Μακροπρόθεσμη δυναμική της πλημμυρικής λίμνης στο υγρότοπο του Παντανάλ: πρόκειται για το κλίμα;
Από RemoteSensing Wiki
Αρχικό άρθρο: Long-term dynamics of a floodplain shallow lake in the Pantanal [1] (Ana Silio-Calzada, José Barquín, Vera L.M. Huszar, Nestor Mazzeo, Fernando Méndez, Jose Manuel Álvarez-Martínez)
Keywords: Flood pulse, Shallow lake, Remote sensing, Landsat, Climate change, Dam, Pantanal, River flow alterations
Η υδρολογική ποικιλομορφία σε σχέση με τα εποχιακά και πολυετή χρονοδιαγράμματα διαμορφώνει έντονα την οικολογική δομή και λειτουργία των οικοσυστημάτων πλημμυρικών περιοχών. Το τρέχον σενάριο της IPCC για το κλίμα προβλέπει αύξηση της συχνότητας των ακραίων συμβάντων. Κάτι τέτοιο μπορεί να συμβαίνει και στην περίπτωση του Pantanal, του μεγαλύτερου υγρότοπου γλυκού νερού στη Γη και ενός από τους πιο σημαντικούς όσον αφορά το οικοσύστημά του και τη βιοποικιλότητα, καθώς και βασικού υδρολογικού πόρου της Νότιας Αμερικής. Υπάρχει συνεπώς επείγουσα ανάγκη να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν, αλληλεπιδρούν και ανταποκρίνονται στις αλλαγές τα οικοσυστήματα του Pantanal. Αυτό, σε συνδυασμό με άλλες ανθρωπογενείς διαταραχές (π.χ. ρύθμιση των ποταμών ή μεταβολές της χρήσης γης) αποτελεί σοβαρή απειλή για τη φυσική λειτουργία αυτών των οικοσυστημάτων.
Οι μεταβολές στις περιοχές των ανοιχτών υδάτων και της βλάστησης των παρακτίων πλημμυρικών περιοχών χαρτογραφήθηκαν με την εφαρμογή μιας ειδικής τηλεπισκοπικής μεθόδου που αναπτύχθηκε ad hoc. Επιπρόσθετα στη φυσική ταλάντωση της λίμνης, μεταξύ της επέκτασης και της συρρίκνωσης της πλημμυρικής περιοχής και των υγροτόπων, οι αναλύσεις μας αποκάλυψαν μεγάλες διαχρονικές αλλαγές, ομαδοποιημένες σε τρεις κύριες περιόδους μέσα στο χρονικό διάστημα που μελετήθηκε (βλέπε εικόνα). Αυτές οι περίοδοι ήταν κοντά σε διαφορετικά γεγονότα της La Niña. Ωστόσο, όλα αυτά τα γεγονότα της La Niña δεν προκάλεσαν σοβαρές αλλαγές στην ανοιχτή επιφάνεια της λίμνης (OWA).
Επιπλέον, τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι αυτό το σύστημα χάνει από την περιοχή ανοιχτών υδάτων, ενώ αυξάνεται η βλάστηση των παρακτίων περιοχών. Η μακροπρόθεσμες δυναμικές του συστήματος δεν είναι όλες σχετικές με το κλίμα, αλλά είναι αποτέλεσμα ενός συνδυασμού παραγόντων. Η έναρξη της λειτουργίας του φράγματος του Manso ανάντη του συστήματος που μελετήθηκε και η επακόλουθη ρύθμιση των ποταμών λόγω της λειτουργίας του φράγματος, σε συνδυασμό με τις κλιματικές ταλαντώσεις, πιθανότατα είναι υπεύθυνες για τις παρατηρούμενες αλλαγές. Φαίνεται, λοιπόν, να υπάρχει προοδευτική απώλεια της ικανότητας του οικοσυστήματος να ανταποκρίνεται στις κλιματικές ταλαντώσεις όπως και στο παρελθόν, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει σοβαρούς κινδύνους για τη διατήρηση της βιοποικιλότητας και της παροχής υπηρεσιών οικοσυστήματος στο πραγματικό σενάριο της παγκόσμιας αλλαγής.
Η υδρολογική ποικιλία σε εποχικές και πολυετείς χρονικές κλίμακες διαμορφώνει έντονα τα υδάτινα οικοσυστήματα. Οι μεταβολές των φυσικών, χημικών και βιολογικών διεργασιών σε τέτοια οικοσυστήματα διαμορφώνονται από το μέγεθος, τη διάρκεια και τη συχνότητα των πλημμυρών. Τα ποτάμια μεταφέρουν θρεπτικές ουσίες στις πλημμυρισμένες περιοχές κατά τη διάρκεια της εποχής των πλημμυρών και ευνοούν την πρωτογενή παραγωγικότητα, ενώ τα θρεπτικά συστατικά και τα οργανικά σωματίδια επιστρέφουν στον ποταμό όταν τα νερά αποσύρονται. Κατά τη διάρκεια της ξηρής περιόδου, η χερσαία βλάστηση αναγεννάται, ενώ η υδάτινη μάζα πλημμυρικών περιοχών μειώνεται ή και ξηραίνεται.
Η χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης επιτρέπει την παρατήρηση αυτών των οικοσυστημάτων, η οποία δεν ήταν εύκολο να πραγματοποιηθεί με επιτόπιες μετρήσεις, παρέχοντας συχνές και συνεπείς πληροφορίες σε μεγάλες χρονικές διάρκειες. Την τελευταία δεκαετία, έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές μελέτες στο Pantanal, χρησιμοποιώντας μια μεγάλη ποικιλία πηγών δεδομένων (π.χ. οπτικά, ραντάρ, lidar ή/και θερμικά δεδομένα) για τη μελέτη του εδάφους και της διαθεσιμότητας ύδατος. Απαιτούνται, λοιπόν, μακροπρόθεσμα δεδομένα σχετικά με την εποχιακή και την ανά εξάμηνο διαφοροποίηση των μοντέλων πλημμύρας, προκειμένου να εξηγηθεί ο τρόπος με τον οποίο η υδρολογική μεταβλητότητα ελέγχει τις βασικές διεργασίες στα οικοσυστήματα αυτά. Έτσι, στόχος της μελέτης ήταν: (i) ο χαρακτηρισμός της μακροπρόθεσμης μεταβλητότητας της πλημμυρισμένης περιοχής της πλημμυρικής λίμνης Chacororé (η τρίτη μεγαλύτερη στο Βραζιλιάνικο Pantanal) με τηλεπισκοπικές τεχνικές και (ii) η ανάλυση των πιθανών παραγόντων που επηρεάζουν τη μεταβλητότητα αυτής της περιοχής.
Τα στοιχεία μας αποδεικνύουν ότι ο ποταμός Cuiabá είναι η κύρια πηγή παλμών πλημμυρών της λίμνης Chacororé. Εντούτοις, σημαντικά μπορεί επίσης να συνεισφέρει η κατακρήμνιση που επηρεάζει την τοπική λεκάνη απορροής της λίμνης. Παρατηρείται μια έλλειψη αντιστοιχίας μεταξύ των ροών των ποταμών και της περιοχής που καλύπτει η λίμνη κυρίως κατά την περίοδο των κορυφαίων ροών των ποταμών. Παράγοντες που σχετίζονται με τη μορφολογία της λεκάνης και τη συνδεσιμότητά της με τις τοπικές ροές ύδατος ενδέχεται να περιορίζουν τις επιπτώσεις αυτών των περιόδων. Ορισμένοι άλλοι τοπικοί παράγοντες, όπως το φαινόμενο ρύθμισης των οριζόντιων ροών νερού σε γειτονικούς υγροτόπους, θα μπορούσαν να εξηγήσουν το παρατηρούμενο πρότυπο.
Οι εμπειρικές και θεωρητικές ενδείξεις δείχνουν την αύξηση του μεγέθους, της μεταβλητότητας και της σημασίας των ακραίων γεγονότων σε ορισμένες περιοχές. Υπό αυτή την έννοια, οι ισχυρές διασταυρώσεις που προκύπτουν μεταξύ των δεικτών που σχετίζονται με τον Δείκτη Ταλάντωσης El Niño και των εκτιμώμενων ανωμαλιών παλμών πλημμυρών καταδεικνύουν ότι η OWA δεν ελέγχεται σημαντικά μόνο από τις διακυμάνσεις ροής του Cuiabá και των τοπικών κατακρημνισμάτων, αλλά και από τις κλιματικές αλλαγές. Έτσι, τα γεγονότα μεγάλης κλίμακας έχουν μετρήσιμο αντίκτυπο στη δυναμική του υγροτόπου της λίμνης.
Η ανάλυση της χρονοσειράς έδειξε μείωση της επιφάνειας της λίμνης, χάνοντας το 28% της επιφάνειας του νερού μεταξύ Σεπτεμβρίου 1984 και 2011. Η χρονική διακύμανση της επιφάνειας του νερού μπορεί να εκληφθεί ως ένα άμεσο αποτέλεσμα των παλμών πλημμύρας. Συνεπώς, η μεταβολή αυτή παρατηρήθηκε και στην καταγραφή της ροής του ποταμού Cuiabá, αν και ελαφρώς μικρότερη, με κατά μέσο όρο απώλεια 19% για την ίδια περίοδο. Αντίθετα, η παράκτια περιοχή πλημμυρικών περιοχών (WVA) αυξήθηκε κατά 51%.
Η μελέτη αυτή ανακατασκεύασε τη χρονική εξέλιξη της λίμνης Chacororé και των σχετικών υγροτόπων για περίοδο 28 ετών. Η ανεπτυγμένη μέθοδος που συνδυάζει τη χρήση του NDVI, του NDWI και των πρόσφατα ανεπτυγμένων δεικτών NWI, που εκτιμήθηκαν από τα τηλεπισκοπικά δεδομένα, επέτρεψε την επιτυχή αναγνώριση των υδάτινων σωμάτων, της βλάστησης των υδάτινων περιοχών και των μη πλημμυρικών γαιών σε ένα μεγάλο και περίπλοκο σύστημα πλημμυρικών περιοχών. Ταυτόχρονα, η μέθοδος επέτρεψε τον εντοπισμό των διακυμάνσεων των ετήσιων πλημμυρών και διερεύνησε τους πιθανούς παράγοντες και τις αποκρίσεις του συστήματος πλημμυρικών περιοχών. Όσο αφορά τα δεδομένα, οι εικόνες Landsat TM/ETM+ φάνηκαν επαρκείς για αυτόν τον τύπο μελέτης, ωστόσο νεότεροι δορυφορικοί αισθητήρες, όπως οι Landsat-8 Operational Land Imager (OLI) και Sentinel-2 MultiSpectral Instrument (MSI) με στενότερες φασματικές ζώνες και καλύτερη χωρική ανάλυση, μπορούν να αποτελέσουν ένα βήμα προς τα εμπρός, όσον αφορά τόσο την αναγνώριση του νερού όσο και του υγροτόπου.
