αισθητήρες για την εκτίμηση μεταβλητών της ποιότητας του νερού και τη διενέργεια παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε πραγματικό χρόνο.

''Αερομεταφερόμενες πλατφόρμες για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι εναέριες πλατφόρμες χρησιμοποιούνται για τη λήψη δεδομένων υψηλής ανάλυσης σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές και ήταν οι μοναδικές πλατφόρμες τηλεπισκόπησης μαζί με τους επίγειους αισθητήρες πριν από τη διάθεση δορυφορικών εικόνων. Οι διάφορες εναέριες πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή δεδομένων τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν αεροπλάνα, αερόστατα, χαρταετούς και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV). Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία UAV έχει εξελιχθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε να μπορεί να μεταφέρει αισθητήρες LiDAR.

''Αεροπλάνα και ελικόπτερα/ balloons and kites/ drones/ διαστημικές πλατφόρμες''

Οι παραδοσιακές εναέριες πλατφόρμες, όπως τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα που είναι εξοπλισμένα με κάμερες και αισθητήρες, καταγράφουν αεροφωτογραφίες και δεδομένα LiDAR από τις επιφάνειες γης. Οι ρυθμίσεις του υψομέτρου επιτρέπουν τον έλεγχο της χωρικής ανάλυσης, με τα χαμηλότερα υψόμετρα να παρέχουν εικόνες υψηλότερης ανάλυσης. Εκτός από τις αεροφωτογραφίες RGB, τα αεροπλάνα μπορούν πλέον να λαμβάνουν πολυφασματικές εικόνες και εικόνες ραντάρ. Τα υπερφασματικά δεδομένα που λαμβάνονται από αεροπλάνα είναι ζωτικής σημασίας για τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών, με το αερομεταφερόμενο φασματόμετρο απεικόνισης ορατού/υπέρυθρου (AVIRIS) να φημίζεται για τις ευρείες εφαρμογές του, συμπεριλαμβανομένης της φασματικής διάκρισης των ανθίσεων των φυκών. Οι υπερφασματικές εικόνες AVIRIS, οι οποίες παρέχονται από το USGS, έχουν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες μελέτες, όπως η τηλεπισκόπηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων σε εσωτερικά ύδατα, με παράδειγμα τους Kudela et al. (2015) στην έρευνά τους στη λίμνη Pinto της Καλιφόρνιας.

Διάφοροι τύποι αερομεταφερόμενων πλατφορμών τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται για την απόκτηση εναέριων δεδομένων σε περιβαλλοντικές μελέτες, συμπεριλαμβανομένων μπαλονιών, χαρταετών, μη επανδρωμένων αεροσκαφών και μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV). Τα αερόστατα και οι χαρταετοί, αν και ιστορικά σημαντικοί στην πρώιμη αεροφωτογράφηση, χρησιμοποιούνται σπάνια σήμερα λόγω της ασταθούς πτήσης και της απρόβλεπτης τροχιάς τους. Ωστόσο, προσφέρουν οικονομικά αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις για την απόκτηση δεδομένων σε σύγκριση με τα αεροπλάνα. Αντίθετα, τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη και τα UAV έχουν αναδειχθεί ως ισχυρά εργαλεία για τη συλλογή εναέριων δεδομένων, προσφέροντας ευελιξία στην απόκτηση πολυφασματικών, υπερφασματικών, ραντάρ και LiDAR εικόνων. Παρέχουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης με χαμηλότερο κόστος, γεγονός που τα καθιστά πλεονεκτικά για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών. Παρά τα πλεονεκτήματά τους, υπάρχουν προκλήσεις, όπως οι περιορισμοί του ωφέλιμου φορτίου και η μεταβλητότητα της ανάλυσης των εικόνων με βάση τις παραμέτρους της πτήσης. Παρ' όλα αυτά, οι δυνατότητές τους στη φιλοξενία υπερφασματικών αισθητήρων τους καθιστούν αποτελεσματικούς για την ανίχνευση διαφόρων παραμέτρων σε περιβάλλοντα γλυκού νερού.

Αντίθετα, οι διαστημικές πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων και των διαστημικών λεωφορείων, προσφέρουν ευρεία κάλυψη και υψηλή χρονική ανάλυση, φέρνοντας επανάσταση στην τηλεπισκόπηση από τη δεκαετία του 1970.

Οι διαστημικές πλατφόρμες όπως οι Landsat, Sentinel, SPOT, IRS και CBERS παρέχουν ραδιομετρικά βαθμονομημένους αισθητήρες και προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως η μεγάλη περιοχή κάλυψης, η χρονική ανάλυση και η αποδοτικότητα κόστους.Οι κόκκινες και πορτοκαλί ζώνες των αισθητήρων όπως οι Sentinel-2 και Sentinel-3 έχουν βελτιώσει την ανίχνευση της άνθισης των φυκών.Οι εμπορικές πλατφόρμες όπως το WorldView προσφέρουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης, αν και με υψηλότερο κόστος, ενώ πλατφόρμες όπως το MODIS παρέχουν δεδομένα χαμηλότερης ανάλυσης κατάλληλα για μακροχρόνια χαρτογράφηση και ανάλυση χρονοσειρών της άνθισης των φυκιών.Συνολικά, αυτές οι εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις εφαρμογές τηλεπισκόπησης, βοηθώντας στην ανίχνευση, παρακολούθηση και ανάλυση της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

''Τύποι δεδομένων''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών βασίζεται στην ανίχνευση των μεταβολών του χρώματος του νερού που προκαλούνται από τις χρωστικές ουσίες των φυκών, οι οποίες παρατηρούνται μέσω οπτικών αισθητήρων σε αεροσκάφη, δορυφόρους ή UAV. Χρησιμοποιούνται συνήθως δορυφορικοί αισθητήρες όπως οι Landsat-8 OLI, Sentinel-2A/B και Sentinel-3A/B, αλλά οι διαφορές στη χωρική, φασματική και χρονική ανάλυση απαιτούν προσεκτική προεπεξεργασία για ακριβή ανάλυση. Οι τύποι δεδομένων περιλαμβάνουν οπτικά (πολυφασματικά, υπερφασματικά), LiDAR και ραντάρ. Παρά τις ασυνέπειες στην ανάλυση μεταξύ των αισθητήρων, παραμένουν ζωτικής σημασίας για την παρακολούθηση και τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκού νερού.

''Οπτικά δεδομένα''

Οι οπτικές εικόνες, οι οποίες προέρχονται από εναέριες, διαστημικές ή UAV πλατφόρμες, χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα για την άνθιση των φυκιών στα γλυκά νερά. Η προτίμηση αυτή απορρέει από την αποτελεσματικότητα των οπτικών εικόνων στην καταγραφή των μεταβολών του χρώματος στο ανοιχτό νερό κατά τη διάρκεια της άνθισης των φυκών, μια βασική παράμετρος σε τέτοιες μελέτες. Τα οπτικά δεδομένα είναι διαθέσιμα σε πολυφασματικές μορφές, όπως το Sentinel-2 MSI και το Landsat8 OLI, ή σε υπερφασματικές μορφές, όπως το AVIRIS και το EO-1 Hyperion.

''Πολυφασματικοί αισθητήρες''

Τα πολυφασματικά δεδομένα, όπως τα δεδομένα Landsat (TM, ETM + , OLI), χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα της άνθισης των φυκιών στα γλυκά νερά λόγω της ευκολίας τοποθέτησής τους σε εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες σε σύγκριση με τους υπερφασματικούς αισθητήρες. Αυτά τα σύνολα δεδομένων, είναι καίριας σημασίας για την ανίχνευση κυανοβακτηριακών και άλλων ανθίσεων φυκών με βάση τις φασματικές ιδιότητες ανάκλασης. Τα επίγεια φασματοραδιόμετρα όπως το FieldSpec (Bangyi et al., 2013) και τα δορυφορικά δεδομένα όπως το Dubaisat-1 (Ali et al., 2013) συμβάλλουν στην εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων. Πρόσφατες μελέτες, παρουσιάζουν τη συνδυασμένη χρήση διαστημικών πολυφασματικών δεδομένων (Sentinel-2 MSI, Landsat-8 OLI) και εικόνων UAV (Octocopter Atyges FV8, Rededge Micasense) για την ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών. Το Σχήμα 1 απεικονίζει μια περίπτωση χαρτογράφησης της άνθισης των φυκιών στη νότια Βραζιλία με τη χρήση δεδομένων Landsat-8.

''Υπερφασματικοί αισθητήρες''

Οι υπερφασματικές συσκευές απεικόνισης προσφέρουν σημαντικές δυνατότητες για την ανίχνευση της άνθισης των φυκιών και διαφόρων παραμέτρων ποιότητας του νερού, όπως τα νιτρικά και η θολότητα. Ενώ τα πολυφασματικά δεδομένα δυσκολεύονται να διακρίνουν τα γένη των κυανοβακτηρίων λόγω των ελάχιστων φασματικών διαφορών στις τοξίνες και τις χρωστικές τους, οι υπερφασματικές εικόνες επιτυγχάνουν λεπτομερή ανίχνευση, ακόμη και σε επίπεδο είδους, ενισχύοντας την ακρίβεια, ιδίως σε σενάρια χαμηλής συγκέντρωσης φυκιών. Αν και τα διαστημικά υπερφασματικά δεδομένα παραμένουν περιορισμένα, οι αερομεταφερόμενες πλατφόρμες όπως το HICO και το AVIRIS χρησιμοποιούνται εκτενώς. Περαιτέρω εξελίξεις περιλαμβάνουν την ανάπτυξη υπερφασματικών αισθητήρων για UAV. Οι προγραμματισμένες εκτοξεύσεις, όπως ο αισθητήρας PACE το 2024, αναμένεται να μεταμορφώσουν την έρευνα για την άνθιση των φυκών. Πρόσφατες μελέτες, όπως των Legleiter et al. (2022), καταδεικνύουν τη διάκριση σε επίπεδο είδους των κυανοβακτηριακών ανθίσεων με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Ειδικότερα, οι Johansen et al. (2019) πρότειναν έναν αποτελεσματικό συνδυασμό υπερφασματικών ζωνών για δορυφορικούς αισθητήρες όπως ο HABSat-1, που μοιάζει πολύ με τις υπερφασματικές αερομεταφερόμενες εικόνες CASI, παρουσιάζοντας πολλά υποσχόμενες εξελίξεις στον τομέα.

''Σύγχυση μεταξύ πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων''

Αρκετές μελέτες έχουν διερευνήσει τη συγχώνευση πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων για τη βελτίωση της παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε λίμνες, με τους Chang et al. (2014) να χρησιμοποιούν ολοκληρωμένες τεχνικές συγχώνευσης δεδομένων για να συνδυάσουν υπερφασματικά δεδομένα MERIS με πολυφασματικά δεδομένα Landsat και MODIS για την παρακολούθηση της άνθισης μικροκυστίνης στη λίμνη Erie. Η τεχνολογία LiDAR έχει εμφανιστεί για την ανίχνευση της άνθισης των φυκών ανά είδος, με τους Grishin et al. (2016) να χρησιμοποιούν λέιζερ Raman τοποθετημένο σε σκάφη για την παρακολούθηση του φθορισμού της χλωροφύλλης στον ταμιευτήρα Gorky. Το αερομεταφερόμενο LiDAR αποδεικνύεται οικονομικά αποδοτικό για την ολοκληρωμένη ανάλυση της στήλης νερού, βοηθώντας στον εντοπισμό γενών που παράγουν άνθιση, όπως το Microcystis και το Planktothrix. Οι εικόνες ραντάρ, ιδίως το SAR, αντισταθμίζουν τους περιορισμούς των οπτικών εικόνων λόγω της κάλυψης από σύννεφα, με τους Wang et al. (2015, 2017) να αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητά τους στην ανίχνευση κυανοβακτηριακών αποχρωματισμών σε εσωτερικές λίμνες. Τα συνδυασμένα οπτικά δεδομένα και δεδομένα ραντάρ έχουν διευκολύνει την επιτυχή μακροπρόθεσμη παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών, ενώ τα δεδομένα SAR επεκτείνονται πέρα από τις κυανοβακτηριακές ανθίσεις για την ανίχνευση υδρόβιων φυτών, όπως τα μακροφύκη.

''Αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας για τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκιών από δεδομένα τηλεπισκόπησης''

Πολλοί αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας χρησιμοποιούνται σε διάφορους τύπους εικόνων (οπτικές, LiDAR, ραντάρ) για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι οπτικές εικόνες, ιδιαίτερα, χρησιμοποιούν ποικίλες μεθόδους για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α ή φυκοκυανίνης, χρησιμοποιώντας συχνά αριθμητικούς αλγορίθμους ζωνών που βασίζονται στα μέγιστα απορρόφησης χρωστικών ουσιών. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης της άνθισης των φυκών, που χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα ή μοντέλα νευρωνικών δικτύων, βασίζονται στις μεταβολές των σημάτων φασματικής ακτινοβολίας ή ανάκλασης που καταγράφονται από δορυφορικούς αισθητήρες, και συσχετίζονται με συγκεκριμένα μέτρα όπως οι συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας οπτικών εικόνων κατηγοριοποιούνται σε γενικές γραμμές ως εμπειρικές (καθοδηγούμενες από δεδομένα) ή φυσικές λύσεις, με τις μεθόδους παλινδρόμησης και τα νευρωνικά δίκτυα να εμπίπτουν στην πρώτη κατηγορία και τις μεθόδους αναλογίας ζωνών και τα μοντέλα μεταφοράς ακτινοβολίας στη δεύτερη.

''Μέθοδοι οπτικής επεξεργασίας εικόνων για την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών''

Το κείμενο εξετάζει την εφαρμογή μεθόδων οπτικής επεξεργασίας εικόνας για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τη χρήση οπτικών δεδομένων, όπως οι σειρές Landsat, για την πρόβλεψη των ανθίσεων και τονίζει τη σημασία των δεδομένων υψηλής φασματικής και χωρικής ανάλυσης για την ακρίβεια. Οι μέθοδοι αναλογίας ζωνών ανάκλασης και φασματικού δείκτη χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές τηλεπισκόπησης, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης ανθίσεων φυκών. Η οπτική επεξεργασία απαιτεί συχνά προεπεξεργασία, όπως η ατμοσφαιρική διόρθωση. Οι παράγοντες που παράγουν χρώμα στις ανθίσεις μπορούν να προσδιοριστούν με τη χρήση φασματικής αποσύνθεσης, αλλά η επικύρωση είναι δύσκολη. Για την εκτίμηση της χλωροφύλλης-α χρησιμοποιούνται μοντέλα παλινδρόμησης, ανάλυση εμπειρικών δεδομένων και ημι-αναλυτικοί αλγόριθμοι. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, όπως τα δίκτυα πυκνότητας μίξης (MDN), υπόσχονται ακριβή εκτίμηση της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων.

''Επεξεργασία εικόνας Radar και Lidar- Σύγκριση''

Οι τεχνικές επεξεργασίας εικόνας LiDAR και ραντάρ προσφέρουν διαφορετικές προσεγγίσεις για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η τεχνολογία LiDAR επιτρέπει τη σκιαγράφηση του προφίλ της ανώτερης υδάτινης στήλης από την επιφάνεια, επιτρέποντας την ανίχνευση κατακόρυφων προφίλ οπτικής οπισθοσκέδασης από σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παράγονται από μικροοργανισμούς άνθισης φυκών. Μελέτες όπως οι Palmer κ.ά. (2013) και Grishin κ.ά. (2016) έχουν χρησιμοποιήσει LiDAR, συμπεριλαμβανομένου του LiDAR υπεριώδους φθορισμού (UFL) και του συμπαγούς LiDAR Raman, για την εκτίμηση παραμέτρων ποιότητας νερού και τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες. Η επεξεργασία των δεδομένων LiDAR περιλαμβάνει τμηματοποίηση, βαθμονόμηση και εκτίμηση βάθους για τον ακριβή χαρακτηρισμό της κατανομής των γενών κυανοβακτηρίων. Από την άλλη πλευρά, η απεικόνιση με ραντάρ, ιδίως με ραντάρ συνθετικού ανοίγματος (SAR), παρέχει δεδομένα ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες, κατάλληλα για την παρακολούθηση των γλυκών υδάτων. Οι Wang et al. (2015, 2017) χρησιμοποίησαν εικόνες SAR για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών, χρησιμοποιώντας μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών και τεχνικές ταξινόμησης με επίβλεψη για τον εντοπισμό περιοχών άνθισης. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα του SAR βασίζεται στη διάκριση των σκοτεινών περιοχών που προκαλούνται από ανθίσεις από εκείνες που οφείλονται σε άλλους παράγοντες, όπως οι άνεμοι χαμηλής ταχύτητας, γεγονός που απαιτεί περαιτέρω προσπάθειες επικύρωσης και μοντελοποίησης. Παρά τις δυνατότητές της, η τηλεπισκόπηση με ραντάρ δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως για τις μελέτες της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού, γεγονός που αναδεικνύει τις ευκαιρίες για μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη στον τομέα αυτό.

'''Μελλοντικές προκλήσεις'''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού αντιμετωπίζει αρκετές μελλοντικές προκλήσεις, που περιλαμβάνουν φασματικούς, χωρικούς και ραδιομετρικούς περιορισμούς ανάλυσης. Η ανίχνευση της φυκοκυανίνης, ζωτικής σημασίας για τη χαρτογράφηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων, παρουσιάζει δυσκολίες λόγω των φασματικών ιδιοτήτων της και της επικάλυψης με την απορρόφηση της χλωροφύλλης-α. Τα οπτικά δεδομένα μέσης ανάλυσης, όπως τα Landsat και Sentinel-2, προσφέρουν περιορισμένη χρονική ανάλυση, εμποδίζοντας την παρακολούθηση δυναμικών ανθίσεων, γεγονός που επιδεινώνεται από την ανάγκη για ακριβείς αλγόριθμους ατμοσφαιρικής διόρθωσης. Επιπλέον, η επικύρωση των προϊόντων, η εκτίμηση της τοξικότητας, η κατακόρυφη μεταβλητότητα και οι μεταβολές των οπτικών ιδιοτήτων θέτουν σημαντικά εμπόδια. Ενώ το LiDAR παρέχει πληροφορίες για τις κατακόρυφες κατανομές της άνθισης, το βάθος διείσδυσής του είναι περιορισμένο στις βαθύτερες λίμνες. Αντίθετα, η SAR, η οποία δεν χρησιμοποιείται επαρκώς σε μελέτες γλυκών υδάτων, υπόσχεται πολλά, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις όπως τα τεχνουργήματα που προκαλούνται από τον άνεμο. Ο συνδυασμός του ραντάρ με οπτικά δεδομένα ενισχύει την ακρίβεια και οι επερχόμενοι αισθητήρες ραντάρ υψηλής ανάλυσης έχουν δυνατότητες για μετασχηματιστική χαρτογράφηση της άνθισης. Η ενσωμάτωση πολλαπλών αισθητήρων και οι προηγμένοι αλγόριθμοι προσφέρουν δυνατότητες για τη βελτίωση της ανίχνευσης της άνθισης, ιδίως σε πολύπλοκα υδάτινα περιβάλλοντα.

'''Συμπέρασμα'''

Η τηλεπισκόπηση αναγνωρίζεται ως ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε παγκόσμιο επίπεδο, προσφέροντας ενημερώσεις σχεδόν σε πραγματικό χρόνο σε σύγκριση με τις παραδοσιακές δειγματοληψίες πεδίου. Η ενσωμάτωση δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων βοηθά στην άμβλυνση περιορισμών όπως οι καιρικές συνθήκες και η συχνότητα των δεδομένων. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην ποιότητα των δεδομένων και στις δυνατότητες των αισθητήρων ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της τηλεπισκόπησης. Η μελλοντική τηλεπισκόπηση με ραντάρ και LiDAR θα επωφεληθεί από δεδομένα πολλαπλών συχνοτήτων και πολώσεων, σε συνδυασμό με οπτικά δεδομένα για βελτιωμένη ακρίβεια. Οι προηγμένοι αισθητήρες LiDAR σε πλατφόρμες UAV υπόσχονται οικονομικά αποδοτική απόκτηση δεδομένων.

[[category:ΔΠΜΣ ]]

Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση

2024-03-03T21:05:11Z

Demoagr: Νέα σελίδα με ''''Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπ...'

'''Τηλεπισκόπηση για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού: μια ανασκόπηση'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remote sensing for mapping algal blooms in freshwater lakes: a review ''

'''Συγγραφείς:''' Silvia Beatriz Alves Rolim, Bijeesh Kozhikkodan Veettil, Antonio Pedro Vieiro, Anita Baldissera Kessler & Clóvis Gonzatti

'''Πηγή:'''https://doi.org/10.1007/s11356-023-25230-2

'''Περίληψη'''

Πολλές λίμνες γλυκού νερού παγκοσμίως παρουσιάζουν επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών, ιδίως κυανοβακτηριακών, οι οποίες θέτουν σε κίνδυνο τη δημόσια υγεία και τα οικοσυστήματα. Η πρόβλεψη, η έγκαιρη ανίχνευση και η παρακολούθηση αυτών των ανθίσεων είναι ζωτικής σημασίας για τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεών τους. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει ένα αποτελεσματικό μέσο για την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών χωρικά και χρονικά. Διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών, εναέριων και UAV συστημάτων, έχουν χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση δεδομένων και την οικονομικά αποδοτική παρακολούθηση των ανθίσεων. Το παρόν έγγραφο παρέχει μια επικαιροποιημένη επισκόπηση των πλατφορμών τηλεπισκόπησης, των τύπων δεδομένων και των αλγορίθμων για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι πρόσφατες εξελίξεις, ιδίως στους αισθητήρες που τοποθετούνται σε UAV, έχουν φέρει επανάσταση στην παρακολούθηση της ποιότητας των υδάτων. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βασίζονται στην Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), έχουν σημειώσει σημαντικές βελτιώσεις, προσφέροντας βελτιωμένες δυνατότητες πρόβλεψης της άνθισης των φυκών. Οι εξελίξεις αυτές αναμένεται να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων του ευτροφισμού στο μέλλον, συμβάλλοντας στην καλύτερη διαχείριση του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας.

'''1.Εισαγωγή'''
Το φυτοπλαγκτόν, ζωτικής σημασίας συστατικά των οικοσυστημάτων γλυκού νερού, επηρεάζεται από τα αυξημένα επίπεδα θρεπτικών ουσιών, οδηγώντας σε επιβλαβείς ανθίσεις φυκών (HAB) με δυσμενείς επιπτώσεις στην ποιότητα των υδάτων και την υδρόβια βιοποικιλότητα. Τα κυανοβακτήρια, ανθεκτικά στις δυσμενείς συνθήκες, είναι ιδιαίτερα γνωστά για το σχηματισμό ανθίσεων. Ο συνδυασμός του εμπλουτισμού με θρεπτικά συστατικά και της κλιματικής αλλαγής εντείνει τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των HABs σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η ανίχνευση και η παρακολούθηση των ανθίσεων των φυκών είναι απαραίτητες για την προστασία των υδάτινων οικοσυστημάτων και της δημόσιας υγείας. Διάφορες τεχνικές, που κυμαίνονται από ταχείες μεθόδους επιτόπιας διαλογής έως την εξελιγμένη φασματομετρία μάζας, βοηθούν στον εντοπισμό των ανθίσεων και στην αξιολόγηση των επιπέδων τοξινών. Η τηλεπισκόπηση, ιδίως η δορυφορική τεχνολογία, παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες. Οι πολυφασματικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση των αλλαγών στο χρώμα του νερού που σχετίζονται με τις ανθίσεις, ενώ οι υπερφασματικοί αισθητήρες προσφέρουν αυξημένη φασματική ανάλυση για την ταυτοποίηση συγκεκριμένων ειδών με βάση μοναδικές υπογραφές χρωστικών ουσιών. Η παρούσα ολοκληρωμένη ανασκόπηση αξιολογεί την αποτελεσματικότητα των τεχνικών τηλεπισκόπησης, λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές πλατφόρμες (διαστημικές, εναέριες, UAV) και τύπους δεδομένων (οπτικά, ραντάρ, LiDAR) για την ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς κάθε προσέγγισης, τονίζοντας τη σημασία της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με άλλες μεθόδους παρακολούθησης για τη βελτίωση της κατανόησης και της διαχείρισης της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

''Παρακολούθηση της άνθισης των φυκών και η οικοπεριβαλλοντική σημασία της''

Η έγκαιρη ανίχνευση και η ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκών είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική διαχείριση των πόρων γλυκού νερού και τον μετριασμό των δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων των μικροοργανισμών που προκαλούν την άνθιση. Οι επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών αποτελούν σημαντική απειλή για τη βιοποικιλότητα των γλυκών υδάτων, γεγονός που καθιστά αναγκαία την περαιτέρω έρευνα, ιδίως όσον αφορά τις μεθόδους έγκαιρης ανίχνευσης. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει διάφορες τεχνικές για την πρόβλεψη, την ανίχνευση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού, βοηθώντας τους περιβαλλοντικούς διαχειριστές και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων να σχεδιάσουν προληπτικά μέτρα και να μετριάσουν τις αρνητικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα.

Η πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών μπορεί να βασίζεται στις συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α ή σε άλλες μεταβλητές ποιότητας του νερού, όπως ο φώσφορος. Για να ενισχυθεί η ακρίβεια της πρόβλεψης, πρέπει να διερευνηθούν διεξοδικά παράγοντες όπως η δυναμική των θρεπτικών ουσιών, η υδρολογία, οι κλιματικές αλλαγές και τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής. Οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης, συμπεριλαμβανομένων των γενετικών αλγορίθμων, των εμπειρικών μοντέλων και των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, έχουν δείξει ότι υπόσχονται την πρόβλεψη της άνθισης των φυκιών με βάση περιβαλλοντικές παραμέτρους, ορισμένες από τις οποίες μπορούν να εκτιμηθούν με τη χρήση τηλεπισκόπησης. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια ισχυρή προσέγγιση για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε μεγάλες χωρικές κλίμακες, αξιοποιώντας πολυφασματικούς και υπερφασματικούς αισθητήρες σε δορυφόρους, αεροσκάφη ή UAV.

Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν φασματικές υπογραφές που σχετίζονται με τις χρωστικές ουσίες των φυκών, βοηθώντας στον εντοπισμό και την ανάλυση της δυναμικής της άνθισης των φυκών.Οι εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης έχουν διευκολύνει την ανάπτυξη αλγορίθμων για την ανίχνευση, χαρτογράφηση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκών, ενισχύοντας την κατανόηση των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης της άνθισης των φυκών περιλαμβάνουν μετρήσεις πεδίου και εργαστηριακές αναλύσεις, αλλά πρόσφατες μελέτες έχουν αναδείξει τη σημασία της χωρικής μεταβλητότητας στην ανάπτυξη της άνθισης. Η παρακολούθηση τυπικά εξελίσσεται μέσω των φάσεων πριν από την άνθιση, της ανάπτυξης, της άνθισης και της αποσύνθεσης, με κάθε φάση να παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις και ευκαιρίες για μετρήσεις και ανάλυση. Οι in situ μέθοδοι, όπως ο φθορίζων in situ υβριδισμός (FISH) και η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), επιτρέπουν την ανίχνευση σε επίπεδο γένους των οργανισμών που παράγουν άνθιση, βοηθώντας τις προσπάθειες οικολογικής διαχείρισης.

Οι ανθίσεις φυκών αποτελούν σημαντική οικολογική απειλή παγκοσμίως, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση και συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι είναι εντάσεως εργασίας, η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση λόγω της επεκτασιμότητάς της, της συλλογής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και των δυνατοτήτων μακροχρόνιας παρακολούθησης. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης από διάφορες πλατφόρμες και οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας έχουν συμβάλει καθοριστικά στην πρόβλεψη, ανίχνευση και παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε πόρους γλυκού νερού, συμβάλλοντας στην κατανόηση και τη διαχείριση αυτών των φαινομένων.

''Τηλεπισκόπηση για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών''

Η τηλεπισκόπηση, τόσο από διαστημικές όσο και από εναέριες πλατφόρμες, έχει αναδειχθεί σε πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση του φυτοπλαγκτού, κυρίως μέσω υποκατάστατων όπως η χλωροφύλλη-α και η φυκοκυανίνη. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την αποτελεσματική παρατήρηση των ανθίσεων του φυτοπλαγκτού μέσω της ανίχνευσης αλλαγών στη φασματική ανάκλαση. Πέρα από την παρακολούθηση των μεταβολών του επιφανειακού χρώματος στα υδάτινα σώματα, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούν επίσης την οπισθοσκεδαζόμενη μικροκυματική ακτινοβολία και τα θερμικά δεδομένα για την ανίχνευση ανθίσεων φυκών. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των ανθίσεων φυτοπλαγκτού καταδείχθηκαν ήδη από τη δεκαετία του 1970. Έκτοτε, οι εξελίξεις στην τεχνολογία τηλεπισκόπησης έχουν επιτρέψει την οικονομικά αποδοτική, μακροπρόθεσμη παρατήρηση των ανθίσεων φυκών με εκτεταμένη χωρική κάλυψη και αυξημένη συχνότητα. Η προσέγγιση αυτή προσφέρει ένα ολοκληρωμένο μέσο για τη μελέτη της δυναμικής του φυτοπλαγκτού και των περιβαλλοντικών επιπτώσεών του.

''Πλατφόρμες τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει διάφορες πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων επίγειων, διαστημικών και εναέριων συστημάτων, για την αποτελεσματική παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες γλυκού νερού. Ωστόσο, η ακρίβεια χαρτογράφησης σε μικρότερα υδάτινα σώματα επηρεάζεται από τη χωρική ανάλυση των δεδομένων των διαστημικών αισθητήρων. Ο συνδυασμός αεροφωτογραφιών με δορυφορικές εικόνες αποτελεί πρακτική από τη δεκαετία του 1970 για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκιών. Οι συνεχείς εξελίξεις στην τεχνολογία της τηλεπισκόπησης, ιδίως η ανάπτυξη αισθητήρων και η ενσωμάτωση σε υφιστάμενες και αναδυόμενες πλατφόρμες, όπως τα UAV και τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη, συμβάλλουν στη συνεχή εξέλιξη και βελτίωσή της.

''Επίγειες πλατφόρμες και πλατφόρμες πλοίου για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι επίγειες πλατφόρμες που είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες προσφέρουν λεπτομερείς πληροφορίες για την επιφάνεια της γης, χρησιμεύοντας ως επίγεια δεδομένα αλήθειας για την επικύρωση των δεδομένων των αερομεταφερόμενων ή διαστημικών αισθητήρων. Οι πλατφόρμες αυτές μπορούν να φέρουν φορητές κάμερες, κάμερες ιστού και φασματοραδιόμετρα. Για παράδειγμα, οι Free et al. χρησιμοποίησαν δεδομένα από το WISPstation, ένα αυτόνομο φασματοραδιόμετρο πάνω από το νερό, για να αξιολογήσουν τις τάσεις της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α στη λίμνη Trasimeno της Ιταλίας. Παρόμοιοι αισθητήρες του WISPstation είχαν χρησιμοποιηθεί προηγουμένως σε διάφορες ευρωπαϊκές τοποθεσίες από τους Free et al. για την ποσοτικοποίηση της χλωροφύλλης-α. Επιπλέον, πρόσφατα χρησιμοποιήθηκαν επίγειοι αισθητήρες για την εκτίμηση μεταβλητών της ποιότητας του νερού και τη διενέργεια παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε πραγματικό χρόνο.

''Αερομεταφερόμενες πλατφόρμες για την τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών''

Οι εναέριες πλατφόρμες χρησιμοποιούνται για τη λήψη δεδομένων υψηλής ανάλυσης σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές και ήταν οι μοναδικές πλατφόρμες τηλεπισκόπησης μαζί με τους επίγειους αισθητήρες πριν από τη διάθεση δορυφορικών εικόνων. Οι διάφορες εναέριες πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή δεδομένων τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν αεροπλάνα, αερόστατα, χαρταετούς και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV). Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία UAV έχει εξελιχθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε να μπορεί να μεταφέρει αισθητήρες LiDAR.

''Αεροπλάνα και ελικόπτερα/ balloons and kites/ drones/ διαστημικές πλατφόρμες''

Οι παραδοσιακές εναέριες πλατφόρμες, όπως τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα που είναι εξοπλισμένα με κάμερες και αισθητήρες, καταγράφουν αεροφωτογραφίες και δεδομένα LiDAR από τις επιφάνειες γης. Οι ρυθμίσεις του υψομέτρου επιτρέπουν τον έλεγχο της χωρικής ανάλυσης, με τα χαμηλότερα υψόμετρα να παρέχουν εικόνες υψηλότερης ανάλυσης. Εκτός από τις αεροφωτογραφίες RGB, τα αεροπλάνα μπορούν πλέον να λαμβάνουν πολυφασματικές εικόνες και εικόνες ραντάρ. Τα υπερφασματικά δεδομένα που λαμβάνονται από αεροπλάνα είναι ζωτικής σημασίας για τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών, με το αερομεταφερόμενο φασματόμετρο απεικόνισης ορατού/υπέρυθρου (AVIRIS) να φημίζεται για τις ευρείες εφαρμογές του, συμπεριλαμβανομένης της φασματικής διάκρισης των ανθίσεων των φυκών. Οι υπερφασματικές εικόνες AVIRIS, οι οποίες παρέχονται από το USGS, έχουν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες μελέτες, όπως η τηλεπισκόπηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων σε εσωτερικά ύδατα, με παράδειγμα τους Kudela et al. (2015) στην έρευνά τους στη λίμνη Pinto της Καλιφόρνιας.

Διάφοροι τύποι αερομεταφερόμενων πλατφορμών τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται για την απόκτηση εναέριων δεδομένων σε περιβαλλοντικές μελέτες, συμπεριλαμβανομένων μπαλονιών, χαρταετών, μη επανδρωμένων αεροσκαφών και μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV). Τα αερόστατα και οι χαρταετοί, αν και ιστορικά σημαντικοί στην πρώιμη αεροφωτογράφηση, χρησιμοποιούνται σπάνια σήμερα λόγω της ασταθούς πτήσης και της απρόβλεπτης τροχιάς τους. Ωστόσο, προσφέρουν οικονομικά αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις για την απόκτηση δεδομένων σε σύγκριση με τα αεροπλάνα. Αντίθετα, τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη και τα UAV έχουν αναδειχθεί ως ισχυρά εργαλεία για τη συλλογή εναέριων δεδομένων, προσφέροντας ευελιξία στην απόκτηση πολυφασματικών, υπερφασματικών, ραντάρ και LiDAR εικόνων. Παρέχουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης με χαμηλότερο κόστος, γεγονός που τα καθιστά πλεονεκτικά για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών. Παρά τα πλεονεκτήματά τους, υπάρχουν προκλήσεις, όπως οι περιορισμοί του ωφέλιμου φορτίου και η μεταβλητότητα της ανάλυσης των εικόνων με βάση τις παραμέτρους της πτήσης. Παρ' όλα αυτά, οι δυνατότητές τους στη φιλοξενία υπερφασματικών αισθητήρων τους καθιστούν αποτελεσματικούς για την ανίχνευση διαφόρων παραμέτρων σε περιβάλλοντα γλυκού νερού.

Αντίθετα, οι διαστημικές πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων και των διαστημικών λεωφορείων, προσφέρουν ευρεία κάλυψη και υψηλή χρονική ανάλυση, φέρνοντας επανάσταση στην τηλεπισκόπηση από τη δεκαετία του 1970.

Οι διαστημικές πλατφόρμες όπως οι Landsat, Sentinel, SPOT, IRS και CBERS παρέχουν ραδιομετρικά βαθμονομημένους αισθητήρες και προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως η μεγάλη περιοχή κάλυψης, η χρονική ανάλυση και η αποδοτικότητα κόστους.Οι κόκκινες και πορτοκαλί ζώνες των αισθητήρων όπως οι Sentinel-2 και Sentinel-3 έχουν βελτιώσει την ανίχνευση της άνθισης των φυκών.Οι εμπορικές πλατφόρμες όπως το WorldView προσφέρουν δεδομένα υψηλής ανάλυσης, αν και με υψηλότερο κόστος, ενώ πλατφόρμες όπως το MODIS παρέχουν δεδομένα χαμηλότερης ανάλυσης κατάλληλα για μακροχρόνια χαρτογράφηση και ανάλυση χρονοσειρών της άνθισης των φυκιών.Συνολικά, αυτές οι εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις εφαρμογές τηλεπισκόπησης, βοηθώντας στην ανίχνευση, παρακολούθηση και ανάλυση της άνθισης των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκών υδάτων.

''Τύποι δεδομένων''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών βασίζεται στην ανίχνευση των μεταβολών του χρώματος του νερού που προκαλούνται από τις χρωστικές ουσίες των φυκών, οι οποίες παρατηρούνται μέσω οπτικών αισθητήρων σε αεροσκάφη, δορυφόρους ή UAV. Χρησιμοποιούνται συνήθως δορυφορικοί αισθητήρες όπως οι Landsat-8 OLI, Sentinel-2A/B και Sentinel-3A/B, αλλά οι διαφορές στη χωρική, φασματική και χρονική ανάλυση απαιτούν προσεκτική προεπεξεργασία για ακριβή ανάλυση. Οι τύποι δεδομένων περιλαμβάνουν οπτικά (πολυφασματικά, υπερφασματικά), LiDAR και ραντάρ. Παρά τις ασυνέπειες στην ανάλυση μεταξύ των αισθητήρων, παραμένουν ζωτικής σημασίας για την παρακολούθηση και τη μελέτη των ανθίσεων των φυκών στα οικοσυστήματα γλυκού νερού.

''Οπτικά δεδομένα''

Οι οπτικές εικόνες, οι οποίες προέρχονται από εναέριες, διαστημικές ή UAV πλατφόρμες, χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα για την άνθιση των φυκιών στα γλυκά νερά. Η προτίμηση αυτή απορρέει από την αποτελεσματικότητα των οπτικών εικόνων στην καταγραφή των μεταβολών του χρώματος στο ανοιχτό νερό κατά τη διάρκεια της άνθισης των φυκών, μια βασική παράμετρος σε τέτοιες μελέτες. Τα οπτικά δεδομένα είναι διαθέσιμα σε πολυφασματικές μορφές, όπως το Sentinel-2 MSI και το Landsat8 OLI, ή σε υπερφασματικές μορφές, όπως το AVIRIS και το EO-1 Hyperion.

''Πολυφασματικοί αισθητήρες''

Τα πολυφασματικά δεδομένα, όπως τα δεδομένα Landsat (TM, ETM + , OLI), χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα της άνθισης των φυκιών στα γλυκά νερά λόγω της ευκολίας τοποθέτησής τους σε εναέριες και διαστημικές πλατφόρμες σε σύγκριση με τους υπερφασματικούς αισθητήρες. Αυτά τα σύνολα δεδομένων, είναι καίριας σημασίας για την ανίχνευση κυανοβακτηριακών και άλλων ανθίσεων φυκών με βάση τις φασματικές ιδιότητες ανάκλασης. Τα επίγεια φασματοραδιόμετρα όπως το FieldSpec (Bangyi et al., 2013) και τα δορυφορικά δεδομένα όπως το Dubaisat-1 (Ali et al., 2013) συμβάλλουν στην εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων. Πρόσφατες μελέτες, παρουσιάζουν τη συνδυασμένη χρήση διαστημικών πολυφασματικών δεδομένων (Sentinel-2 MSI, Landsat-8 OLI) και εικόνων UAV (Octocopter Atyges FV8, Rededge Micasense) για την ολοκληρωμένη παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών. Το Σχήμα 1 απεικονίζει μια περίπτωση χαρτογράφησης της άνθισης των φυκιών στη νότια Βραζιλία με τη χρήση δεδομένων Landsat-8.

''Υπερφασματικοί αισθητήρες''

Οι υπερφασματικές συσκευές απεικόνισης προσφέρουν σημαντικές δυνατότητες για την ανίχνευση της άνθισης των φυκιών και διαφόρων παραμέτρων ποιότητας του νερού, όπως τα νιτρικά και η θολότητα. Ενώ τα πολυφασματικά δεδομένα δυσκολεύονται να διακρίνουν τα γένη των κυανοβακτηρίων λόγω των ελάχιστων φασματικών διαφορών στις τοξίνες και τις χρωστικές τους, οι υπερφασματικές εικόνες επιτυγχάνουν λεπτομερή ανίχνευση, ακόμη και σε επίπεδο είδους, ενισχύοντας την ακρίβεια, ιδίως σε σενάρια χαμηλής συγκέντρωσης φυκιών. Αν και τα διαστημικά υπερφασματικά δεδομένα παραμένουν περιορισμένα, οι αερομεταφερόμενες πλατφόρμες όπως το HICO και το AVIRIS χρησιμοποιούνται εκτενώς. Περαιτέρω εξελίξεις περιλαμβάνουν την ανάπτυξη υπερφασματικών αισθητήρων για UAV. Οι προγραμματισμένες εκτοξεύσεις, όπως ο αισθητήρας PACE το 2024, αναμένεται να μεταμορφώσουν την έρευνα για την άνθιση των φυκών. Πρόσφατες μελέτες, όπως των Legleiter et al. (2022), καταδεικνύουν τη διάκριση σε επίπεδο είδους των κυανοβακτηριακών ανθίσεων με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Ειδικότερα, οι Johansen et al. (2019) πρότειναν έναν αποτελεσματικό συνδυασμό υπερφασματικών ζωνών για δορυφορικούς αισθητήρες όπως ο HABSat-1, που μοιάζει πολύ με τις υπερφασματικές αερομεταφερόμενες εικόνες CASI, παρουσιάζοντας πολλά υποσχόμενες εξελίξεις στον τομέα.

''Σύγχυση μεταξύ πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων''

Αρκετές μελέτες έχουν διερευνήσει τη συγχώνευση πολυφασματικών και υπερφασματικών δεδομένων για τη βελτίωση της παρακολούθησης της άνθισης των φυκών σε λίμνες, με τους Chang et al. (2014) να χρησιμοποιούν ολοκληρωμένες τεχνικές συγχώνευσης δεδομένων για να συνδυάσουν υπερφασματικά δεδομένα MERIS με πολυφασματικά δεδομένα Landsat και MODIS για την παρακολούθηση της άνθισης μικροκυστίνης στη λίμνη Erie. Η τεχνολογία LiDAR έχει εμφανιστεί για την ανίχνευση της άνθισης των φυκών ανά είδος, με τους Grishin et al. (2016) να χρησιμοποιούν λέιζερ Raman τοποθετημένο σε σκάφη για την παρακολούθηση του φθορισμού της χλωροφύλλης στον ταμιευτήρα Gorky. Το αερομεταφερόμενο LiDAR αποδεικνύεται οικονομικά αποδοτικό για την ολοκληρωμένη ανάλυση της στήλης νερού, βοηθώντας στον εντοπισμό γενών που παράγουν άνθιση, όπως το Microcystis και το Planktothrix. Οι εικόνες ραντάρ, ιδίως το SAR, αντισταθμίζουν τους περιορισμούς των οπτικών εικόνων λόγω της κάλυψης από σύννεφα, με τους Wang et al. (2015, 2017) να αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητά τους στην ανίχνευση κυανοβακτηριακών αποχρωματισμών σε εσωτερικές λίμνες. Τα συνδυασμένα οπτικά δεδομένα και δεδομένα ραντάρ έχουν διευκολύνει την επιτυχή μακροπρόθεσμη παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών, ενώ τα δεδομένα SAR επεκτείνονται πέρα από τις κυανοβακτηριακές ανθίσεις για την ανίχνευση υδρόβιων φυτών, όπως τα μακροφύκη.

''Αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας για τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκιών από δεδομένα τηλεπισκόπησης''

Πολλοί αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας χρησιμοποιούνται σε διάφορους τύπους εικόνων (οπτικές, LiDAR, ραντάρ) για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε λίμνες γλυκού νερού. Οι οπτικές εικόνες, ιδιαίτερα, χρησιμοποιούν ποικίλες μεθόδους για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α ή φυκοκυανίνης, χρησιμοποιώντας συχνά αριθμητικούς αλγορίθμους ζωνών που βασίζονται στα μέγιστα απορρόφησης χρωστικών ουσιών. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης της άνθισης των φυκών, που χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα ή μοντέλα νευρωνικών δικτύων, βασίζονται στις μεταβολές των σημάτων φασματικής ακτινοβολίας ή ανάκλασης που καταγράφονται από δορυφορικούς αισθητήρες, και συσχετίζονται με συγκεκριμένα μέτρα όπως οι συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α. Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας οπτικών εικόνων κατηγοριοποιούνται σε γενικές γραμμές ως εμπειρικές (καθοδηγούμενες από δεδομένα) ή φυσικές λύσεις, με τις μεθόδους παλινδρόμησης και τα νευρωνικά δίκτυα να εμπίπτουν στην πρώτη κατηγορία και τις μεθόδους αναλογίας ζωνών και τα μοντέλα μεταφοράς ακτινοβολίας στη δεύτερη.

''Μέθοδοι οπτικής επεξεργασίας εικόνων για την παρακολούθηση των ανθίσεων φυκών''

Το κείμενο εξετάζει την εφαρμογή μεθόδων οπτικής επεξεργασίας εικόνας για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού. Επισημαίνει τη χρήση οπτικών δεδομένων, όπως οι σειρές Landsat, για την πρόβλεψη των ανθίσεων και τονίζει τη σημασία των δεδομένων υψηλής φασματικής και χωρικής ανάλυσης για την ακρίβεια. Οι μέθοδοι αναλογίας ζωνών ανάκλασης και φασματικού δείκτη χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές τηλεπισκόπησης, συμπεριλαμβανομένης της ανίχνευσης ανθίσεων φυκών. Η οπτική επεξεργασία απαιτεί συχνά προεπεξεργασία, όπως η ατμοσφαιρική διόρθωση. Οι παράγοντες που παράγουν χρώμα στις ανθίσεις μπορούν να προσδιοριστούν με τη χρήση φασματικής αποσύνθεσης, αλλά η επικύρωση είναι δύσκολη. Για την εκτίμηση της χλωροφύλλης-α χρησιμοποιούνται μοντέλα παλινδρόμησης, ανάλυση εμπειρικών δεδομένων και ημι-αναλυτικοί αλγόριθμοι. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, όπως τα δίκτυα πυκνότητας μίξης (MDN), υπόσχονται ακριβή εκτίμηση της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων.

''Επεξεργασία εικόνας Radar και Lidar- Σύγκριση''

Οι τεχνικές επεξεργασίας εικόνας LiDAR και ραντάρ προσφέρουν διαφορετικές προσεγγίσεις για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκιών σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Η τεχνολογία LiDAR επιτρέπει τη σκιαγράφηση του προφίλ της ανώτερης υδάτινης στήλης από την επιφάνεια, επιτρέποντας την ανίχνευση κατακόρυφων προφίλ οπτικής οπισθοσκέδασης από σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παράγονται από μικροοργανισμούς άνθισης φυκών. Μελέτες όπως οι Palmer κ.ά. (2013) και Grishin κ.ά. (2016) έχουν χρησιμοποιήσει LiDAR, συμπεριλαμβανομένου του LiDAR υπεριώδους φθορισμού (UFL) και του συμπαγούς LiDAR Raman, για την εκτίμηση παραμέτρων ποιότητας νερού και τη χαρτογράφηση ανθίσεων φυκών σε λίμνες και ταμιευτήρες. Η επεξεργασία των δεδομένων LiDAR περιλαμβάνει τμηματοποίηση, βαθμονόμηση και εκτίμηση βάθους για τον ακριβή χαρακτηρισμό της κατανομής των γενών κυανοβακτηρίων. Από την άλλη πλευρά, η απεικόνιση με ραντάρ, ιδίως με ραντάρ συνθετικού ανοίγματος (SAR), παρέχει δεδομένα ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες, κατάλληλα για την παρακολούθηση των γλυκών υδάτων. Οι Wang et al. (2015, 2017) χρησιμοποίησαν εικόνες SAR για τη χαρτογράφηση της άνθισης των φυκών, χρησιμοποιώντας μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών και τεχνικές ταξινόμησης με επίβλεψη για τον εντοπισμό περιοχών άνθισης. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα του SAR βασίζεται στη διάκριση των σκοτεινών περιοχών που προκαλούνται από ανθίσεις από εκείνες που οφείλονται σε άλλους παράγοντες, όπως οι άνεμοι χαμηλής ταχύτητας, γεγονός που απαιτεί περαιτέρω προσπάθειες επικύρωσης και μοντελοποίησης. Παρά τις δυνατότητές της, η τηλεπισκόπηση με ραντάρ δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως για τις μελέτες της άνθισης των φυκών του γλυκού νερού, γεγονός που αναδεικνύει τις ευκαιρίες για μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη στον τομέα αυτό.

'''Μελλοντικές προκλήσεις'''

Η τηλεπισκόπηση της άνθισης των φυκών σε λίμνες γλυκού νερού αντιμετωπίζει αρκετές μελλοντικές προκλήσεις, που περιλαμβάνουν φασματικούς, χωρικούς και ραδιομετρικούς περιορισμούς ανάλυσης. Η ανίχνευση της φυκοκυανίνης, ζωτικής σημασίας για τη χαρτογράφηση των κυανοβακτηριακών ανθίσεων, παρουσιάζει δυσκολίες λόγω των φασματικών ιδιοτήτων της και της επικάλυψης με την απορρόφηση της χλωροφύλλης-α. Τα οπτικά δεδομένα μέσης ανάλυσης, όπως τα Landsat και Sentinel-2, προσφέρουν περιορισμένη χρονική ανάλυση, εμποδίζοντας την παρακολούθηση δυναμικών ανθίσεων, γεγονός που επιδεινώνεται από την ανάγκη για ακριβείς αλγόριθμους ατμοσφαιρικής διόρθωσης. Επιπλέον, η επικύρωση των προϊόντων, η εκτίμηση της τοξικότητας, η κατακόρυφη μεταβλητότητα και οι μεταβολές των οπτικών ιδιοτήτων θέτουν σημαντικά εμπόδια. Ενώ το LiDAR παρέχει πληροφορίες για τις κατακόρυφες κατανομές της άνθισης, το βάθος διείσδυσής του είναι περιορισμένο στις βαθύτερες λίμνες. Αντίθετα, η SAR, η οποία δεν χρησιμοποιείται επαρκώς σε μελέτες γλυκών υδάτων, υπόσχεται πολλά, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις όπως τα τεχνουργήματα που προκαλούνται από τον άνεμο. Ο συνδυασμός του ραντάρ με οπτικά δεδομένα ενισχύει την ακρίβεια και οι επερχόμενοι αισθητήρες ραντάρ υψηλής ανάλυσης έχουν δυνατότητες για μετασχηματιστική χαρτογράφηση της άνθισης. Η ενσωμάτωση πολλαπλών αισθητήρων και οι προηγμένοι αλγόριθμοι προσφέρουν δυνατότητες για τη βελτίωση της ανίχνευσης της άνθισης, ιδίως σε πολύπλοκα υδάτινα περιβάλλοντα.

'''Συμπέρασμα'''

Η τηλεπισκόπηση αναγνωρίζεται ως ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση της άνθισης των φυκών σε παγκόσμιο επίπεδο, προσφέροντας ενημερώσεις σχεδόν σε πραγματικό χρόνο σε σύγκριση με τις παραδοσιακές δειγματοληψίες πεδίου. Η ενσωμάτωση δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων βοηθά στην άμβλυνση περιορισμών όπως οι καιρικές συνθήκες και η συχνότητα των δεδομένων. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην ποιότητα των δεδομένων και στις δυνατότητες των αισθητήρων ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της τηλεπισκόπησης. Η μελλοντική τηλεπισκόπηση με ραντάρ και LiDAR θα επωφεληθεί από δεδομένα πολλαπλών συχνοτήτων και πολώσεων, σε συνδυασμό με οπτικά δεδομένα για βελτιωμένη ακρίβεια. Οι προηγμένοι αισθητήρες LiDAR σε πλατφόρμες UAV υπόσχονται οικονομικά αποδοτική απόκτηση δεδομένων.

[[category:ΔΠΜΣ ]]

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:59:48Z

Demoagr:

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:53:24Z

Demoagr:

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:53:09Z

Demoagr:

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:52:14Z

Demoagr:

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:52:03Z

Demoagr:

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:47:25Z

Demoagr:

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:47:13Z

Demoagr:

Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)

2024-03-03T20:46:19Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remotely Sensing the Source and Transport of Marine Plastic Debris in Bay Islands of Honduras (Caribbean Sea)''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Kikaki, Konstantinos Karantzalos, Caroline A. Power and Dionysios E. Raitsos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.3390/rs12111727

'''Περίληψη'''

Η παρουσία πλαστικών στους ωκεανούς αναδεικνύεται ως σοβαρή απειλή για την υγεία και το οικοσύστημα. Η έρευνα εκτιμά την αποτελεσματικότητα της δορυφορικής παρακολούθησης με υψηλή ανάλυση πάνω από τα Bay Islands και τον Κόλπο της Ονδούρας για την ανίχνευση πλαστικών. Με δεδομένα in situ, επιβεβαιώνεται η παρουσία πλαστικών, ενώ παρατηρούνται τροχιές και εντοπίζονται οι πηγές αυτης της μεταφοράς. Η κυκλοφορία των πλαστικών, κυρίως από ποταμούς της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, επηρεάζεται από τα θαλάσσια ρεύματα, με μέση ταχύτητα 6 χιλιομέτρων ανά ημέρα. Παρατηρείται διασπορά των πλαστικών, αντανακλώντας την περιοχική θαλάσσια κυκλοφορία. Η μελέτη υπογραμμίζει τον ρόλο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης ως αποτελεσματικού εργαλείου για την παρακολούθηση και τον προσδιορισμό πηγών πλαστικών στα θαλάσσια περιβάλλοντα, ενισχύοντας τις προσπάθειες παγκόσμιας διαχείρισης των ωκεανών.

''' 1.Εισαγωγή'''

Τα πλαστικά σκουπίδια αποτελούν σημαντικό ζήτημα στη θαλάσσια ρύπανση με πιθανές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου και του οικοσυστήματος. Οι παγκόσμιες εκτιμήσεις για τα μικροπλαστικά κυμαίνονται από 93.000 έως 236.000 μετρικούς τόνους για το 2014 και το Great Pacific Garbage Patch αυξάνεται.Τα πλαστικά σκουπίδια που βρίσκονται στα ψάρια και στους οργανισμούς της βαθιάς θάλασσας αποτελούν απειλή για τη θαλάσσια ζωή και την ανθρώπινη υγεία. Οι απορροές, οι χρήστες των παραλιών και τα ωκεάνια ρεύματα συμβάλλουν στα θαλάσσια απορρίμματα, ενώ τα ποτάμια απορρίπτουν 1,15 έως 2,41 εκατομμύρια τόνους πλαστικών απορριμμάτων ετησίως. Η αύξηση της παραγωγής πλαστικών και η κακή διαχείριση των πλαστικών αποβλήτων επηρεάζουν άμεσα τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά τους. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση, συμπεριλαμβανομένης της LIDAR και των δεδομένων υψηλής ανάλυσης, μπορεί να παρακολουθεί αποτελεσματικά τα θαλάσσια πλαστικά απορρίμματα σε μεγάλη κλίμακα. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων υψηλής ανάλυσης και επιτόπιων δεδομένων για την ανίχνευση και παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων γύρω από τα νησιά Bay Islands στην Καραϊβική Θάλασσα. Δεδομένα in situ, φασματικές υπογραφές και πολυχρονικές παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά για τον εντοπισμό περιστατικών πλαστικών σκουπιδιών και τη διερεύνηση των πηγών και της δυναμικής κατανομής. Η μελέτη υπογραμμίζει την αποτελεσματικότητα της ταυτόχρονης αξιοποίησης πολλών δορυφορικών παρατηρήσεων τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων και την ενίσχυση των στρατηγικών διαχείρισης.

'''2. Υλικό και Μεθοδολογία'''

''2.1. Δεδομένα παρατήρηρης της γης''

Μεταξύ Ιουνίου 2014 και Δεκεμβρίου 2018, ελήφθησαν συνολικά 125 δεδομένα Landsat-8 (L8) OLI level1T και 340 εικόνες Sentinel-2 (S2) MSI level1C από το U.S. Geological Survey και το Copernicus Hub. Τα δεδομένα για το έτος 2019 συλλέχθηκαν από τα τέλη Αυγούστου έως τον Σεπτέμβριο, και εκείνα με παρουσία σύννεφων άνω του 25% αποκλείστηκαν από την περαιτέρω επεξεργασία. Τα υπόλοιπα δεδομένα υποβλήθηκαν σε ατμοσφαιρική διόρθωση και οι τιμές της επιφανειακής ανάκλασης προέκυψαν χρησιμοποιώντας τον ατμοσφαιρικό επεξεργαστή ACOLITE. Η συγκάλυψη γης και νεφών πραγματοποιήθηκε μέσω λογισμικού συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (QGIS). Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα υψηλής ανάλυσης από την Planet Labs, ΗΠΑ, που περιλαμβάνουν πάνω από 400 εικόνες με χωρική ανάλυση μεταξύ 3 m και 5 m. Από αυτές, 40 εικόνες επεξεργάστηκαν για τη χαρτογράφηση των πλαστικών απορριμμάτων και του Sargassum στην περιοχή μελέτης, χρησιμοποιώντας προ-ατμοσφαιρικά διορθωμένα δεδομένα της Planet για σχολιασμό και υπολογισμό της φασματικής υπογραφής.

''2.2. Επιτόπια στοιχεία / Συλλογή βοηθητικών δεδομένων''

Μεταξύ 2014 και 2019, συλλέχθηκαν επιτόπια δεδομένα μέσω αποστολών με σκάφη και καταδύσεις γύρω από τα νησιά του Κόλπου. Τοπικοί φορείς παρείχαν πρόσθετες πληροφορίες. Η συστηματική καταγραφή δεδομένων σχετικά με τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα και τις εμφανίσεις του φύκους Sargassum χρησίμευσε ως σημείο αναφοράς έναντι των δορυφορικών παρατηρήσεων. Για τα περιστατικά εμφάνισης του Sargassum χρησιμοποιήθηκαν αναφορές από το Εργαστήριο Οπτικής Ωκεανογραφίας της Νότιας Φλόριντα. Μετεωρολογικά δεδομένα και δεδομένα για την κατάσταση της θάλασσας που καλύπτουν την περίοδο 2014-2019, συμπεριλαμβανομένων των βροχοπτώσεων, του ανέμου και των ρευμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας, συσχετίστηκαν με τις πολυχρονικές δορυφορικές παρατηρήσεις και τα συμβάντα υπολειμμάτων. Τα δεδομένα βροχόπτωσης αποκτήθηκαν από το σταθμό La Ceiba, ενώ οι πληροφορίες για τον άνεμο προήλθαν από το Εθνικό Κέντρο Δεδομένων Πλωτών Σημείων και την Πρόβλεψη Παγκόσμιων Ενεργειακών Πόρων της NASA. Τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας ημερήσια δεδομένα ανάλυσης της ωκεάνιας φυσικής από το CMEMS.

''2.3 Ανίχνευση και διάκριση πλωτών πλαστικών απορριμμάτων και Sargassum''

Η μελέτη περιελάμβανε τη συλλογή και τον σχολιασμό πολυάριθμων δορυφορικών εικόνων από διάφορες αποστολές, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα αναφοράς πολυχρονικές επιτόπιες παρατηρήσεις. Μέσω χειροκίνητης ψηφιοποίησης στην οθόνη από ειδικούς στην ερμηνεία φωτογραφιών σε περιβάλλον Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών, σημειώθηκαν τα πλαστικά απορρίμματα και οι κηλίδες Sargassum. Τα πλαστικά κατηγοριοποιήθηκαν περαιτέρω με βάση την παρατηρούμενη πυκνότητα σε "πυκνά", "μεσαία" και "αραιά". Ψηφιοποιήθηκαν συνολικά περίπου 1500 εικονοστοιχεία πυκνών, 3200 εικονοστοιχεία μεσαίων και 5000 εικονοστοιχεία αραιών πλαστικών. Από τα δορυφορικά δεδομένα εξήχθησαν τιμές ανάκλασης από περίπου 1600 εικονοστοιχεία που περιείχαν παρατηρήσεις καθαρών υλικών για τον υπολογισμό φασματικών υπογραφών για πλαστικά συντρίμμια και Sargassum. Παρά τις ποικίλες καιρικές και ωκεάνιες συνθήκες, οι ατμοσφαιρικές διορθώσεις και οι εκτιμήσεις των φασματικών υπογραφών διευκόλυναν την αποτελεσματική ανίχνευση των υπολειμάτων και τη διάκριση από άλλα πλωτά αντικείμενα. Η παρουσία σύννεφων, ωστόσο, αποτέλεσε σημαντική πρόκληση για την ανίχνευση πλαστικών υπολειμάτων.

''2.4 Φασματικές υπογραφές''

Καταγράφοντας συστηματικά φασματικές υπογραφές από δορυφορικά πολυφασματικά δεδομένα, τα πλαστικά συντρίμμια και το Sargassum διαφοροποιήθηκαν αποτελεσματικά. Και τα δύο υλικά παρουσίασαν αυξημένη ανάκλαση στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου, αλλά το Sargassum παρουσίασε υψηλότερη κορυφή στο εγγύς υπέρυθρο και μεγαλύτερη απορρόφηση στο βραχύκυμα υπέρυθρο. Αυτό το χαρακτηριστικό βοήθησε στη διαδικασία σχολιασμού. Επιπλέον, το Sargassum εμφάνισε αυξανόμενη ανακλαστικότητα στα ορατά μήκη κύματος, ενώ τα πλαστικά υπολείμματα παρουσίασαν την αντίθετη τάση. Αυτές οι διακριτές οπτικές υπογραφές επιτρέπουν τον ακριβή διαχωρισμό των δύο υλικών.

''2.5. Προσδιορισμός συμβάντων πλαστικών θραυσμάτων''

Εκτός από τα άμεσα επαληθευμένα συμβάντα, επιπλέον περιστατικά θραυσμάτων εντοπίστηκαν μέσω παρατηρούμενων φασματικών υπογραφών, γνωστών χαρακτηριστικών των πλαστικών θραυσμάτων, εντοπισμένου μεγέθους και μοτίβου, επιτυχούς εντοπισμού πολυχρονικών δεδομένων, συσχετισμένων τροχιών με τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας και συσχέτισης με τις εκροές ποταμών και τις βροχοπτώσεις. Η επαλήθευση βασίστηκε σε αυτά τα κριτήρια, διακρίνοντας τα υπολείματα από παρόμοιες δομές της επιφάνειας της θάλασσας, όπως οι συγκλίσεις και τα μέτωπα του θαλάσσιου νερού.

''2.6. Ποσοτικός προσδιορισμός και εντοπισμός πλαστικών απορριμμάτων''

Για την ποσοτικοποίηση των πλαστικών που εντοπίστηκαν, η έκταση κάθε κηλίδας συντριμμιών υπολογίστηκε με βάση τον αριθμό των εικονοστοιχείων και την ανάλυση της δορυφορικής εικόνας. Για την εκτίμηση του βάρους των πλαστικών συντριμμιών ανά εικονοστοιχείο εφαρμόστηκαν προσαρμογές της πυκνότητας των υλικών (πυκνή, μεσαία, αραιή). Η μάζα των πλαστικών προσδιορίστηκε ανά πολύγωνο χρησιμοποιώντας παραδοχές που προέκυψαν από επιτόπιες παρατηρήσεις, υποθέτοντας ένα μέσο πάχος περίπου 30 cm για τα πυκνά πλαστικά, με αποτέλεσμα 5000 τόνους ανά km2. Ενώ οι επιτόπιες και εργαστηριακές παρατηρήσεις προσφέρουν ακρίβεια, τα μοντέλα πρόβλεψης παρέχουν αυτοματοποιημένες, οικονομικά αποδοτικές εκτιμήσεις του βάρους των πλαστικών απορριμμάτων ανά ποταμό με βάση τη διαχείριση των αποβλήτων, την πυκνότητα του πληθυσμού και τα υδρολογικά δεδομένα. Τα εκτιμώμενα μέσω δορυφόρου βάρη συγκρίθηκαν με εκείνα από παγκόσμια μοντέλα πρόβλεψης χρησιμοποιώντας γεωχωρικά δεδομένα και μηνιαίες εκτιμήσεις του μέσου όρου μάζας πλαστικών για κάθε ποταμό.

''2.7. Πιθανή μεροληψία''

Κατά τη διάρκεια των επιτόπιων συλλογών, τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα συχνά αναμειγνύονται με μακροφύκη ή οργανικό υλικό, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διάκριση σε επίπεδο εικονοστοιχείου λόγω της ανάλυσης των δορυφορικών δεδομένων (3 m έως 30 m). Η φασματική ανάμειξη δεν ήταν εφικτή στο πλαίσιο της μελέτης. Ως εκ τούτου, εξετάστηκαν και σχολιάστηκαν μόνο τα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία εντός του εύρους της τυπικής τους απόκλισης. Παρά την ομοιόμορφη εκτίμηση των βαρών για όλα τα συμβάντα, οι εκτιμήσεις αυτές αντιπροσωπεύουν την περιοχή μελέτης, η οποία χαρακτηρίζεται από περιπτώσεις πυκνών πλαστικών μαζών. Οι περιορισμοί της ανάλυσης του δορυφόρου απέτρεψαν τη λεπτομερή διάκριση των πλαστικών από άλλα πλωτά χαρακτηριστικά, τονίζοντας την εστίαση στα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία στην παρούσα μελέτη.

'''3. Αποτελέσματα'''

Κατά τη διάρκεια έξι ετών (2014-2019), δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης από τους δορυφόρους Sentinel-2, Landsat-8 και Planet, μαζί με επιτόπιες παρατηρήσεις, συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά πάνω από τα νησιά του Κόλπου για τον εντοπισμό και την επαλήθευση γεγονότων πλαστικών απορριμμάτων. Η μελέτη κάλυψε μια ευρύτερη περιοχή της Καραϊβικής Θάλασσας, συμπεριλαμβανομένου του νοτιοανατολικού τμήματος του Κόλπου της Ονδούρας και του βόρειου τμήματος της ακτογραμμής της Ονδούρας. Η περίληψη περιγράφει τη διαδικασία εντοπισμού και επαλήθευσης των πλαστικών απορριμμάτων από το διάστημα, τη χωρική κατανομή και την έκτασή τους, τα κύρια χαρακτηριστικά τους, την ανίχνευση των πηγών των απορριμμάτων και τις παρατηρούμενες τροχιές μεταφοράς των επιπλεόντων απορριμμάτων.

''3.1. Ανίχνευση θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από δορυφορικές παρατηρήσεις''

Ο προσδιορισμός των εικονοστοιχείων πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε μέσω της ερμηνείας δορυφορικών δεδομένων από τρεις αποστολές, επιτρέποντας την ανίχνευση των πηγών και των τροχιών μεταφοράς στην περιοχή των Νήσων Κόλπου. Τα πλαστικά γεγονότα παρακολουθήθηκαν καθώς συσσωρεύονταν σε πυκνές μάζες κατά μήκος γραμμικών τροχιών, ενώ περιστασιακά εμφανίζονταν σε μέτωπα που αναγνωρίζονταν μέσω της διαφοροποίησης του μπλε χρώματος στα δορυφορικά δεδομένα. Η επαλήθευση πραγματοποιήθηκε με δεδομένα in situ που συλλέχθηκαν γύρω από τα νησιά του κόλπου, αποκαλύπτοντας πυκνές πλαστικές μάζες με μέσο μήκος 6 km και πλάτος από 1 m έως 40 m. Η γειτνίαση με την ξηρά και τις πηγές ρύπανσης είχε ως αποτέλεσμα την κυριαρχία των μακροπλαστικών και των δευτερογενών μικροπλαστικών στα πλαστικά απορρίμματα των νησιών του κόλπου.

''3.2. Χωρική κατανομή και περιγραφικές πληροφορίες για τα πλαστικά θραύσματα''

Διαδικασία επικύρωσης που εφαρμόζεται σε γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων από επιτόπιες συλλογές για την ανίχνευση και τον σχολιασμό δορυφορικών δεδομένων από το 2014. Δεν υπάρχουν ενδείξεις για συγκεκριμένη περιοχή όπου συσσωρεύονται πλαστικά- κατανέμονται και ταξιδεύουν δυναμικά στην περιοχή των νησιών του κόλπου. Οι εκβολές ποταμών της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, ιδίως των ποταμών Motagua και Ulua, εντοπίστηκαν ως κύριες πηγές πλαστικής ρύπανσης. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει 20 καταγεγραμμένα γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων, αναφέροντας την επιφάνειά τους, το εκτιμώμενο βάρος τους, την ανιχνευθείσα τροχιά και τις ωκεανογραφικές συνθήκες. Τα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων παρατηρήθηκαν από τα τέλη του καλοκαιριού έως τις αρχές της άνοιξης (Αύγουστος έως Μάρτιος), με πυκνή συσσώρευση κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων συμβάντων. Η παρακολούθηση των απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 συμβάντα, αποκαλύπτοντας ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων χαμηλότερη από τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας, υποδεικνύοντας ότι τα ωκεάνια ρεύματα ελέγχουν την κίνησή τους. Η ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων συσχετίστηκε σε μεγάλο βαθμό με την ταχύτητα των ρευμάτων, αλλά όχι με την ταχύτητα του ανέμου, εκτός από ένα γεγονός τον Νοέμβριο του 2015.

''3.3. Προσδιορισμός της πηγής των επιπλεόντων απορριμμάτων.''

Δορυφορικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου αισθητήρα Planet υψηλής ανάλυσης, επαλήθευσαν επιτόπιες παρατηρήσεις πλαστικών απορριμμάτων που προέρχονται από συγκεκριμένες εκβολές ποταμών, ιδίως κατά τη διάρκεια μεγάλων βροχοπτώσεων. Ο αισθητήρας Planet κατέγραψε μοναδικά τα πλαστικά στις παλιρροιακές περιοχές των ποταμών. Σε μια περίπτωση, τον Αύγουστο/Σεπτέμβριο του 2019, οι επιτόπιες παρατηρήσεις κατά μήκος του ποταμού Motagua, 170 χιλιόμετρα από τις εκβολές του, επαληθεύτηκαν από δορυφορικά δεδομένα, αποκαλύπτοντας εκτεταμένα πλαστικά απορρίμματα, συμπεριλαμβανομένων μπουκαλιών και περιτυλίγματος, που απορρίπτονται μέσω των εκβολών του ποταμού. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων στον εντοπισμό και την επαλήθευση των πηγών και της κατανομής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως κατά τη διάρκεια των βροχερών περιόδων.

''3.4. Κυρίαρχες τροχιές πλωτών απορριμμάτων''

Η παρακολούθηση της μεταφοράς πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 αναφερόμενα γεγονότα μέσω διαδοχικών δορυφορικών ανιχνεύσεων. Μια αξιοσημείωτη περίπτωση ήταν το συμβάν του Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου 2017, όπου η απόρριψη πλαστικών από τον ποταμό Cangrejal εντοπίστηκε στα δεδομένα του Planet και του Sentinel-2, καλύπτοντας αποστάσεις από 16 έως 48 χιλιόμετρα από τις εκβολές του ποταμού. Μεταξύ 7ης και 9ης Οκτωβρίου, εντοπίστηκαν δύο πλαστικές κηλίδες από τον ποταμό Cangrejal, οι οποίες συσσωρεύτηκαν σε μια μεγαλύτερη μάζα που ταξίδευε προς το Cayos Cochinos. Η ανάλυση των εκροών του ποταμού, των πλαστικών κηλίδων, της παρακολούθησης και της επιφανειακής κυκλοφορίας αποκάλυψε τη μεταφορά πλαστικών απορριμμάτων με κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ, καλύπτοντας αποστάσεις έως και 170 χλμ. από την πηγή στην περιοχή των Νήσων Κόλπου.

'''4.Συζήτηση'''

Τα πλαστικά αυξάνονται ραγδαία στα παράκτια και ωκεάνια περιβάλλοντα, καθιστώντας αναγκαία τη συνεχή παρακολούθηση και παρακολούθηση. Οι δορυφορικοί αισθητήρες εξετάστηκαν ως προς την αποτελεσματικότητά τους στην παρακολούθηση των πλαστικών απορριμμάτων, με επίκεντρο την επαρχία Bay Islands ως μελέτη περίπτωσης. Μεγάλες πυκνές μάζες πλωτών πλαστικών εμφανίζονταν συχνά στα Bay Islands, καθιστώντας την ιδανική περιοχή για τη διερεύνηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων. Η επιτόπια συλλογή αποκάλυψε διάφορους τύπους πλαστικών, ενώ οι δορυφορικοί αισθητήρες εντόπισαν και ταυτοποίησαν με επιτυχία όλα τα αναφερόμενα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων. Τα πλαστικά απορρίμματα στα νησιά του Κόλπου προέρχονται κυρίως από τις εκροές ποταμών στην Ονδούρα και τη Γουατεμάλα, ταξιδεύοντας σε μεγάλες αποστάσεις λόγω της δυναμικής επιφανειακής κυκλοφορίας. Η εμφάνιση πλαστικών σκουπιδιών συσχετίστηκε με μεγάλα βροχοπτωτικά γεγονότα μεταξύ Αυγούστου και Μαρτίου, τονίζοντας τον αντίκτυπο των ποταμών στη θαλάσσια πλαστική ρύπανση. Η δορυφορική παρακολούθηση, αν και έχει αναγνωρισμένες αδυναμίες, κάλυψε συνολική έκταση 1,6 km2 με εκτιμώμενο βάρος 8000 τόνων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα και τις συνθήκες ανέμου, με επικρατούσα κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ στην περιοχή των νησιών του Κόλπου. Η σύγκριση με την παγκόσμια μοντελοποίηση των πλαστικών σκουπιδιών έδειξε κάποιες διαφοροποιήσεις, τονίζοντας την ανάγκη για διεπιστημονικές προσεγγίσεις και ακριβέστερη μοντελοποίηση. Η διαπιστωμένη αύξηση της πλαστικής θαλάσσιας ρύπανσης συνδέεται με την ταχεία αστικοποίηση και την ανεπαρκή διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων στην Καραϊβική Θάλασσα.

'''5.Συμπέρασμα'''

Τα πολυφασματικά δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης συμβάλλουν σημαντικά στην αποτελεσματική παρακολούθηση της δυναμικής των θαλάσσιων απορριμμάτων και στην ανίχνευση της προέλευσης και των διαδρομών τους. Η ωκεάνια κυκλοφορία, ιδίως τα επιφανειακά ρεύματα, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διασπορά των πλαστικών απορριμμάτων σε όλη την εξεταζόμενη περιοχή. Η συνεργιστική ανάλυση δορυφορικών και επιτόπιων παρατηρήσεων είναι απαραίτητη για την παρακολούθηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως σε εστίες συσσώρευσης, όπως ο βορειοατλαντικός στρόβιλος. Ο στρόβιλος της Ονδούρας προτείνεται ως πιθανό τοπικό κέντρο συσσώρευσης πλαστικών απορριμμάτων. Οι περιορισμοί στη συνεχή παρακολούθηση των πλαστικών σκουπιδιών υπογραμμίζουν την ανάγκη για αυτοματοποιημένους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης που χρησιμοποιούν διάφορα δεδομένα παρατήρησης της γης. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, που έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί στην πρόβλεψη της ποιότητας των υδάτων, θα πρέπει να ενσωματωθούν για την ανίχνευση της πλαστικής ρύπανσης. Η νέα τεχνολογία και οι ειδικοί δορυφορικοί αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν άμεσα τα πλαστικά σκουπίδια θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά την κατανόηση της δυναμικής των θαλάσσιων πλαστικών. Η Γουατεμάλα και η Ονδούρα απαιτούν ένα νέο σχέδιο διαχείρισης αποβλήτων με τη συμμετοχή των πολιτών και των βιομηχανιών, δίνοντας έμφαση στην ανακύκλωση και τα ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης αποβλήτων σε εθνικό επίπεδο. Μια καλά σχεδιασμένη στρατηγική διαχείρισης είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία της θαλάσσιας ζωής και της παγκόσμιας δημόσιας υγείας. Η συνεργασία μεταξύ των δικτύων για τα θαλάσσια απορρίμματα και η τήρηση των διεθνών συμβάσεων είναι ουσιώδους σημασίας για τη μείωση των πλαστικών αποβλήτων και των συναφών κινδύνων σε παγκόσμιο επίπεδο.

[[category: Υδάτινες Επιφάνειες]]

Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)

2024-03-03T20:45:50Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remotely Sensing the Source and Transport of Marine Plastic Debris in Bay Islands of Honduras (Caribbean Sea)''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Kikaki, Konstantinos Karantzalos, Caroline A. Power and Dionysios E. Raitsos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.3390/rs12111727

'''Περίληψη'''

Η παρουσία πλαστικών στους ωκεανούς αναδεικνύεται ως σοβαρή απειλή για την υγεία και το οικοσύστημα. Η έρευνα εκτιμά την αποτελεσματικότητα της δορυφορικής παρακολούθησης με υψηλή ανάλυση πάνω από τα Bay Islands και τον Κόλπο της Ονδούρας για την ανίχνευση πλαστικών. Με δεδομένα in situ, επιβεβαιώνεται η παρουσία πλαστικών, ενώ παρατηρούνται τροχιές και εντοπίζονται οι πηγές αυτης της μεταφοράς. Η κυκλοφορία των πλαστικών, κυρίως από ποταμούς της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, επηρεάζεται από τα θαλάσσια ρεύματα, με μέση ταχύτητα 6 χιλιομέτρων ανά ημέρα. Παρατηρείται διασπορά των πλαστικών, αντανακλώντας την περιοχική θαλάσσια κυκλοφορία. Η μελέτη υπογραμμίζει τον ρόλο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης ως αποτελεσματικού εργαλείου για την παρακολούθηση και τον προσδιορισμό πηγών πλαστικών στα θαλάσσια περιβάλλοντα, ενισχύοντας τις προσπάθειες παγκόσμιας διαχείρισης των ωκεανών.

''' 1.Εισαγωγή'''

Τα πλαστικά σκουπίδια αποτελούν σημαντικό ζήτημα στη θαλάσσια ρύπανση με πιθανές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου και του οικοσυστήματος. Οι παγκόσμιες εκτιμήσεις για τα μικροπλαστικά κυμαίνονται από 93.000 έως 236.000 μετρικούς τόνους για το 2014 και το Great Pacific Garbage Patch αυξάνεται.Τα πλαστικά σκουπίδια που βρίσκονται στα ψάρια και στους οργανισμούς της βαθιάς θάλασσας αποτελούν απειλή για τη θαλάσσια ζωή και την ανθρώπινη υγεία. Οι απορροές, οι χρήστες των παραλιών και τα ωκεάνια ρεύματα συμβάλλουν στα θαλάσσια απορρίμματα, ενώ τα ποτάμια απορρίπτουν 1,15 έως 2,41 εκατομμύρια τόνους πλαστικών απορριμμάτων ετησίως. Η αύξηση της παραγωγής πλαστικών και η κακή διαχείριση των πλαστικών αποβλήτων επηρεάζουν άμεσα τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά τους. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση, συμπεριλαμβανομένης της LIDAR και των δεδομένων υψηλής ανάλυσης, μπορεί να παρακολουθεί αποτελεσματικά τα θαλάσσια πλαστικά απορρίμματα σε μεγάλη κλίμακα. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων υψηλής ανάλυσης και επιτόπιων δεδομένων για την ανίχνευση και παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων γύρω από τα νησιά Bay Islands στην Καραϊβική Θάλασσα. Δεδομένα in situ, φασματικές υπογραφές και πολυχρονικές παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά για τον εντοπισμό περιστατικών πλαστικών σκουπιδιών και τη διερεύνηση των πηγών και της δυναμικής κατανομής. Η μελέτη υπογραμμίζει την αποτελεσματικότητα της ταυτόχρονης αξιοποίησης πολλών δορυφορικών παρατηρήσεων τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων και την ενίσχυση των στρατηγικών διαχείρισης.

'''2. Υλικό και Μεθοδολογία'''

''2.1. Δεδομένα παρατήρηρης της γης''

Μεταξύ Ιουνίου 2014 και Δεκεμβρίου 2018, ελήφθησαν συνολικά 125 δεδομένα Landsat-8 (L8) OLI level1T και 340 εικόνες Sentinel-2 (S2) MSI level1C από το U.S. Geological Survey και το Copernicus Hub. Τα δεδομένα για το έτος 2019 συλλέχθηκαν από τα τέλη Αυγούστου έως τον Σεπτέμβριο, και εκείνα με παρουσία σύννεφων άνω του 25% αποκλείστηκαν από την περαιτέρω επεξεργασία. Τα υπόλοιπα δεδομένα υποβλήθηκαν σε ατμοσφαιρική διόρθωση και οι τιμές της επιφανειακής ανάκλασης προέκυψαν χρησιμοποιώντας τον ατμοσφαιρικό επεξεργαστή ACOLITE. Η συγκάλυψη γης και νεφών πραγματοποιήθηκε μέσω λογισμικού συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (QGIS). Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα υψηλής ανάλυσης από την Planet Labs, ΗΠΑ, που περιλαμβάνουν πάνω από 400 εικόνες με χωρική ανάλυση μεταξύ 3 m και 5 m. Από αυτές, 40 εικόνες επεξεργάστηκαν για τη χαρτογράφηση των πλαστικών απορριμμάτων και του Sargassum στην περιοχή μελέτης, χρησιμοποιώντας προ-ατμοσφαιρικά διορθωμένα δεδομένα της Planet για σχολιασμό και υπολογισμό της φασματικής υπογραφής.

''2.2. Επιτόπια στοιχεία / Συλλογή βοηθητικών δεδομένων''

Μεταξύ 2014 και 2019, συλλέχθηκαν επιτόπια δεδομένα μέσω αποστολών με σκάφη και καταδύσεις γύρω από τα νησιά του Κόλπου. Τοπικοί φορείς παρείχαν πρόσθετες πληροφορίες. Η συστηματική καταγραφή δεδομένων σχετικά με τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα και τις εμφανίσεις του φύκους Sargassum χρησίμευσε ως σημείο αναφοράς έναντι των δορυφορικών παρατηρήσεων. Για τα περιστατικά εμφάνισης του Sargassum χρησιμοποιήθηκαν αναφορές από το Εργαστήριο Οπτικής Ωκεανογραφίας της Νότιας Φλόριντα. Μετεωρολογικά δεδομένα και δεδομένα για την κατάσταση της θάλασσας που καλύπτουν την περίοδο 2014-2019, συμπεριλαμβανομένων των βροχοπτώσεων, του ανέμου και των ρευμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας, συσχετίστηκαν με τις πολυχρονικές δορυφορικές παρατηρήσεις και τα συμβάντα υπολειμμάτων. Τα δεδομένα βροχόπτωσης αποκτήθηκαν από το σταθμό La Ceiba, ενώ οι πληροφορίες για τον άνεμο προήλθαν από το Εθνικό Κέντρο Δεδομένων Πλωτών Σημείων και την Πρόβλεψη Παγκόσμιων Ενεργειακών Πόρων της NASA. Τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας ημερήσια δεδομένα ανάλυσης της ωκεάνιας φυσικής από το CMEMS.

''2.3 Ανίχνευση και διάκριση πλωτών πλαστικών απορριμμάτων και Sargassum''

Η μελέτη περιελάμβανε τη συλλογή και τον σχολιασμό πολυάριθμων δορυφορικών εικόνων από διάφορες αποστολές, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα αναφοράς πολυχρονικές επιτόπιες παρατηρήσεις. Μέσω χειροκίνητης ψηφιοποίησης στην οθόνη από ειδικούς στην ερμηνεία φωτογραφιών σε περιβάλλον Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών, σημειώθηκαν τα πλαστικά απορρίμματα και οι κηλίδες Sargassum. Τα πλαστικά κατηγοριοποιήθηκαν περαιτέρω με βάση την παρατηρούμενη πυκνότητα σε "πυκνά", "μεσαία" και "αραιά". Ψηφιοποιήθηκαν συνολικά περίπου 1500 εικονοστοιχεία πυκνών, 3200 εικονοστοιχεία μεσαίων και 5000 εικονοστοιχεία αραιών πλαστικών. Από τα δορυφορικά δεδομένα εξήχθησαν τιμές ανάκλασης από περίπου 1600 εικονοστοιχεία που περιείχαν παρατηρήσεις καθαρών υλικών για τον υπολογισμό φασματικών υπογραφών για πλαστικά συντρίμμια και Sargassum. Παρά τις ποικίλες καιρικές και ωκεάνιες συνθήκες, οι ατμοσφαιρικές διορθώσεις και οι εκτιμήσεις των φασματικών υπογραφών διευκόλυναν την αποτελεσματική ανίχνευση των υπολειμάτων και τη διάκριση από άλλα πλωτά αντικείμενα. Η παρουσία σύννεφων, ωστόσο, αποτέλεσε σημαντική πρόκληση για την ανίχνευση πλαστικών υπολειμάτων.

''2.4 Φασματικές υπογραφές''

Καταγράφοντας συστηματικά φασματικές υπογραφές από δορυφορικά πολυφασματικά δεδομένα, τα πλαστικά συντρίμμια και το Sargassum διαφοροποιήθηκαν αποτελεσματικά. Και τα δύο υλικά παρουσίασαν αυξημένη ανάκλαση στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου, αλλά το Sargassum παρουσίασε υψηλότερη κορυφή στο εγγύς υπέρυθρο και μεγαλύτερη απορρόφηση στο βραχύκυμα υπέρυθρο. Αυτό το χαρακτηριστικό βοήθησε στη διαδικασία σχολιασμού. Επιπλέον, το Sargassum εμφάνισε αυξανόμενη ανακλαστικότητα στα ορατά μήκη κύματος, ενώ τα πλαστικά υπολείμματα παρουσίασαν την αντίθετη τάση. Αυτές οι διακριτές οπτικές υπογραφές επιτρέπουν τον ακριβή διαχωρισμό των δύο υλικών.

''2.5. Προσδιορισμός συμβάντων πλαστικών θραυσμάτων''

Εκτός από τα άμεσα επαληθευμένα συμβάντα, επιπλέον περιστατικά θραυσμάτων εντοπίστηκαν μέσω παρατηρούμενων φασματικών υπογραφών, γνωστών χαρακτηριστικών των πλαστικών θραυσμάτων, εντοπισμένου μεγέθους και μοτίβου, επιτυχούς εντοπισμού πολυχρονικών δεδομένων, συσχετισμένων τροχιών με τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας και συσχέτισης με τις εκροές ποταμών και τις βροχοπτώσεις. Η επαλήθευση βασίστηκε σε αυτά τα κριτήρια, διακρίνοντας τα υπολείματα από παρόμοιες δομές της επιφάνειας της θάλασσας, όπως οι συγκλίσεις και τα μέτωπα του θαλάσσιου νερού.

''2.6. Ποσοτικός προσδιορισμός και εντοπισμός πλαστικών απορριμμάτων''

Για την ποσοτικοποίηση των πλαστικών που εντοπίστηκαν, η έκταση κάθε κηλίδας συντριμμιών υπολογίστηκε με βάση τον αριθμό των εικονοστοιχείων και την ανάλυση της δορυφορικής εικόνας. Για την εκτίμηση του βάρους των πλαστικών συντριμμιών ανά εικονοστοιχείο εφαρμόστηκαν προσαρμογές της πυκνότητας των υλικών (πυκνή, μεσαία, αραιή). Η μάζα των πλαστικών προσδιορίστηκε ανά πολύγωνο χρησιμοποιώντας παραδοχές που προέκυψαν από επιτόπιες παρατηρήσεις, υποθέτοντας ένα μέσο πάχος περίπου 30 cm για τα πυκνά πλαστικά, με αποτέλεσμα 5000 τόνους ανά km2. Ενώ οι επιτόπιες και εργαστηριακές παρατηρήσεις προσφέρουν ακρίβεια, τα μοντέλα πρόβλεψης παρέχουν αυτοματοποιημένες, οικονομικά αποδοτικές εκτιμήσεις του βάρους των πλαστικών απορριμμάτων ανά ποταμό με βάση τη διαχείριση των αποβλήτων, την πυκνότητα του πληθυσμού και τα υδρολογικά δεδομένα. Τα εκτιμώμενα μέσω δορυφόρου βάρη συγκρίθηκαν με εκείνα από παγκόσμια μοντέλα πρόβλεψης χρησιμοποιώντας γεωχωρικά δεδομένα και μηνιαίες εκτιμήσεις του μέσου όρου μάζας πλαστικών για κάθε ποταμό.

''2.7. Πιθανή μεροληψία''

Κατά τη διάρκεια των επιτόπιων συλλογών, τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα συχνά αναμειγνύονται με μακροφύκη ή οργανικό υλικό, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διάκριση σε επίπεδο εικονοστοιχείου λόγω της ανάλυσης των δορυφορικών δεδομένων (3 m έως 30 m). Η φασματική ανάμειξη δεν ήταν εφικτή στο πλαίσιο της μελέτης. Ως εκ τούτου, εξετάστηκαν και σχολιάστηκαν μόνο τα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία εντός του εύρους της τυπικής τους απόκλισης. Παρά την ομοιόμορφη εκτίμηση των βαρών για όλα τα συμβάντα, οι εκτιμήσεις αυτές αντιπροσωπεύουν την περιοχή μελέτης, η οποία χαρακτηρίζεται από περιπτώσεις πυκνών πλαστικών μαζών. Οι περιορισμοί της ανάλυσης του δορυφόρου απέτρεψαν τη λεπτομερή διάκριση των πλαστικών από άλλα πλωτά χαρακτηριστικά, τονίζοντας την εστίαση στα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία στην παρούσα μελέτη.

'''3. Αποτελέσματα'''

Κατά τη διάρκεια έξι ετών (2014-2019), δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης από τους δορυφόρους Sentinel-2, Landsat-8 και Planet, μαζί με επιτόπιες παρατηρήσεις, συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά πάνω από τα νησιά του Κόλπου για τον εντοπισμό και την επαλήθευση γεγονότων πλαστικών απορριμμάτων. Η μελέτη κάλυψε μια ευρύτερη περιοχή της Καραϊβικής Θάλασσας, συμπεριλαμβανομένου του νοτιοανατολικού τμήματος του Κόλπου της Ονδούρας και του βόρειου τμήματος της ακτογραμμής της Ονδούρας. Η περίληψη περιγράφει τη διαδικασία εντοπισμού και επαλήθευσης των πλαστικών απορριμμάτων από το διάστημα, τη χωρική κατανομή και την έκτασή τους, τα κύρια χαρακτηριστικά τους, την ανίχνευση των πηγών των απορριμμάτων και τις παρατηρούμενες τροχιές μεταφοράς των επιπλεόντων απορριμμάτων.

''3.1. Ανίχνευση θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από δορυφορικές παρατηρήσεις''

Ο προσδιορισμός των εικονοστοιχείων πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε μέσω της ερμηνείας δορυφορικών δεδομένων από τρεις αποστολές, επιτρέποντας την ανίχνευση των πηγών και των τροχιών μεταφοράς στην περιοχή των Νήσων Κόλπου. Τα πλαστικά γεγονότα παρακολουθήθηκαν καθώς συσσωρεύονταν σε πυκνές μάζες κατά μήκος γραμμικών τροχιών, ενώ περιστασιακά εμφανίζονταν σε μέτωπα που αναγνωρίζονταν μέσω της διαφοροποίησης του μπλε χρώματος στα δορυφορικά δεδομένα. Η επαλήθευση πραγματοποιήθηκε με δεδομένα in situ που συλλέχθηκαν γύρω από τα νησιά του κόλπου, αποκαλύπτοντας πυκνές πλαστικές μάζες με μέσο μήκος 6 km και πλάτος από 1 m έως 40 m. Η γειτνίαση με την ξηρά και τις πηγές ρύπανσης είχε ως αποτέλεσμα την κυριαρχία των μακροπλαστικών και των δευτερογενών μικροπλαστικών στα πλαστικά απορρίμματα των νησιών του κόλπου.

''3.2. Χωρική κατανομή και περιγραφικές πληροφορίες για τα πλαστικά θραύσματα''

Διαδικασία επικύρωσης που εφαρμόζεται σε γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων από επιτόπιες συλλογές για την ανίχνευση και τον σχολιασμό δορυφορικών δεδομένων από το 2014. Δεν υπάρχουν ενδείξεις για συγκεκριμένη περιοχή όπου συσσωρεύονται πλαστικά- κατανέμονται και ταξιδεύουν δυναμικά στην περιοχή των νησιών του κόλπου. Οι εκβολές ποταμών της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, ιδίως των ποταμών Motagua και Ulua, εντοπίστηκαν ως κύριες πηγές πλαστικής ρύπανσης. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει 20 καταγεγραμμένα γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων, αναφέροντας την επιφάνειά τους, το εκτιμώμενο βάρος τους, την ανιχνευθείσα τροχιά και τις ωκεανογραφικές συνθήκες. Τα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων παρατηρήθηκαν από τα τέλη του καλοκαιριού έως τις αρχές της άνοιξης (Αύγουστος έως Μάρτιος), με πυκνή συσσώρευση κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων συμβάντων. Η παρακολούθηση των απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 συμβάντα, αποκαλύπτοντας ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων χαμηλότερη από τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας, υποδεικνύοντας ότι τα ωκεάνια ρεύματα ελέγχουν την κίνησή τους. Η ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων συσχετίστηκε σε μεγάλο βαθμό με την ταχύτητα των ρευμάτων, αλλά όχι με την ταχύτητα του ανέμου, εκτός από ένα γεγονός τον Νοέμβριο του 2015.

''3.3. Προσδιορισμός της πηγής των επιπλεόντων απορριμμάτων.''

Δορυφορικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου αισθητήρα Planet υψηλής ανάλυσης, επαλήθευσαν επιτόπιες παρατηρήσεις πλαστικών απορριμμάτων που προέρχονται από συγκεκριμένες εκβολές ποταμών, ιδίως κατά τη διάρκεια μεγάλων βροχοπτώσεων. Ο αισθητήρας Planet κατέγραψε μοναδικά τα πλαστικά στις παλιρροιακές περιοχές των ποταμών. Σε μια περίπτωση, τον Αύγουστο/Σεπτέμβριο του 2019, οι επιτόπιες παρατηρήσεις κατά μήκος του ποταμού Motagua, 170 χιλιόμετρα από τις εκβολές του, επαληθεύτηκαν από δορυφορικά δεδομένα, αποκαλύπτοντας εκτεταμένα πλαστικά απορρίμματα, συμπεριλαμβανομένων μπουκαλιών και περιτυλίγματος, που απορρίπτονται μέσω των εκβολών του ποταμού. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων στον εντοπισμό και την επαλήθευση των πηγών και της κατανομής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως κατά τη διάρκεια των βροχερών περιόδων.

''3.4. Κυρίαρχες τροχιές πλωτών απορριμμάτων''

Η παρακολούθηση της μεταφοράς πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 αναφερόμενα γεγονότα μέσω διαδοχικών δορυφορικών ανιχνεύσεων. Μια αξιοσημείωτη περίπτωση ήταν το συμβάν του Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου 2017, όπου η απόρριψη πλαστικών από τον ποταμό Cangrejal εντοπίστηκε στα δεδομένα του Planet και του Sentinel-2, καλύπτοντας αποστάσεις από 16 έως 48 χιλιόμετρα από τις εκβολές του ποταμού. Μεταξύ 7ης και 9ης Οκτωβρίου, εντοπίστηκαν δύο πλαστικές κηλίδες από τον ποταμό Cangrejal, οι οποίες συσσωρεύτηκαν σε μια μεγαλύτερη μάζα που ταξίδευε προς το Cayos Cochinos. Η ανάλυση των εκροών του ποταμού, των πλαστικών κηλίδων, της παρακολούθησης και της επιφανειακής κυκλοφορίας αποκάλυψε τη μεταφορά πλαστικών απορριμμάτων με κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ, καλύπτοντας αποστάσεις έως και 170 χλμ. από την πηγή στην περιοχή των Νήσων Κόλπου.

'''4.Συζήτηση'''

Τα πλαστικά αυξάνονται ραγδαία στα παράκτια και ωκεάνια περιβάλλοντα, καθιστώντας αναγκαία τη συνεχή παρακολούθηση και παρακολούθηση. Οι δορυφορικοί αισθητήρες εξετάστηκαν ως προς την αποτελεσματικότητά τους στην παρακολούθηση των πλαστικών απορριμμάτων, με επίκεντρο την επαρχία Bay Islands ως μελέτη περίπτωσης. Μεγάλες πυκνές μάζες πλωτών πλαστικών εμφανίζονταν συχνά στα Bay Islands, καθιστώντας την ιδανική περιοχή για τη διερεύνηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων. Η επιτόπια συλλογή αποκάλυψε διάφορους τύπους πλαστικών, ενώ οι δορυφορικοί αισθητήρες εντόπισαν και ταυτοποίησαν με επιτυχία όλα τα αναφερόμενα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων. Τα πλαστικά απορρίμματα στα νησιά του Κόλπου προέρχονται κυρίως από τις εκροές ποταμών στην Ονδούρα και τη Γουατεμάλα, ταξιδεύοντας σε μεγάλες αποστάσεις λόγω της δυναμικής επιφανειακής κυκλοφορίας. Η εμφάνιση πλαστικών σκουπιδιών συσχετίστηκε με μεγάλα βροχοπτωτικά γεγονότα μεταξύ Αυγούστου και Μαρτίου, τονίζοντας τον αντίκτυπο των ποταμών στη θαλάσσια πλαστική ρύπανση. Η δορυφορική παρακολούθηση, αν και έχει αναγνωρισμένες αδυναμίες, κάλυψε συνολική έκταση 1,6 km2 με εκτιμώμενο βάρος 8000 τόνων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα και τις συνθήκες ανέμου, με επικρατούσα κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ στην περιοχή των νησιών του Κόλπου. Η σύγκριση με την παγκόσμια μοντελοποίηση των πλαστικών σκουπιδιών έδειξε κάποιες διαφοροποιήσεις, τονίζοντας την ανάγκη για διεπιστημονικές προσεγγίσεις και ακριβέστερη μοντελοποίηση. Η διαπιστωμένη αύξηση της πλαστικής θαλάσσιας ρύπανσης συνδέεται με την ταχεία αστικοποίηση και την ανεπαρκή διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων στην Καραϊβική Θάλασσα.

'''5.Συμπέρασμα'''

Τα πολυφασματικά δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης συμβάλλουν σημαντικά στην αποτελεσματική παρακολούθηση της δυναμικής των θαλάσσιων απορριμμάτων και στην ανίχνευση της προέλευσης και των διαδρομών τους. Η ωκεάνια κυκλοφορία, ιδίως τα επιφανειακά ρεύματα, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διασπορά των πλαστικών απορριμμάτων σε όλη την εξεταζόμενη περιοχή. Η συνεργιστική ανάλυση δορυφορικών και επιτόπιων παρατηρήσεων είναι απαραίτητη για την παρακολούθηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως σε εστίες συσσώρευσης, όπως ο βορειοατλαντικός στρόβιλος. Ο στρόβιλος της Ονδούρας προτείνεται ως πιθανό τοπικό κέντρο συσσώρευσης πλαστικών απορριμμάτων. Οι περιορισμοί στη συνεχή παρακολούθηση των πλαστικών σκουπιδιών υπογραμμίζουν την ανάγκη για αυτοματοποιημένους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης που χρησιμοποιούν διάφορα δεδομένα παρατήρησης της γης. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, που έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί στην πρόβλεψη της ποιότητας των υδάτων, θα πρέπει να ενσωματωθούν για την ανίχνευση της πλαστικής ρύπανσης. Η νέα τεχνολογία και οι ειδικοί δορυφορικοί αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν άμεσα τα πλαστικά σκουπίδια θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά την κατανόηση της δυναμικής των θαλάσσιων πλαστικών. Η Γουατεμάλα και η Ονδούρα απαιτούν ένα νέο σχέδιο διαχείρισης αποβλήτων με τη συμμετοχή των πολιτών και των βιομηχανιών, δίνοντας έμφαση στην ανακύκλωση και τα ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης αποβλήτων σε εθνικό επίπεδο. Μια καλά σχεδιασμένη στρατηγική διαχείρισης είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία της θαλάσσιας ζωής και της παγκόσμιας δημόσιας υγείας. Η συνεργασία μεταξύ των δικτύων για τα θαλάσσια απορρίμματα και η τήρηση των διεθνών συμβάσεων είναι ουσιώδους σημασίας για τη μείωση των πλαστικών αποβλήτων και των συναφών κινδύνων σε παγκόσμιο επίπεδο.

[[category: Υδάτινες Επιφάνειες]]

Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)

2024-03-03T20:23:17Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Τηλεπισκόπηση της πηγής και της μεταφοράς θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων στα νησιά του κόλπου της Ονδούρας (Καραϊβική Θάλασσα)'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remotely Sensing the Source and Transport of Marine Plastic Debris in Bay Islands of Honduras (Caribbean Sea)''

'''Συγγραφείς:''' Aikaterini Kikaki, Konstantinos Karantzalos, Caroline A. Power and Dionysios E. Raitsos

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.3390/rs12111727

'''Περίληψη'''

Η παρουσία πλαστικών στους ωκεανούς αναδεικνύεται ως σοβαρή απειλή για την υγεία και το οικοσύστημα. Η έρευνα εκτιμά την αποτελεσματικότητα της δορυφορικής παρακολούθησης με υψηλή ανάλυση πάνω από τα Bay Islands και τον Κόλπο της Ονδούρας για την ανίχνευση πλαστικών. Με δεδομένα in situ, επιβεβαιώνεται η παρουσία πλαστικών, ενώ παρατηρούνται τροχιές και εντοπίζονται οι πηγές αυτης της μεταφοράς. Η κυκλοφορία των πλαστικών, κυρίως από ποταμούς της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, επηρεάζεται από τα θαλάσσια ρεύματα, με μέση ταχύτητα 6 χιλιομέτρων ανά ημέρα. Παρατηρείται διασπορά των πλαστικών, αντανακλώντας την περιοχική θαλάσσια κυκλοφορία. Η μελέτη υπογραμμίζει τον ρόλο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης ως αποτελεσματικού εργαλείου για την παρακολούθηση και τον προσδιορισμό πηγών πλαστικών στα θαλάσσια περιβάλλοντα, ενισχύοντας τις προσπάθειες παγκόσμιας διαχείρισης των ωκεανών.

'''1. Εισαγωγή'''

Τα πλαστικά σκουπίδια αποτελούν σημαντικό ζήτημα στη θαλάσσια ρύπανση με πιθανές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου και του οικοσυστήματος. Οι παγκόσμιες εκτιμήσεις για τα μικροπλαστικά κυμαίνονται από 93.000 έως 236.000 μετρικούς τόνους για το 2014 και το Great Pacific Garbage Patch αυξάνεται.Τα πλαστικά σκουπίδια που βρίσκονται στα ψάρια και στους οργανισμούς της βαθιάς θάλασσας αποτελούν απειλή για τη θαλάσσια ζωή και την ανθρώπινη υγεία. Οι απορροές, οι χρήστες των παραλιών και τα ωκεάνια ρεύματα συμβάλλουν στα θαλάσσια απορρίμματα, ενώ τα ποτάμια απορρίπτουν 1,15 έως 2,41 εκατομμύρια τόνους πλαστικών απορριμμάτων ετησίως. Η αύξηση της παραγωγής πλαστικών και η κακή διαχείριση των πλαστικών αποβλήτων επηρεάζουν άμεσα τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά τους. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση, συμπεριλαμβανομένης της LIDAR και των δεδομένων υψηλής ανάλυσης, μπορεί να παρακολουθεί αποτελεσματικά τα θαλάσσια πλαστικά απορρίμματα σε μεγάλη κλίμακα. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων υψηλής ανάλυσης και επιτόπιων δεδομένων για την ανίχνευση και παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων γύρω από τα νησιά Bay Islands στην Καραϊβική Θάλασσα. Δεδομένα in situ, φασματικές υπογραφές και πολυχρονικές παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά για τον εντοπισμό περιστατικών πλαστικών σκουπιδιών και τη διερεύνηση των πηγών και της δυναμικής κατανομής. Η μελέτη υπογραμμίζει την αποτελεσματικότητα της ταυτόχρονης αξιοποίησης πολλών δορυφορικών παρατηρήσεων τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων και την ενίσχυση των στρατηγικών διαχείρισης.

'''2. Υλικό και Μεθοδολογία'''

''2.1. Δεδομένα παρατήρηρης της γης''

Μεταξύ Ιουνίου 2014 και Δεκεμβρίου 2018, ελήφθησαν συνολικά 125 δεδομένα Landsat-8 (L8) OLI level1T και 340 εικόνες Sentinel-2 (S2) MSI level1C από το U.S. Geological Survey και το Copernicus Hub. Τα δεδομένα για το έτος 2019 συλλέχθηκαν από τα τέλη Αυγούστου έως τον Σεπτέμβριο, και εκείνα με παρουσία σύννεφων άνω του 25% αποκλείστηκαν από την περαιτέρω επεξεργασία. Τα υπόλοιπα δεδομένα υποβλήθηκαν σε ατμοσφαιρική διόρθωση και οι τιμές της επιφανειακής ανάκλασης προέκυψαν χρησιμοποιώντας τον ατμοσφαιρικό επεξεργαστή ACOLITE. Η συγκάλυψη γης και νεφών πραγματοποιήθηκε μέσω λογισμικού συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (QGIS). Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα υψηλής ανάλυσης από την Planet Labs, ΗΠΑ, που περιλαμβάνουν πάνω από 400 εικόνες με χωρική ανάλυση μεταξύ 3 m και 5 m. Από αυτές, 40 εικόνες επεξεργάστηκαν για τη χαρτογράφηση των πλαστικών απορριμμάτων και του Sargassum στην περιοχή μελέτης, χρησιμοποιώντας προ-ατμοσφαιρικά διορθωμένα δεδομένα της Planet για σχολιασμό και υπολογισμό της φασματικής υπογραφής.

''2.2. Επιτόπια στοιχεία / Συλλογή βοηθητικών δεδομένων''

Μεταξύ 2014 και 2019, συλλέχθηκαν επιτόπια δεδομένα μέσω αποστολών με σκάφη και καταδύσεις γύρω από τα νησιά του Κόλπου. Τοπικοί φορείς παρείχαν πρόσθετες πληροφορίες. Η συστηματική καταγραφή δεδομένων σχετικά με τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα και τις εμφανίσεις του φύκους Sargassum χρησίμευσε ως σημείο αναφοράς έναντι των δορυφορικών παρατηρήσεων. Για τα περιστατικά εμφάνισης του Sargassum χρησιμοποιήθηκαν αναφορές από το Εργαστήριο Οπτικής Ωκεανογραφίας της Νότιας Φλόριντα. Μετεωρολογικά δεδομένα και δεδομένα για την κατάσταση της θάλασσας που καλύπτουν την περίοδο 2014-2019, συμπεριλαμβανομένων των βροχοπτώσεων, του ανέμου και των ρευμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας, συσχετίστηκαν με τις πολυχρονικές δορυφορικές παρατηρήσεις και τα συμβάντα υπολειμμάτων. Τα δεδομένα βροχόπτωσης αποκτήθηκαν από το σταθμό La Ceiba, ενώ οι πληροφορίες για τον άνεμο προήλθαν από το Εθνικό Κέντρο Δεδομένων Πλωτών Σημείων και την Πρόβλεψη Παγκόσμιων Ενεργειακών Πόρων της NASA. Τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας ημερήσια δεδομένα ανάλυσης της ωκεάνιας φυσικής από το CMEMS.

''2.3 Ανίχνευση και διάκριση πλωτών πλαστικών απορριμμάτων και Sargassum''

Η μελέτη περιελάμβανε τη συλλογή και τον σχολιασμό πολυάριθμων δορυφορικών εικόνων από διάφορες αποστολές, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα αναφοράς πολυχρονικές επιτόπιες παρατηρήσεις. Μέσω χειροκίνητης ψηφιοποίησης στην οθόνη από ειδικούς στην ερμηνεία φωτογραφιών σε περιβάλλον Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών, σημειώθηκαν τα πλαστικά απορρίμματα και οι κηλίδες Sargassum. Τα πλαστικά κατηγοριοποιήθηκαν περαιτέρω με βάση την παρατηρούμενη πυκνότητα σε "πυκνά", "μεσαία" και "αραιά". Ψηφιοποιήθηκαν συνολικά περίπου 1500 εικονοστοιχεία πυκνών, 3200 εικονοστοιχεία μεσαίων και 5000 εικονοστοιχεία αραιών πλαστικών. Από τα δορυφορικά δεδομένα εξήχθησαν τιμές ανάκλασης από περίπου 1600 εικονοστοιχεία που περιείχαν παρατηρήσεις καθαρών υλικών για τον υπολογισμό φασματικών υπογραφών για πλαστικά συντρίμμια και Sargassum. Παρά τις ποικίλες καιρικές και ωκεάνιες συνθήκες, οι ατμοσφαιρικές διορθώσεις και οι εκτιμήσεις των φασματικών υπογραφών διευκόλυναν την αποτελεσματική ανίχνευση των υπολειμάτων και τη διάκριση από άλλα πλωτά αντικείμενα. Η παρουσία σύννεφων, ωστόσο, αποτέλεσε σημαντική πρόκληση για την ανίχνευση πλαστικών υπολειμάτων.

''2.4 Φασματικές υπογραφές''

Καταγράφοντας συστηματικά φασματικές υπογραφές από δορυφορικά πολυφασματικά δεδομένα, τα πλαστικά συντρίμμια και το Sargassum διαφοροποιήθηκαν αποτελεσματικά. Και τα δύο υλικά παρουσίασαν αυξημένη ανάκλαση στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου, αλλά το Sargassum παρουσίασε υψηλότερη κορυφή στο εγγύς υπέρυθρο και μεγαλύτερη απορρόφηση στο βραχύκυμα υπέρυθρο. Αυτό το χαρακτηριστικό βοήθησε στη διαδικασία σχολιασμού. Επιπλέον, το Sargassum εμφάνισε αυξανόμενη ανακλαστικότητα στα ορατά μήκη κύματος, ενώ τα πλαστικά υπολείμματα παρουσίασαν την αντίθετη τάση. Αυτές οι διακριτές οπτικές υπογραφές επιτρέπουν τον ακριβή διαχωρισμό των δύο υλικών.

''2.5. Προσδιορισμός συμβάντων πλαστικών θραυσμάτων''

Εκτός από τα άμεσα επαληθευμένα συμβάντα, επιπλέον περιστατικά θραυσμάτων εντοπίστηκαν μέσω παρατηρούμενων φασματικών υπογραφών, γνωστών χαρακτηριστικών των πλαστικών θραυσμάτων, εντοπισμένου μεγέθους και μοτίβου, επιτυχούς εντοπισμού πολυχρονικών δεδομένων, συσχετισμένων τροχιών με τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας και συσχέτισης με τις εκροές ποταμών και τις βροχοπτώσεις. Η επαλήθευση βασίστηκε σε αυτά τα κριτήρια, διακρίνοντας τα υπολείματα από παρόμοιες δομές της επιφάνειας της θάλασσας, όπως οι συγκλίσεις και τα μέτωπα του θαλάσσιου νερού.

''2.6. Ποσοτικός προσδιορισμός και εντοπισμός πλαστικών απορριμμάτων''

Για την ποσοτικοποίηση των πλαστικών που εντοπίστηκαν, η έκταση κάθε κηλίδας συντριμμιών υπολογίστηκε με βάση τον αριθμό των εικονοστοιχείων και την ανάλυση της δορυφορικής εικόνας. Για την εκτίμηση του βάρους των πλαστικών συντριμμιών ανά εικονοστοιχείο εφαρμόστηκαν προσαρμογές της πυκνότητας των υλικών (πυκνή, μεσαία, αραιή). Η μάζα των πλαστικών προσδιορίστηκε ανά πολύγωνο χρησιμοποιώντας παραδοχές που προέκυψαν από επιτόπιες παρατηρήσεις, υποθέτοντας ένα μέσο πάχος περίπου 30 cm για τα πυκνά πλαστικά, με αποτέλεσμα 5000 τόνους ανά km2. Ενώ οι επιτόπιες και εργαστηριακές παρατηρήσεις προσφέρουν ακρίβεια, τα μοντέλα πρόβλεψης παρέχουν αυτοματοποιημένες, οικονομικά αποδοτικές εκτιμήσεις του βάρους των πλαστικών απορριμμάτων ανά ποταμό με βάση τη διαχείριση των αποβλήτων, την πυκνότητα του πληθυσμού και τα υδρολογικά δεδομένα. Τα εκτιμώμενα μέσω δορυφόρου βάρη συγκρίθηκαν με εκείνα από παγκόσμια μοντέλα πρόβλεψης χρησιμοποιώντας γεωχωρικά δεδομένα και μηνιαίες εκτιμήσεις του μέσου όρου μάζας πλαστικών για κάθε ποταμό.

''2.7. Πιθανή μεροληψία''

Κατά τη διάρκεια των επιτόπιων συλλογών, τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα συχνά αναμειγνύονται με μακροφύκη ή οργανικό υλικό, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διάκριση σε επίπεδο εικονοστοιχείου λόγω της ανάλυσης των δορυφορικών δεδομένων (3 m έως 30 m). Η φασματική ανάμειξη δεν ήταν εφικτή στο πλαίσιο της μελέτης. Ως εκ τούτου, εξετάστηκαν και σχολιάστηκαν μόνο τα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία εντός του εύρους της τυπικής τους απόκλισης. Παρά την ομοιόμορφη εκτίμηση των βαρών για όλα τα συμβάντα, οι εκτιμήσεις αυτές αντιπροσωπεύουν την περιοχή μελέτης, η οποία χαρακτηρίζεται από περιπτώσεις πυκνών πλαστικών μαζών. Οι περιορισμοί της ανάλυσης του δορυφόρου απέτρεψαν τη λεπτομερή διάκριση των πλαστικών από άλλα πλωτά χαρακτηριστικά, τονίζοντας την εστίαση στα καθαρά πλαστικά εικονοστοιχεία στην παρούσα μελέτη.

'''3. Αποτελέσματα'''

Κατά τη διάρκεια έξι ετών (2014-2019), δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης από τους δορυφόρους Sentinel-2, Landsat-8 και Planet, μαζί με επιτόπιες παρατηρήσεις, συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν συστηματικά πάνω από τα νησιά του Κόλπου για τον εντοπισμό και την επαλήθευση γεγονότων πλαστικών απορριμμάτων. Η μελέτη κάλυψε μια ευρύτερη περιοχή της Καραϊβικής Θάλασσας, συμπεριλαμβανομένου του νοτιοανατολικού τμήματος του Κόλπου της Ονδούρας και του βόρειου τμήματος της ακτογραμμής της Ονδούρας. Η περίληψη περιγράφει τη διαδικασία εντοπισμού και επαλήθευσης των πλαστικών απορριμμάτων από το διάστημα, τη χωρική κατανομή και την έκτασή τους, τα κύρια χαρακτηριστικά τους, την ανίχνευση των πηγών των απορριμμάτων και τις παρατηρούμενες τροχιές μεταφοράς των επιπλεόντων απορριμμάτων.

''3.1. Ανίχνευση θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων από δορυφορικές παρατηρήσεις''

Ο προσδιορισμός των εικονοστοιχείων πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε μέσω της ερμηνείας δορυφορικών δεδομένων από τρεις αποστολές, επιτρέποντας την ανίχνευση των πηγών και των τροχιών μεταφοράς στην περιοχή των Νήσων Κόλπου. Τα πλαστικά γεγονότα παρακολουθήθηκαν καθώς συσσωρεύονταν σε πυκνές μάζες κατά μήκος γραμμικών τροχιών, ενώ περιστασιακά εμφανίζονταν σε μέτωπα που αναγνωρίζονταν μέσω της διαφοροποίησης του μπλε χρώματος στα δορυφορικά δεδομένα. Η επαλήθευση πραγματοποιήθηκε με δεδομένα in situ που συλλέχθηκαν γύρω από τα νησιά του κόλπου, αποκαλύπτοντας πυκνές πλαστικές μάζες με μέσο μήκος 6 km και πλάτος από 1 m έως 40 m. Η γειτνίαση με την ξηρά και τις πηγές ρύπανσης είχε ως αποτέλεσμα την κυριαρχία των μακροπλαστικών και των δευτερογενών μικροπλαστικών στα πλαστικά απορρίμματα των νησιών του κόλπου.

''3.2. Χωρική κατανομή και περιγραφικές πληροφορίες για τα πλαστικά θραύσματα''

Διαδικασία επικύρωσης που εφαρμόζεται σε γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων από επιτόπιες συλλογές για την ανίχνευση και τον σχολιασμό δορυφορικών δεδομένων από το 2014. Δεν υπάρχουν ενδείξεις για συγκεκριμένη περιοχή όπου συσσωρεύονται πλαστικά- κατανέμονται και ταξιδεύουν δυναμικά στην περιοχή των νησιών του κόλπου. Οι εκβολές ποταμών της Γουατεμάλας και της Ονδούρας, ιδίως των ποταμών Motagua και Ulua, εντοπίστηκαν ως κύριες πηγές πλαστικής ρύπανσης. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει 20 καταγεγραμμένα γεγονότα πλαστικών απορριμμάτων, αναφέροντας την επιφάνειά τους, το εκτιμώμενο βάρος τους, την ανιχνευθείσα τροχιά και τις ωκεανογραφικές συνθήκες. Τα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων παρατηρήθηκαν από τα τέλη του καλοκαιριού έως τις αρχές της άνοιξης (Αύγουστος έως Μάρτιος), με πυκνή συσσώρευση κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων συμβάντων. Η παρακολούθηση των απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 συμβάντα, αποκαλύπτοντας ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων χαμηλότερη από τα ρεύματα στην επιφάνεια της θάλασσας, υποδεικνύοντας ότι τα ωκεάνια ρεύματα ελέγχουν την κίνησή τους. Η ταχύτητα των πλαστικών απορριμμάτων συσχετίστηκε σε μεγάλο βαθμό με την ταχύτητα των ρευμάτων, αλλά όχι με την ταχύτητα του ανέμου, εκτός από ένα γεγονός τον Νοέμβριο του 2015.

''3.3. Προσδιορισμός της πηγής των επιπλεόντων απορριμμάτων.''

Δορυφορικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου αισθητήρα Planet υψηλής ανάλυσης, επαλήθευσαν επιτόπιες παρατηρήσεις πλαστικών απορριμμάτων που προέρχονται από συγκεκριμένες εκβολές ποταμών, ιδίως κατά τη διάρκεια μεγάλων βροχοπτώσεων. Ο αισθητήρας Planet κατέγραψε μοναδικά τα πλαστικά στις παλιρροιακές περιοχές των ποταμών. Σε μια περίπτωση, τον Αύγουστο/Σεπτέμβριο του 2019, οι επιτόπιες παρατηρήσεις κατά μήκος του ποταμού Motagua, 170 χιλιόμετρα από τις εκβολές του, επαληθεύτηκαν από δορυφορικά δεδομένα, αποκαλύπτοντας εκτεταμένα πλαστικά απορρίμματα, συμπεριλαμβανομένων μπουκαλιών και περιτυλίγματος, που απορρίπτονται μέσω των εκβολών του ποταμού. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων στον εντοπισμό και την επαλήθευση των πηγών και της κατανομής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως κατά τη διάρκεια των βροχερών περιόδων.

''3.4. Κυρίαρχες τροχιές πλωτών απορριμμάτων''

Η παρακολούθηση της μεταφοράς πλαστικών απορριμμάτων επιτεύχθηκε για 13 από τα 20 αναφερόμενα γεγονότα μέσω διαδοχικών δορυφορικών ανιχνεύσεων. Μια αξιοσημείωτη περίπτωση ήταν το συμβάν του Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου 2017, όπου η απόρριψη πλαστικών από τον ποταμό Cangrejal εντοπίστηκε στα δεδομένα του Planet και του Sentinel-2, καλύπτοντας αποστάσεις από 16 έως 48 χιλιόμετρα από τις εκβολές του ποταμού. Μεταξύ 7ης και 9ης Οκτωβρίου, εντοπίστηκαν δύο πλαστικές κηλίδες από τον ποταμό Cangrejal, οι οποίες συσσωρεύτηκαν σε μια μεγαλύτερη μάζα που ταξίδευε προς το Cayos Cochinos. Η ανάλυση των εκροών του ποταμού, των πλαστικών κηλίδων, της παρακολούθησης και της επιφανειακής κυκλοφορίας αποκάλυψε τη μεταφορά πλαστικών απορριμμάτων με κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ, καλύπτοντας αποστάσεις έως και 170 χλμ. από την πηγή στην περιοχή των Νήσων Κόλπου.

'''4.Συζήτηση'''

Τα πλαστικά αυξάνονται ραγδαία στα παράκτια και ωκεάνια περιβάλλοντα, καθιστώντας αναγκαία τη συνεχή παρακολούθηση και παρακολούθηση. Οι δορυφορικοί αισθητήρες εξετάστηκαν ως προς την αποτελεσματικότητά τους στην παρακολούθηση των πλαστικών απορριμμάτων, με επίκεντρο την επαρχία Bay Islands ως μελέτη περίπτωσης. Μεγάλες πυκνές μάζες πλωτών πλαστικών εμφανίζονταν συχνά στα Bay Islands, καθιστώντας την ιδανική περιοχή για τη διερεύνηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων. Η επιτόπια συλλογή αποκάλυψε διάφορους τύπους πλαστικών, ενώ οι δορυφορικοί αισθητήρες εντόπισαν και ταυτοποίησαν με επιτυχία όλα τα αναφερόμενα συμβάντα πλαστικών απορριμμάτων. Τα πλαστικά απορρίμματα στα νησιά του Κόλπου προέρχονται κυρίως από τις εκροές ποταμών στην Ονδούρα και τη Γουατεμάλα, ταξιδεύοντας σε μεγάλες αποστάσεις λόγω της δυναμικής επιφανειακής κυκλοφορίας. Η εμφάνιση πλαστικών σκουπιδιών συσχετίστηκε με μεγάλα βροχοπτωτικά γεγονότα μεταξύ Αυγούστου και Μαρτίου, τονίζοντας τον αντίκτυπο των ποταμών στη θαλάσσια πλαστική ρύπανση. Η δορυφορική παρακολούθηση, αν και έχει αναγνωρισμένες αδυναμίες, κάλυψε συνολική έκταση 1,6 km2 με εκτιμώμενο βάρος 8000 τόνων πλαστικών απορριμμάτων από το 2014 έως το 2019. Η κατανομή των πλαστικών απορριμμάτων επηρεάζεται από τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα και τις συνθήκες ανέμου, με επικρατούσα κατεύθυνση ΝΔ-ΝΑ στην περιοχή των νησιών του Κόλπου. Η σύγκριση με την παγκόσμια μοντελοποίηση των πλαστικών σκουπιδιών έδειξε κάποιες διαφοροποιήσεις, τονίζοντας την ανάγκη για διεπιστημονικές προσεγγίσεις και ακριβέστερη μοντελοποίηση. Η διαπιστωμένη αύξηση της πλαστικής θαλάσσιας ρύπανσης συνδέεται με την ταχεία αστικοποίηση και την ανεπαρκή διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων στην Καραϊβική Θάλασσα.

'''5.Συμπέρασμα'''

Τα πολυφασματικά δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης συμβάλλουν σημαντικά στην αποτελεσματική παρακολούθηση της δυναμικής των θαλάσσιων απορριμμάτων και στην ανίχνευση της προέλευσης και των διαδρομών τους. Η ωκεάνια κυκλοφορία, ιδίως τα επιφανειακά ρεύματα, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διασπορά των πλαστικών απορριμμάτων σε όλη την εξεταζόμενη περιοχή. Η συνεργιστική ανάλυση δορυφορικών και επιτόπιων παρατηρήσεων είναι απαραίτητη για την παρακολούθηση της δυναμικής των πλαστικών απορριμμάτων, ιδίως σε εστίες συσσώρευσης, όπως ο βορειοατλαντικός στρόβιλος. Ο στρόβιλος της Ονδούρας προτείνεται ως πιθανό τοπικό κέντρο συσσώρευσης πλαστικών απορριμμάτων. Οι περιορισμοί στη συνεχή παρακολούθηση των πλαστικών σκουπιδιών υπογραμμίζουν την ανάγκη για αυτοματοποιημένους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης που χρησιμοποιούν διάφορα δεδομένα παρατήρησης της γης. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, που έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί στην πρόβλεψη της ποιότητας των υδάτων, θα πρέπει να ενσωματωθούν για την ανίχνευση της πλαστικής ρύπανσης. Η νέα τεχνολογία και οι ειδικοί δορυφορικοί αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν άμεσα τα πλαστικά σκουπίδια θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά την κατανόηση της δυναμικής των θαλάσσιων πλαστικών. Η Γουατεμάλα και η Ονδούρα απαιτούν ένα νέο σχέδιο διαχείρισης αποβλήτων με τη συμμετοχή των πολιτών και των βιομηχανιών, δίνοντας έμφαση στην ανακύκλωση και τα ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης αποβλήτων σε εθνικό επίπεδο. Μια καλά σχεδιασμένη στρατηγική διαχείρισης είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία της θαλάσσιας ζωής και της παγκόσμιας δημόσιας υγείας. Η συνεργασία μεταξύ των δικτύων για τα θαλάσσια απορρίμματα και η τήρηση των διεθνών συμβάσεων είναι ουσιώδους σημασίας για τη μείωση των πλαστικών αποβλήτων και των συναφών κινδύνων σε παγκόσμιο επίπεδο.

[[category: Υδάτινες Επιφάνειες]]

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:21:44Z

Demoagr:

[[Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]
[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Αγραφιώτη Δήμητρα

2024-03-03T20:06:10Z

Demoagr:

[[Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8.]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]
[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

. Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου

2024-03-03T19:46:31Z

Demoagr:

'''Τίτλος: Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Change detection of the coastal zone east of the Nile Delta using remote sensing''

'''Συγγραφείς:''' H. M. El-Asmar & M. E. Hereher

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1007/s12665-010-0564-9

'''Περίληψη'''

Η παράκτια ζώνη του Δέλτα του Νείλου, ζωτικής σημασίας για την ενέργεια και τη βιομηχανία, φιλοξενεί ζωτικά υγροτοπικά οικοσυστήματα. Κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα, υπέστη σημαντικές αλλαγές. Αναλύοντας τέσσερις δορυφορικές εικόνες που εκτείνονται από το 1973 έως το 2007, οι ερευνητές παρατήρησαν χωροχρονικούς μετασχηματισμούς μεταξύ του κλάδου του Νείλου της Νταμιέττα και του Port-Said. Οι μέθοδοι περιλάμβαναν διόρθωση εικόνας, ατμοσφαιρική διόρθωση και ψηφιοποίηση της ακτογραμμής. Τα αποτελέσματα έδειξαν σοβαρή διάβρωση των ακτών κοντά στη Damietta, η οποία μειώθηκε προς τα ανατολικά, με συσσώρευση κοντά στο Port-Said. Περίπου το 50% της ακτής διαβρώθηκε, ενώ το 13% προσχώρησε. Η επιφάνεια της λιμνοθάλασσας Manzala μειώθηκε αισθητά κατά 34,5%, κυρίως λόγω του αντιπλημμυρικού ελέγχου του ποταμού Νείλου και των ανθρωπογενών αλλαγών στη χρήση γης. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν τον αντίκτυπο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη δυναμική των ακτών.

'''1.Εισαγωγή'''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των πόρων της Γης, χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες με ευρεία κάλυψη του εδάφους, πολλαπλές φασματικές πληροφορίες και μακροχρόνια αρχεία. Η ανίχνευση αλλαγών, μια βασική εφαρμογή, περιλαμβάνει την ανάλυση των χρονικών μετατοπίσεων με τη χρήση ψηφιακών δεδομένων. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές, συμπεριλαμβανομένων της αναλογίας ζωνών, της διαφοροποίησης, της ανάλυσης κύριων συνιστωσών και της διαφοροποίησης του δείκτη βλάστησης. Οι ερευνητές έχουν εφαρμόσει αυτές τις μεθόδους για τη μελέτη περιβαλλοντικών αλλαγών, όπως οι μετατοπίσεις αμμόλοφων στη Δυτική Έρημο της Αιγύπτου και η αλλαγή της έκτασης της λιμνοθάλασσας Manzala. Οι δείκτες νερού, όπως οι NDWI και MNDWI, έχουν αναδειχθεί ως αποτελεσματικά εργαλεία για την ανίχνευση αλλαγών σε υδάτινα σώματα, βασιζόμενοι σε φασματικές ζώνες για την ενίσχυση των σημάτων νερού. Αυτοί οι δείκτες, που υπολογίζονται από φάσματα ορατού και εγγύς υπέρυθρου, επιτρέπουν την ακριβή παρακολούθηση της δυναμικής του νερού. Προηγούμενες μελέτες έχουν καταδείξει τη χρησιμότητά τους στην αξιολόγηση των αλλαγών που σχετίζονται με το νερό σε διάφορα περιβάλλοντα. Συνολικά, οι τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών με βάση την τηλεπισκόπηση προσφέρουν πολύτιμες γνώσεις για τις δυναμικές γήινες διεργασίες, βοηθώντας στις προσπάθειες περιβαλλοντικής διαχείρισης και διατήρησης των πόρων.

''Περιοχή μελέτης''

Το Δέλτα του Νείλου, μια ζωτικής σημασίας περιοχή της Αιγύπτου, αντιμετωπίζει σημαντικές περιβαλλοντικές αλλαγές λόγω των αλλαγών στη χρήση γης και της αύξησης του πληθυσμού. Η διάβρωση των ακτών και η μετατροπή των υγροτόπων σε γεωργικές εκτάσεις αποτελούν εξέχοντα ζητήματα, τα οποία επιδεινώνονται από τις μεταβολές στο καθεστώς πλημμυρών του ποταμού Νείλου. Τον τελευταίο αιώνα, η ακτογραμμή έχει υποχωρήσει λόγω διάβρωσης, με παράγοντες όπως οι αλλαγές στην προσφορά ιζημάτων και η καθίζηση του εδάφους να συμβάλλουν. Η μελέτη επικεντρώνεται στο βορειοανατολικό Δέλτα του Νείλου, που περιλαμβάνει μια παράκτια έκταση περίπου 60 χλμ. από το Ras El-Bar έως το Port-Said και εκτείνεται 40 χλμ. στην ενδοχώρα. Η περιοχή αυτή φιλοξενεί σημαντικά λιμάνια, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και αναπτύξεις υποδομών, όπως ο Διεθνής Παράκτιος Αυτοκινητόδρομος, αναδεικνύοντας τη σημασία της για την οικονομική και αστική ανάπτυξη της Αιγύπτου εν μέσω των συνεχιζόμενων περιβαλλοντικών προκλήσεων.
Η ακτή του Δέλτα του Νείλου διαθέτει αμμώδεις παραλίες, αμμόλοφους και παράκτιες πεδιάδες, ενώ οι επικρατούντες βορειοδυτικοί άνεμοι δημιουργούν ένα ανατολικό ρεύμα παραλίας. Τα κύματα προέρχονται κυρίως από τα βορειοδυτικά, φτάνοντας σε ύψος έως και 4,2 μέτρα το χειμώνα. Οι παλίρροιες κυμαίνονται ημι-ημερήσια, με εύρος 25-30 cm κατά μήκος της ακτής. Η λιμνοθάλασσα Manzala, η οποία βρίσκεται στο δέλτα που υποχωρεί, καλύπτει περίπου 950 km2 και είναι ρηχή, με βάθη άνω των 100 cm που αποτελούν μόνο το 25% της έκτασής της. Η λιμνοθάλασσα, που οριοθετείται από αμμώδεις κορυφογραμμές και έλη, συνδέεται με τη Μεσόγειο Θάλασσα μέσω του κόλπου El-Gamil κοντά στο Port-Said, αποτελώντας ζωτικό υγροβιότοπο για τα υδρόβια πουλιά και μεταναστευτική οδό από την Ευρώπη προς την Αφρική.
Οι στόχοι της παρούσας μελέτης είναι η εφαρμογή της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την αντιμετώπιση των χωρικών αλλαγών που σημειώθηκαν κατά μήκος της παράκτιας περιοχής του Δέλτα του Νείλου μεταξύ 1973 και 2007. Οι ειδικοί στόχοι περιλαμβάνουν τη χαρτογράφηση των αλλαγών στη θέση της ακτογραμμής μεταξύ της Damietta και του Port-Said και την ποσοτικοποίηση της αλλαγής της επιφάνειας της λιμνοθάλασσας Manzala μεταξύ 1973 και 2003.

'''2.Μεθοδολογία'''

''Δορυφορικά δεδομένα''

Για την αξιολόγηση των αλλαγών στην παράκτια περιοχή του Δέλτα του Νείλου χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις δορυφορικές εικόνες: μία από τον Landsat MSS (ανάλυση 58m) τον Ιανουάριο του 1973, δύο από τον Landsat TM (ανάλυση 28,5m) τον Σεπτέμβριο του 1984 και τον Αύγουστο του 2003 και μία από τον SPOT-4 HRVIR (ανάλυση 10m) τον Μάρτιο του 2007. Ο MSS περιλαμβάνει ζώνες στο πράσινο, το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο φάσμα, ενώ ο TM έχει επτά ζώνες που περιλαμβάνουν το μπλε, το πράσινο, το κόκκινο, το NIR, το μεσαίο και το θερμικό υπέρυθρο. Το SPOT περιλαμβάνει ζώνες στο πράσινο, το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο. Το SPOT επικεντρώθηκε στις αλλαγές της ακτογραμμής λόγω της ελλιπούς κάλυψης της λιμνοθάλασσας Manzala, ενώ οι εικόνες Landsat (MSS και TM) χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των αλλαγών στην έκταση της λιμνοθάλασσας, καθώς καλύπτουν ολόκληρη την περιοχή. Αυτές οι δορυφορικές εικόνες παρείχαν δεδομένα για την ανάλυση των διαχρονικών αλλαγών κατά μήκος της παράκτιας περιοχής του Δέλτα του Νείλου, απαραίτητα για την κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής με την πάροδο του χρόνου.

''Επεξεργασία εικόνων''

Αρχικά, οι εικόνες μετασχηματίστηκαν σε μια κοινή προβολή χάρτη και αντιστοιχίστηκαν με τη χρήση σημείων επίγειου ελέγχου (GCP) για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια. Η διόρθωση ελαχιστοποίησε τα γεωμετρικά σφάλματα, με μέσο τετραγωνικό σφάλμα διαδρομής (RMSE) κάτω από 0,5 εικονοστοιχεία. Στη συνέχεια, η ατμοσφαιρική παρεμβολή διορθώθηκε με τη μέθοδο αφαίρεσης σκοτεινών αντικειμένων. Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι: η ψηφιοποίηση της ακτογραμμής για τη χαρτογράφηση των προτύπων διάβρωσης/απόθεσης κατά μήκος της ακτής από το Ras El-Bar έως το Port-Said, χρησιμοποιώντας εικόνες από το 1973 και το 2007- και αλγόριθμοι δείκτη νερού που εφαρμόστηκαν σε εικόνες Landsat από το 1973, το 1984 και το 2003 για την αξιολόγηση των αλλαγών στην επιφάνεια της λίμνης Manzala. Αυτή η ολοκληρωμένη προσέγγιση διευκόλυνε τον εντοπισμό και την ανάλυση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή του Δέλτα του Νείλου με την πάροδο του χρόνου.

''Ψηφιοποίηση ακτπγραμμής''

Περιγράφεται μια μεθοδολογία για την παρακολούθηση των αλλαγών κατά μήκος της ακτογραμμής από το Ras El-Bar έως το Port-Said με τη χρήση δορυφορικών εικόνων. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat MSS του 1973 και SPOT του 2007. Οι εικόνες αυτές επικαλύφθηκαν στο λογισμικό ArcGIS, επιτρέποντας τη σύγκριση των θέσεων της ακτογραμμής. Η ψηφιοποίηση επί της οθόνης χρησιμοποιήθηκε για τη σήμανση των θέσεων της ακτογραμμής, διευκολύνοντας τον εντοπισμό των περιοχών διάβρωσης και προσαύξησης. Οι μετατοπίσεις της ακτογραμμής μεταξύ 1973 και 2007 ποσοτικοποιήθηκαν σε μέτρα με τη χρήση εργαλείων μέτρησης του ArcGIS. Η προσέγγιση αυτή παρείχε έναν συστηματικό τρόπο ανάλυσης των παράκτιων αλλαγών κατά τη συγκεκριμένη χρονική περίοδο.

''Υπολογισμός επιφανειακής έκτασης της λιμνοθάλασσας Manzala ''

Τα όρια της λίμνης Manzala χαρτογραφήθηκαν χρησιμοποιώντας εικόνες Landsat από το 1973, το 1984 και το 2003 για να προσδιοριστεί η έκτασή της κάθε φορά. Το λογισμικό ERDAS Imagine 9.1 χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία δύο δεικτών, του NDWI και του MNDWI. Ο NDWI χρησιμοποιήθηκε για την εικόνα του 1973 και υπολογίστηκε ως (Green - NIR)/(Green + NIR) όπου Green και NIR είναι οι ψηφιακοί αριθμοί στην πράσινη και στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη. Το MNDWI χρησιμοποιήθηκε για τις εικόνες του 1984 και του 2003, υπολογιζόμενο με παρόμοιο τρόπο, αλλά χρησιμοποιώντας τη μεσαία υπέρυθρη ζώνη. Η ακρίβεια κάθε δείκτη ελέγχθηκε με την εξέταση των ορίων της λίμνης. Τα pixel πάνω από ένα ορισμένο όριο χαρακτηρίστηκαν ως νερό και κωδικοποιήθηκαν με μπλε χρώμα. Η συνολική υδάτινη έκταση υπολογίστηκε και συγκρίθηκε για κάθε έτος, με οπτικούς ελέγχους που διασφάλιζαν την ακρίβεια. Οι μεταβολές της υδάτινης έκτασης εκτιμήθηκαν για το 1973, το 1984 και το 2003.

'''3.Αποτελέσματα'''

Το κείμενο περιγράφει τις αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής κατά μήκος μιας παράκτιας διαδρομής 58 χιλιομέτρων μεταξύ του ακρωτηρίου της Δαμιέττας και του Port-Said. Τα δορυφορικά δεδομένα αποκάλυψαν τέσσερις θέσεις διάβρωσης (A, B, C και E) και μία θέση προσαύξησης (D). Η περιοχή Α παρουσίασε σημαντική διάβρωση, με μετατόπιση κατά 1,55 km προς την ξηρά μεταξύ 1973 και 2007, οδηγώντας στην καταστροφή του παράκτιου αυτοκινητόδρομου. Η θέση Β παρουσίασε υποχώρηση 0,61 km, ενώ η θέση Γ υποχώρησε κατά 0,37 km. Η θέση Δ παρουσίασε προσαύξηση, με μια μετατόπιση 0,38 km προς τη θάλασσα, όπου κατασκευάστηκαν προβλήτες για την προστασία της λιμνοθάλασσας Μαντζάλα. Η θέση Ε, κοντά στο Port-Said, υποχώρησε κατά 0,21 χλμ. Οι λωρίδες διάβρωσης κάλυψαν 29 km (50% της ακτής), ενώ οι λωρίδες προσαύξησης κάλυψαν το 13% (7,4 km). Το υπόλοιπο 37% δεν επηρεάστηκε από διάβρωση ή προσαύξηση.
Το MNDWI επιλέγεται έναντι του NDWI για την οριοθέτηση των υδάτινων σωμάτων σε εικόνες ΤΜ του 1984 και του 2003 λόγω της ικανότητάς του να αναδεικνύει με ακρίβεια το νερό σε θολές ή ρηχές περιοχές. Ωστόσο, το MNDWI δεν μπόρεσε να εφαρμοστεί στην εικόνα MSS του 1973 λόγω της απουσίας της απαραίτητης ζώνης. Χρησιμοποιήθηκαν δοκιμαστικές τοποθεσίες που αντιπροσωπεύουν ρηχά ή θολά νερά για να επαληθευτεί η ακρίβεια των παραγόμενων εικόνων NDWI και MNDWI, με το MNDWI να αποδεικνύεται πιο αποτελεσματικό στον εντοπισμό του νερού. Προσδιορίστηκαν οι τιμές κατωφλίου για το νερό στις εικόνες NDWI του 1973 και στις εικόνες MNDWI του 1984 και του 2003. Οι υπολογιζόμενες εκτάσεις υδάτινων σωμάτων το 1973, το 1984 και το 2003 ήταν περίπου 272.000 στρέμματα (1.100 km2), 260.000 στρέμματα (1.052 km2) και 178.000 στρέμματα (720 km2) αντίστοιχα. Μεταξύ 1973 και 1984, η λίμνη έχασε 12.000 στρέμματα (48 km2), ενώ η απώλεια μεταξύ 1984 και 2003 ήταν περίπου 82.000 στρέμματα (332 km2), δηλαδή συνολικά 34,5% απώλεια έκτασης μεταξύ 1973 και 2003.

'''4.Συζήτηση και συμπέρασμα'''

Η παράκτια ζώνη του Δέλτα του Νείλου είναι μια περιοχή ζωτικής σημασίας για την Αίγυπτο, καθώς φιλοξενεί βιομηχανικές, ψυχαγωγικές και ενεργειακές δραστηριότητες. Ωστόσο, η κατασκευή του Υψηλού Φράγματος του Ασουάν το 1964 είχε σημαντικές κοινωνικοοικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, διακόπτοντας τη ροή ιζημάτων προς τη Μεσόγειο Θάλασσα και αλλοιώνοντας τους υγροτόπους του Δέλτα του Νείλου, οδηγώντας σε σοβαρή διάβρωση των ακτών.

Οι ρυθμοί διάβρωσης ποικίλλουν κατά μήκος της ακτής μεταξύ του ακρωτηρίου της Δαμιέττας και του Port-Said, με μέγιστη διάβρωση κοντά στις εκβολές του ποταμού Νείλου και μείωση προς τα ανατολικά. Ποιοτικές μελέτες και αναλύσεις τηλεπισκόπησης έχουν σταθερά εντοπίσει μοτίβα διάβρωσης που μετατοπίζονται προς τα ανατολικά κατά μήκος αυτής της ακτογραμμής. Σε καίρια σημεία έχουν κατασκευαστεί κατασκευές προστασίας των ακτών, συμπεριλαμβανομένων θαλάσσιων τειχών και προβλητών, για να μετριάσουν τη διάβρωση και να διευκολύνουν την προσαύξηση. Οι κατασκευές αυτές έχουν αλλάξει τα πρότυπα διάβρωσης/προσαύξησης, με τη δημιουργία τόμβων λόγω της απόθεσης ιζημάτων και την ανάπτυξη παραλιών προσαύξησης κοντά στους μώλους. Ο κρηπιδότοιχος στο ακρωτήριο της Δαμιέττας σταμάτησε επιτυχώς την επιταχυνόμενη διάβρωση.

Συνολικά, η ακτή του Δέλτα του Νείλου συμπεριφέρεται ως μια σειρά τμημάτων με διακριτά πρότυπα διάβρωσης και συσσώρευσης. Τα μέτρα προστασίας των ακτών διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση αυτών των προτύπων, αναδεικνύοντας την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ των ανθρώπινων παρεμβάσεων και των φυσικών διεργασιών στη διαχείριση των ακτών.

Η μελέτη αποκαλύπτει σημαντική απώλεια στην έκταση της λιμνοθάλασσας Μαντζάλα, υποδεικνύοντας μείωση κατά 12.000 στρέμματα (4,4%) μεταξύ 1973 και 1984 και μια πιο επιταχυνόμενη απώλεια από το 1984 έως το 2003, η οποία ανήλθε συνολικά σε 82.000 στρέμματα (30,1%). Η απώλεια αυτή, που αποδίδεται εν μέρει στην κατασκευή της διώρυγας El-Salam και του διεθνούς αυτοκινητόδρομου, οφείλεται κυρίως στη μετατροπή του νερού της λιμνοθάλασσας σε γεωργική γη. Η συνολική απώλεια από το 1973 έως το 2003 ανέρχεται σε 94.000 στρέμματα (34,5%), υποδεικνύοντας μια ανησυχητική τάση συρρίκνωσης της λιμνοθάλασσας. Τα μοντέλα δείκτη νερού που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη ευθυγραμμίζονται με προηγούμενα ευρήματα από μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση, αν και υπάρχουν αποκλίσεις στις εκτιμήσεις συγκεκριμένων εκτάσεων.Η αποξήρανση της λιμνοθάλασσας για γεωργικούς σκοπούς αποτελεί μια νέα πρόκληση, η οποία επιδεινώνεται περαιτέρω από περιβαλλοντικούς κινδύνους, όπως η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού. Η λιμνοθάλασσα Manzala λειτουργεί ως μεταβατικός αποδέκτης για τα γεωργικά και δημοτικά απόβλητα της Αιγύπτου, οδηγώντας σε ευτροφισμό και εποχιακές ανθίσεις φυκών που απειλούν την υδρόβια ζωή. Επιπλέον, το βαρύ φορτίο ιζημάτων και η αναμενόμενη μετανάστευση του πληθυσμού επιτείνουν τις προκλήσεις της λιμνοθάλασσας. Στο ευρύτερο πλαίσιο, οι διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας συνιστούν σημαντική απειλή για το Δέλτα του Νείλου, με τις προβλέψεις να δείχνουν πιθανή πλημμύρα του ενός τετάρτου του Δέλτα και μετακίνηση του 10% του πληθυσμού της Αιγύπτου μέχρι το 2100. Η καθίζηση του εδάφους, που αποδίδεται στη συμπίεση των ιζημάτων, την τεκτονική δραστηριότητα και την ισοστασία, επιδεινώνει την απειλή αυτή, με ρυθμούς καθίζησης συγκρίσιμους με άλλους δέλτα παγκοσμίως.

Οι ιστορικές δομές που κατασκευάστηκαν μετά την ισλαμική κατάκτηση βρίσκονται τώρα βυθισμένες, υπογραμμίζοντας τη σοβαρότητα της καθίζησης της γης στην περιοχή. Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν την επείγουσα ανάγκη λήψης ολοκληρωμένων μέτρων για την αντιμετώπιση της συρρίκνωσης των λιμνοθαλασσών, τον μετριασμό της περιβαλλοντικής υποβάθμισης και την προσαρμογή στις διαφαινόμενες προκλήσεις που θέτει η άνοδος της στάθμης της θάλασσας και η καθίζηση του εδάφους στο Δέλτα του Νείλου.

[[category:ΔΠΜΣ ]]

. Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου

2024-03-03T19:41:45Z

Demoagr: Νέα σελίδα με ''''Τίτλος: . Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δ...'

'''Τίτλος: . Χρήση τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση αλλαγών στην παράκτια ζώνη ανατολικά του Δέλτα του Νείλου'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Change detection of the coastal zone east of the Nile Delta using remote sensing''

'''Συγγραφείς:''' H. M. El-Asmar & M. E. Hereher

'''Πηγή:''' https://doi.org/10.1007/s12665-010-0564-9

'''Περίληψη'''

Η παράκτια ζώνη του Δέλτα του Νείλου, ζωτικής σημασίας για την ενέργεια και τη βιομηχανία, φιλοξενεί ζωτικά υγροτοπικά οικοσυστήματα. Κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα, υπέστη σημαντικές αλλαγές. Αναλύοντας τέσσερις δορυφορικές εικόνες που εκτείνονται από το 1973 έως το 2007, οι ερευνητές παρατήρησαν χωροχρονικούς μετασχηματισμούς μεταξύ του κλάδου του Νείλου της Νταμιέττα και του Port-Said. Οι μέθοδοι περιλάμβαναν διόρθωση εικόνας, ατμοσφαιρική διόρθωση και ψηφιοποίηση της ακτογραμμής. Τα αποτελέσματα έδειξαν σοβαρή διάβρωση των ακτών κοντά στη Damietta, η οποία μειώθηκε προς τα ανατολικά, με συσσώρευση κοντά στο Port-Said. Περίπου το 50% της ακτής διαβρώθηκε, ενώ το 13% προσχώρησε. Η επιφάνεια της λιμνοθάλασσας Manzala μειώθηκε αισθητά κατά 34,5%, κυρίως λόγω του αντιπλημμυρικού ελέγχου του ποταμού Νείλου και των ανθρωπογενών αλλαγών στη χρήση γης. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν τον αντίκτυπο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη δυναμική των ακτών.

'''1.Εισαγωγή'''

Η τηλεπισκόπηση προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των πόρων της Γης, χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες με ευρεία κάλυψη του εδάφους, πολλαπλές φασματικές πληροφορίες και μακροχρόνια αρχεία. Η ανίχνευση αλλαγών, μια βασική εφαρμογή, περιλαμβάνει την ανάλυση των χρονικών μετατοπίσεων με τη χρήση ψηφιακών δεδομένων. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές, συμπεριλαμβανομένων της αναλογίας ζωνών, της διαφοροποίησης, της ανάλυσης κύριων συνιστωσών και της διαφοροποίησης του δείκτη βλάστησης. Οι ερευνητές έχουν εφαρμόσει αυτές τις μεθόδους για τη μελέτη περιβαλλοντικών αλλαγών, όπως οι μετατοπίσεις αμμόλοφων στη Δυτική Έρημο της Αιγύπτου και η αλλαγή της έκτασης της λιμνοθάλασσας Manzala. Οι δείκτες νερού, όπως οι NDWI και MNDWI, έχουν αναδειχθεί ως αποτελεσματικά εργαλεία για την ανίχνευση αλλαγών σε υδάτινα σώματα, βασιζόμενοι σε φασματικές ζώνες για την ενίσχυση των σημάτων νερού. Αυτοί οι δείκτες, που υπολογίζονται από φάσματα ορατού και εγγύς υπέρυθρου, επιτρέπουν την ακριβή παρακολούθηση της δυναμικής του νερού. Προηγούμενες μελέτες έχουν καταδείξει τη χρησιμότητά τους στην αξιολόγηση των αλλαγών που σχετίζονται με το νερό σε διάφορα περιβάλλοντα. Συνολικά, οι τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών με βάση την τηλεπισκόπηση προσφέρουν πολύτιμες γνώσεις για τις δυναμικές γήινες διεργασίες, βοηθώντας στις προσπάθειες περιβαλλοντικής διαχείρισης και διατήρησης των πόρων.

''Περιοχή μελέτης''

Το Δέλτα του Νείλου, μια ζωτικής σημασίας περιοχή της Αιγύπτου, αντιμετωπίζει σημαντικές περιβαλλοντικές αλλαγές λόγω των αλλαγών στη χρήση γης και της αύξησης του πληθυσμού. Η διάβρωση των ακτών και η μετατροπή των υγροτόπων σε γεωργικές εκτάσεις αποτελούν εξέχοντα ζητήματα, τα οποία επιδεινώνονται από τις μεταβολές στο καθεστώς πλημμυρών του ποταμού Νείλου. Τον τελευταίο αιώνα, η ακτογραμμή έχει υποχωρήσει λόγω διάβρωσης, με παράγοντες όπως οι αλλαγές στην προσφορά ιζημάτων και η καθίζηση του εδάφους να συμβάλλουν. Η μελέτη επικεντρώνεται στο βορειοανατολικό Δέλτα του Νείλου, που περιλαμβάνει μια παράκτια έκταση περίπου 60 χλμ. από το Ras El-Bar έως το Port-Said και εκτείνεται 40 χλμ. στην ενδοχώρα. Η περιοχή αυτή φιλοξενεί σημαντικά λιμάνια, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και αναπτύξεις υποδομών, όπως ο Διεθνής Παράκτιος Αυτοκινητόδρομος, αναδεικνύοντας τη σημασία της για την οικονομική και αστική ανάπτυξη της Αιγύπτου εν μέσω των συνεχιζόμενων περιβαλλοντικών προκλήσεων.
Η ακτή του Δέλτα του Νείλου διαθέτει αμμώδεις παραλίες, αμμόλοφους και παράκτιες πεδιάδες, ενώ οι επικρατούντες βορειοδυτικοί άνεμοι δημιουργούν ένα ανατολικό ρεύμα παραλίας. Τα κύματα προέρχονται κυρίως από τα βορειοδυτικά, φτάνοντας σε ύψος έως και 4,2 μέτρα το χειμώνα. Οι παλίρροιες κυμαίνονται ημι-ημερήσια, με εύρος 25-30 cm κατά μήκος της ακτής. Η λιμνοθάλασσα Manzala, η οποία βρίσκεται στο δέλτα που υποχωρεί, καλύπτει περίπου 950 km2 και είναι ρηχή, με βάθη άνω των 100 cm που αποτελούν μόνο το 25% της έκτασής της. Η λιμνοθάλασσα, που οριοθετείται από αμμώδεις κορυφογραμμές και έλη, συνδέεται με τη Μεσόγειο Θάλασσα μέσω του κόλπου El-Gamil κοντά στο Port-Said, αποτελώντας ζωτικό υγροβιότοπο για τα υδρόβια πουλιά και μεταναστευτική οδό από την Ευρώπη προς την Αφρική.
Οι στόχοι της παρούσας μελέτης είναι η εφαρμογή της τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση και την αντιμετώπιση των χωρικών αλλαγών που σημειώθηκαν κατά μήκος της παράκτιας περιοχής του Δέλτα του Νείλου μεταξύ 1973 και 2007. Οι ειδικοί στόχοι περιλαμβάνουν τη χαρτογράφηση των αλλαγών στη θέση της ακτογραμμής μεταξύ της Damietta και του Port-Said και την ποσοτικοποίηση της αλλαγής της επιφάνειας της λιμνοθάλασσας Manzala μεταξύ 1973 και 2003.

'''2.Μεθοδολογία'''

''Δορυφορικά δεδομένα''

Για την αξιολόγηση των αλλαγών στην παράκτια περιοχή του Δέλτα του Νείλου χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις δορυφορικές εικόνες: μία από τον Landsat MSS (ανάλυση 58m) τον Ιανουάριο του 1973, δύο από τον Landsat TM (ανάλυση 28,5m) τον Σεπτέμβριο του 1984 και τον Αύγουστο του 2003 και μία από τον SPOT-4 HRVIR (ανάλυση 10m) τον Μάρτιο του 2007. Ο MSS περιλαμβάνει ζώνες στο πράσινο, το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο φάσμα, ενώ ο TM έχει επτά ζώνες που περιλαμβάνουν το μπλε, το πράσινο, το κόκκινο, το NIR, το μεσαίο και το θερμικό υπέρυθρο. Το SPOT περιλαμβάνει ζώνες στο πράσινο, το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο. Το SPOT επικεντρώθηκε στις αλλαγές της ακτογραμμής λόγω της ελλιπούς κάλυψης της λιμνοθάλασσας Manzala, ενώ οι εικόνες Landsat (MSS και TM) χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των αλλαγών στην έκταση της λιμνοθάλασσας, καθώς καλύπτουν ολόκληρη την περιοχή. Αυτές οι δορυφορικές εικόνες παρείχαν δεδομένα για την ανάλυση των διαχρονικών αλλαγών κατά μήκος της παράκτιας περιοχής του Δέλτα του Νείλου, απαραίτητα για την κατανόηση της περιβαλλοντικής δυναμικής με την πάροδο του χρόνου.

''Επεξεργασία εικόνων''

Αρχικά, οι εικόνες μετασχηματίστηκαν σε μια κοινή προβολή χάρτη και αντιστοιχίστηκαν με τη χρήση σημείων επίγειου ελέγχου (GCP) για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια. Η διόρθωση ελαχιστοποίησε τα γεωμετρικά σφάλματα, με μέσο τετραγωνικό σφάλμα διαδρομής (RMSE) κάτω από 0,5 εικονοστοιχεία. Στη συνέχεια, η ατμοσφαιρική παρεμβολή διορθώθηκε με τη μέθοδο αφαίρεσης σκοτεινών αντικειμένων. Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι: η ψηφιοποίηση της ακτογραμμής για τη χαρτογράφηση των προτύπων διάβρωσης/απόθεσης κατά μήκος της ακτής από το Ras El-Bar έως το Port-Said, χρησιμοποιώντας εικόνες από το 1973 και το 2007- και αλγόριθμοι δείκτη νερού που εφαρμόστηκαν σε εικόνες Landsat από το 1973, το 1984 και το 2003 για την αξιολόγηση των αλλαγών στην επιφάνεια της λίμνης Manzala. Αυτή η ολοκληρωμένη προσέγγιση διευκόλυνε τον εντοπισμό και την ανάλυση των περιβαλλοντικών αλλαγών στην περιοχή του Δέλτα του Νείλου με την πάροδο του χρόνου.

''Ψηφιοποίηση ακτπγραμμής''

Περιγράφεται μια μεθοδολογία για την παρακολούθηση των αλλαγών κατά μήκος της ακτογραμμής από το Ras El-Bar έως το Port-Said με τη χρήση δορυφορικών εικόνων. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat MSS του 1973 και SPOT του 2007. Οι εικόνες αυτές επικαλύφθηκαν στο λογισμικό ArcGIS, επιτρέποντας τη σύγκριση των θέσεων της ακτογραμμής. Η ψηφιοποίηση επί της οθόνης χρησιμοποιήθηκε για τη σήμανση των θέσεων της ακτογραμμής, διευκολύνοντας τον εντοπισμό των περιοχών διάβρωσης και προσαύξησης. Οι μετατοπίσεις της ακτογραμμής μεταξύ 1973 και 2007 ποσοτικοποιήθηκαν σε μέτρα με τη χρήση εργαλείων μέτρησης του ArcGIS. Η προσέγγιση αυτή παρείχε έναν συστηματικό τρόπο ανάλυσης των παράκτιων αλλαγών κατά τη συγκεκριμένη χρονική περίοδο.

''Υπολογισμός επιφανειακής έκτασης της λιμνοθάλασσας Manzala ''

Τα όρια της λίμνης Manzala χαρτογραφήθηκαν χρησιμοποιώντας εικόνες Landsat από το 1973, το 1984 και το 2003 για να προσδιοριστεί η έκτασή της κάθε φορά. Το λογισμικό ERDAS Imagine 9.1 χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία δύο δεικτών, του NDWI και του MNDWI. Ο NDWI χρησιμοποιήθηκε για την εικόνα του 1973 και υπολογίστηκε ως (Green - NIR)/(Green + NIR) όπου Green και NIR είναι οι ψηφιακοί αριθμοί στην πράσινη και στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη. Το MNDWI χρησιμοποιήθηκε για τις εικόνες του 1984 και του 2003, υπολογιζόμενο με παρόμοιο τρόπο, αλλά χρησιμοποιώντας τη μεσαία υπέρυθρη ζώνη. Η ακρίβεια κάθε δείκτη ελέγχθηκε με την εξέταση των ορίων της λίμνης. Τα pixel πάνω από ένα ορισμένο όριο χαρακτηρίστηκαν ως νερό και κωδικοποιήθηκαν με μπλε χρώμα. Η συνολική υδάτινη έκταση υπολογίστηκε και συγκρίθηκε για κάθε έτος, με οπτικούς ελέγχους που διασφάλιζαν την ακρίβεια. Οι μεταβολές της υδάτινης έκτασης εκτιμήθηκαν για το 1973, το 1984 και το 2003.

'''3.Αποτελέσματα'''

Το κείμενο περιγράφει τις αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής κατά μήκος μιας παράκτιας διαδρομής 58 χιλιομέτρων μεταξύ του ακρωτηρίου της Δαμιέττας και του Port-Said. Τα δορυφορικά δεδομένα αποκάλυψαν τέσσερις θέσεις διάβρωσης (A, B, C και E) και μία θέση προσαύξησης (D). Η περιοχή Α παρουσίασε σημαντική διάβρωση, με μετατόπιση κατά 1,55 km προς την ξηρά μεταξύ 1973 και 2007, οδηγώντας στην καταστροφή του παράκτιου αυτοκινητόδρομου. Η θέση Β παρουσίασε υποχώρηση 0,61 km, ενώ η θέση Γ υποχώρησε κατά 0,37 km. Η θέση Δ παρουσίασε προσαύξηση, με μια μετατόπιση 0,38 km προς τη θάλασσα, όπου κατασκευάστηκαν προβλήτες για την προστασία της λιμνοθάλασσας Μαντζάλα. Η θέση Ε, κοντά στο Port-Said, υποχώρησε κατά 0,21 χλμ. Οι λωρίδες διάβρωσης κάλυψαν 29 km (50% της ακτής), ενώ οι λωρίδες προσαύξησης κάλυψαν το 13% (7,4 km). Το υπόλοιπο 37% δεν επηρεάστηκε από διάβρωση ή προσαύξηση.
Το MNDWI επιλέγεται έναντι του NDWI για την οριοθέτηση των υδάτινων σωμάτων σε εικόνες ΤΜ του 1984 και του 2003 λόγω της ικανότητάς του να αναδεικνύει με ακρίβεια το νερό σε θολές ή ρηχές περιοχές. Ωστόσο, το MNDWI δεν μπόρεσε να εφαρμοστεί στην εικόνα MSS του 1973 λόγω της απουσίας της απαραίτητης ζώνης. Χρησιμοποιήθηκαν δοκιμαστικές τοποθεσίες που αντιπροσωπεύουν ρηχά ή θολά νερά για να επαληθευτεί η ακρίβεια των παραγόμενων εικόνων NDWI και MNDWI, με το MNDWI να αποδεικνύεται πιο αποτελεσματικό στον εντοπισμό του νερού. Προσδιορίστηκαν οι τιμές κατωφλίου για το νερό στις εικόνες NDWI του 1973 και στις εικόνες MNDWI του 1984 και του 2003. Οι υπολογιζόμενες εκτάσεις υδάτινων σωμάτων το 1973, το 1984 και το 2003 ήταν περίπου 272.000 στρέμματα (1.100 km2), 260.000 στρέμματα (1.052 km2) και 178.000 στρέμματα (720 km2) αντίστοιχα. Μεταξύ 1973 και 1984, η λίμνη έχασε 12.000 στρέμματα (48 km2), ενώ η απώλεια μεταξύ 1984 και 2003 ήταν περίπου 82.000 στρέμματα (332 km2), δηλαδή συνολικά 34,5% απώλεια έκτασης μεταξύ 1973 και 2003.

'''4.Συζήτηση και συμπέρασμα'''

Η παράκτια ζώνη του Δέλτα του Νείλου είναι μια περιοχή ζωτικής σημασίας για την Αίγυπτο, καθώς φιλοξενεί βιομηχανικές, ψυχαγωγικές και ενεργειακές δραστηριότητες. Ωστόσο, η κατασκευή του Υψηλού Φράγματος του Ασουάν το 1964 είχε σημαντικές κοινωνικοοικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, διακόπτοντας τη ροή ιζημάτων προς τη Μεσόγειο Θάλασσα και αλλοιώνοντας τους υγροτόπους του Δέλτα του Νείλου, οδηγώντας σε σοβαρή διάβρωση των ακτών.
Οι ρυθμοί διάβρωσης ποικίλλουν κατά μήκος της ακτής μεταξύ του ακρωτηρίου της Δαμιέττας και του Port-Said, με μέγιστη διάβρωση κοντά στις εκβολές του ποταμού Νείλου και μείωση προς τα ανατολικά. Ποιοτικές μελέτες και αναλύσεις τηλεπισκόπησης έχουν σταθερά εντοπίσει μοτίβα διάβρωσης που μετατοπίζονται προς τα ανατολικά κατά μήκος αυτής της ακτογραμμής. Σε καίρια σημεία έχουν κατασκευαστεί κατασκευές προστασίας των ακτών, συμπεριλαμβανομένων θαλάσσιων τειχών και προβλητών, για να μετριάσουν τη διάβρωση και να διευκολύνουν την προσαύξηση. Οι κατασκευές αυτές έχουν αλλάξει τα πρότυπα διάβρωσης/προσαύξησης, με τη δημιουργία τόμβων λόγω της απόθεσης ιζημάτων και την ανάπτυξη παραλιών προσαύξησης κοντά στους μώλους. Ο κρηπιδότοιχος στο ακρωτήριο της Δαμιέττας σταμάτησε επιτυχώς την επιταχυνόμενη διάβρωση.
Συνολικά, η ακτή του Δέλτα του Νείλου συμπεριφέρεται ως μια σειρά τμημάτων με διακριτά πρότυπα διάβρωσης και συσσώρευσης. Τα μέτρα προστασίας των ακτών διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση αυτών των προτύπων, αναδεικνύοντας την πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ των ανθρώπινων παρεμβάσεων και των φυσικών διεργασιών στη διαχείριση των ακτών.
Η μελέτη αποκαλύπτει σημαντική απώλεια στην έκταση της λιμνοθάλασσας Μαντζάλα, υποδεικνύοντας μείωση κατά 12.000 στρέμματα (4,4%) μεταξύ 1973 και 1984 και μια πιο επιταχυνόμενη απώλεια από το 1984 έως το 2003, η οποία ανήλθε συνολικά σε 82.000 στρέμματα (30,1%). Η απώλεια αυτή, που αποδίδεται εν μέρει στην κατασκευή της διώρυγας El-Salam και του διεθνούς αυτοκινητόδρομου, οφείλεται κυρίως στη μετατροπή του νερού της λιμνοθάλασσας σε γεωργική γη. Η συνολική απώλεια από το 1973 έως το 2003 ανέρχεται σε 94.000 στρέμματα (34,5%), υποδεικνύοντας μια ανησυχητική τάση συρρίκνωσης της λιμνοθάλασσας. Τα μοντέλα δείκτη νερού που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη ευθυγραμμίζονται με προηγούμενα ευρήματα από μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση, αν και υπάρχουν αποκλίσεις στις εκτιμήσεις συγκεκριμένων εκτάσεων.Η αποξήρανση της λιμνοθάλασσας για γεωργικούς σκοπούς αποτελεί μια νέα πρόκληση, η οποία επιδεινώνεται περαιτέρω από περιβαλλοντικούς κινδύνους, όπως η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού. Η λιμνοθάλασσα Manzala λειτουργεί ως μεταβατικός αποδέκτης για τα γεωργικά και δημοτικά απόβλητα της Αιγύπτου, οδηγώντας σε ευτροφισμό και εποχιακές ανθίσεις φυκών που απειλούν την υδρόβια ζωή. Επιπλέον, το βαρύ φορτίο ιζημάτων και η αναμενόμενη μετανάστευση του πληθυσμού επιτείνουν τις προκλήσεις της λιμνοθάλασσας. Στο ευρύτερο πλαίσιο, οι διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας συνιστούν σημαντική απειλή για το Δέλτα του Νείλου, με τις προβλέψεις να δείχνουν πιθανή πλημμύρα του ενός τετάρτου του Δέλτα και μετακίνηση του 10% του πληθυσμού της Αιγύπτου μέχρι το 2100. Η καθίζηση του εδάφους, που αποδίδεται στη συμπίεση των ιζημάτων, την τεκτονική δραστηριότητα και την ισοστασία, επιδεινώνει την απειλή αυτή, με ρυθμούς καθίζησης συγκρίσιμους με άλλους δέλτα παγκοσμίως.
Οι ιστορικές δομές που κατασκευάστηκαν μετά την ισλαμική κατάκτηση βρίσκονται τώρα βυθισμένες, υπογραμμίζοντας τη σοβαρότητα της καθίζησης της γης στην περιοχή. Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν την επείγουσα ανάγκη λήψης ολοκληρωμένων μέτρων για την αντιμετώπιση της συρρίκνωσης των λιμνοθαλασσών, τον μετριασμό της περιβαλλοντικής υποβάθμισης και την προσαρμογή στις διαφαινόμενες προκλήσεις που θέτει η άνοδος της στάθμης της θάλασσας και η καθίζηση του εδάφους στο Δέλτα του Νείλου.

[[category:ΔΠΜΣ ]]