Επίδραση πυρκαγιών στη βλάστηση της Κεντρικής Αφρικής: στατιστική ανάλυση βασισμένη στην τηλεπισκόπιση

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο

Αντικείμενο αυτής της έρευνας είναι η κατανόηση του ρόλου των πυρκαγιών στη μεταβολή χρήσεων γης και αντιστρόφως του ρόλου του τύπου βλάστησης ως παράγοντας ελέγχου των πυρκαγιών. Το πεδίο έρευνας αφορά μια μικρή περιοχή (198Χ170 χλμ) στο νοτιοδυτικό τμήμα της Δημοκρατίας της Κεντρικής Αφρικής (Central African Republic). Επίσης αναλύεται η διαφορετική επίδραση των πυρκαγιών, οι οποίες εκδηλώνονται στην αρχή και στο τέλος της ξηρής περιόδου, στην κάλυψη γης αλλά και το καθεστώς πρόκλησης πυρκαγιών από ανθρωπογενείς παράγοντες. Η χρήση δεδομένων για τις καμένες εκτάσεις αντί για τις επίσημα καταγεγραμμένες πυρκαγιές, οι οποίες είναι γνωστό ότι αποτελούν ένα περιορισμένο μέρος των πραγματικά εκδηλωμένων πυρκαγιών, επιτρέπει ακριβέστερη ανάλυση της χωρικής συσχέτισης μεταξύ των χαρακτηριστικών της γης και των περιστατικών φωτιάς-πυρκαγιάς. Η ξηρή περίοδος συμπίπτει με την περίοδο εκδήλωσης πυρκαγιών και ξεκινάει, για την υπο μελέτη περιοχή, το Δεκέμβρη και λήγει αργά το Φεβρουάριο.

Μεθοδολογία

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν περιλαμβάνουν έναν χάρτη μεταβολών χρήσεων γης, ο οποίος προέκυψe από την ανάλυση δύο δορυφορικών εικόνων Landsat TM (1990 και 1995) , ένα χάρτη κάλυψης γης της Κεντρικής Αφρικής, και ένα χάρτη καμένης γης. Ο χάρτης μεταβολών χρήσεων γης (στην Eικόνα 1 απεικονίζονται οι περιοχές όπου η βλάστηση μειώθηκε) επιτέθηκε πάνω στους χάρτες καμένης γης και κάλυψης γης, έτσι ώστε να αναλυθεί η διπλή αλληλεπίδραση μεταξύ πυρκαγιών και κάλυψης γης. Πρώτον, η χωρική συσχέτιση μεταξύ των διαφορετικών οικοτύπων και των συμβάντων πυρκαγιάς σε διαφορετικές χρονικές περιόδους έγινε με απλή ανάλυση συχνοτήτων (frequency analysis). Η περίοδος εκδήλωσης πυρκαγιών χωρίστηκε σε δύο τμήματα: στην πρώιμη περίοδο (15 Οκτ – 31 Ιαν) και την ύστερη περίοδο (1 Φεβ- 10 Μαρ). Δεύτερον, η επίδραση των πυρκαγιών στη μεταβολή χρήσεων γης για διάφορους τύπους βλάστησης μελετήθηκε με πολυμεταβλητή ανάλυση παλινδρόμησης (multivariate regression analysis). Στα μοντέλα, ορίστηκε ως εξαρτημένη μεταβλητή η μεταβολή χρήσεων γης και ως ανεξάρτητες μεταβλητές το μοτίβο της καμένης γης (ουλή) και ο τύπος βλάστησης. Για την μέτρηση των παραπάνω μεταβλητών η περιοχή χωρίστηκε σε 223 τετράγωνα τμήματα διαστάσεων 11Χ11 χλμ. Οι μεταβλητές σχετικά με την καμένη γη ορίστηκαν ως το ποσοστό της επιφάνειας του τμήματος που καλύπτεται από «καμένα» φατνία (pixels): (1) πρώιμη περίοδος και συνεχής καμένη έκταση, (2) πρώιμη περίοδος και κατατμημένη καμένη έκταση και (3) ύστερη περίοδος και κατατμημένη καμένη έκταση.

Αποτελέσματα

Το ιστόγραμμα συχνότητας εκδήλωσης πυρκαγιών για τους διάφορους οικότυπους (Εικόνα 2), σε συνδυασμό με τους χάρτες καμένης γης και οικοτύπων, αντιπροσωπεύει την κατανομή των πυρκαγιών στην υπό μελέτη περιοχή. Στα πυκνά υγρά δάση (Dense humid forests)η καύση σχετίζεται με τη μεταβολή χρήσεων γης, ενώ στη σαβάνα (Savannah) η εκδήλωση πυρκαγιών κατά την πρώιμη κυρίως περίοδο δε οδηγεί σε μεταβολή χρήσεων γης. Επίσης, οι φωτιές που προκαλούν συνεχείς ή κατατμημένες ουλές έχουν παρόμοιες επιπτώσεις στην βλάστηση. Στα πυκνά ημι-υγρά δάση (dense semi-humid forests) παρατηρήθηκαν μεγάλες επιπτώσεις από πυρκαγιές που σχετίζονται με τις χρήσεις γης στην περιφέρειά τους. Από τα διαγράμματα μεταβολής χρήσεων γης (και των ανεξάρτητων μεταβλητών για περιοχές που καλύπτονται λιγότερο από 10 % από περιφερειακά δάση (Εικόνα 3), προκύπτει ότι όλα τα τμήματα τα οποία έχουν υποστεί σημαντική μεταβολή στις χρήσεις γης (μεγαλύτερη από 10%) έχουν επηρεαστεί από φωτιές τόσο της πρώιμης όσο και της ύστερης περιόδου, ανεξαρτήτως του μοτίβου της ουλής. Στην Eικόνα 4 απεικονίζεται το ίδιο διάγραμμα για τα τμήματα των οποίων η επιφάνεια καλύπτεται σε ποσοστό μεγαλύτερο του 10 % από περιφερειακά δάση (peri-forests). Σε όλα τα τμήματα παρατηρείται μείωση της βλάστησης, οι οποίες σχετίζονται κατά κύριο λόγο με φωτιές της ύστερης περιόδου. Τέλος από την έρευνα προκύπτει ότι υπάρχουν λίγες περιοχές οι οποίες παρουσιάζουν αύξηση της βλάστησης μετά από πολύ πρώιμες φωτιές (τέλη Νοέμβρη). Η ανάλυση των αποτελεσμάτων ωστόσο δεν έδωσε κάποια ικανοποιητική στατιστική εξήγηση για τον τρόπο συσχέτισης των δύο φαινομένων. Συνολικά, οι ύστερες πυρκαγιές προκαλούν ζημιά στα οικοσυστήματα, τόσο απο οικολογικής άποψης όσο και από οικονομικής αφού καταστρέφονται παραγωγικά δέντρα. Αντίθετα, οι πρώιμες πυρκαγιές λειτουργούν τόσο αποτρεπτικά όσο και προστατευτικά, εφόσον εμποδίζουν την εκδήλωση ύστερων πυρκαγιών στην ίδια έκταση.

Συμπεράσματα

Η χρήση πολλαπλών μοντέλων παλινδρόμησης για την εξήγηση μεταβολών στις χρήσεις γης σε σχέση με τον τύπο βλάστησης και του μοτίβου των ουλών στην παρούσα εργασία αποδείχθηκε χρήσιμη και αποτελεί σημαντική εξέλιξη από αντίστοιχες προηγούμενες δουλειές. Τα αποτελέσματα είναι σε συμφωνία με τα αποτελέσματα άλλων εργασιών σχετικά με την καταστροφή που προκαλούν οι φωτιές από οικολογικής απόψεως. Το γεγονός ότι οι φωτιές που προκαλούν συνεχείς ή κατατμημένες ουλές έχουν παρόμοιες επιπτώσεις στην βλάστηση, αντιτίθεται με την υπόθεση ότι οι κατατμημένες ουλές υποδεικνύουν και ατελή καύση και επομένως δεν έχουν τόσο σημαντική επίδραση στη βλάστηση. Τέλος, τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τα ευρήματα πρόσφατων ερευνών σχετικά με τον έλεγχο του ανθρώπου στον χρόνο εκδήλωσης πυρκαγιών στη σαβάνα. Γύρω από τους οικισμούς η χρήση γης σχετίζεται με πρώιμες φωτιές που λειτουργούν αποτρεπτικά στην εκδήλωση ύστερων πυρκαγιών. Για την ακρίβεια, οι πρώιμες φωτιές κατατμίζουν το τοπίο και αποτρέπουν τη χωρική διάχυση των καταστροφικών ύστερων πυρκαγιών. Όπου δεν υπάρχουν οικισμοί, η αναλογία των πρώιμων πυρκαγιών μειώνεται και οι ύστερες πυρκαγιές αυξάνονται. Αυτό ενισχύει ακόμα περισσότερο την ισχυρή συσχέτιση μεταξύ χρήσης γης και χρόνου και τρόπου εκδήλωσης πυρκαγιάς.

Πηγή: Gabriela Bucini, Eric F Lambin, Fire impacts on vegetation in Central Africa: a remote-sensing-based statistical analysis, Applied Geography, Volume 22, Issue 1, January 2002, Pages 27-48.