Ανάλυση πλημμύρας μέσω δεδομένων Τηλεπισκόπησης - Μια περιπτωσιολογική μελέτη: ποταμός Έβρου, Αδριανούπολη
Από RemoteSensing Wiki
Ανάλυση πλημμύρας μέσω δεδομένων Τηλεπισκόπησης - Μια περιπτωσιολογική μελέτη: ποταμός Έβρου, Αδριανούπολη
Πρωτότυπος τίτλος: Flood analysis with Remote Sensing data - A case study: Maritsa river, Edirne
Συγγραφείς: A. F. Sunar, N. Yagmur, A. Dervisoglu
Πηγή: https://www.int-arch-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci.net/XLII-3-W8/497/2019/
Σκοπός
Στόχος της μελέτης είναι η παρακολούθηση και εκτίμηση των καταστροφών πλημμύρας μέσω διαστημικής τεχνολογίας, συγκεκριμένα με τη χρήση NDWI δείκτη διαχρονικών εικόνων Landsat 8 και Sentinel 2 και βαθμονομημένων εικόνων Sentinel 1 SAR.
Εισαγωγή
Την τελευταία δεκαετία οι πλημμύρες προκαλούνται παράγοντες σχετιζόμενους με το κλίμα και έχουν σοβαρές περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις παγκοσμίως. Στην Τουρκία ένα από τα πιο προσβεβλημένα λεκανοπέδια είναι αυτό στη Μαρίτσα στα Ανατολικά Βαλκάνια. Στο σημείο αυτό οι βροχοπτώσεις και το λιώσιμο των χιονιών είναι σφοδρά και, παράλληλα, νερό απελευθερώνεται ανεξέλεγκτα από τα φράγματα στη Βουλγαρία το οποίο καταλήγει στον ποταμό Έβρου οδηγώντας σε σοβαρές πλημμύρες στην Αδριανούπολη. Για την παρεμπόδιση τέτοιων φυσικών καταστροφών οι τεχνολογίες γεω-πληροφόρησης, όπως είναι η Τηλεπισκόπηση, συνιστούν αποτελεσματικό εργαλείο για την εκτίμηση και διαχείριση του κινδύνου παρέχοντας μια πιο συνοπτική και γρήγορη ανάλυση απ’ ότι οι συμβατικές ερευνητικές μέθοδοι. Συνήθως χρησιμοποιούνται συστήματα Τηλεπισκόπησης με παθητικούς οπτικούς αισθητήρες και ενεργούς αισθητήρες μιρκοκυμάτων προσφέροντας διαφορετικά επίπεδα ικανότητας και ακρίβειας.
Περιοχή μελέτης και Δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν
Το λεκανοπέδιο του ποταμού της Έβρου αποτελεί ένα κύριο σύστημα ποταμών με συνολικό μήκος 550 χλμ και λεκάνη απορροής 39,000 χλμ2. Η Αδριανούπολη βρίσκεται στη Βορειοδυτική περιοχή της Τουρκίας και στο σημείο αυτό συναντώνται οι τρεις ποταμοί Tundzha, Άρδας και Έβρου, κοντά στα σύνορα με Ελλάδα και Βουλγαρία. Το κέντρο της Αδριανούπολης επιλέχθηκε ως μελετώμενη περιοχή.
Χρησιμοποιήθηκαν:
• δορυφορικά δεδομένα Landsat 8 OLI MSI και Sentinel 2 MSI (οπτικά) και δορυφορικά δεδομένα Sentinel 1 Sar (μικροκυματικά)
• Δορυφορικά δεδομένα Sentinel 2 της περιόδου 2015-2018
• Μετεωρολογικά δεδομένα και μετρήσεις ροής
Μεθοδολογία
Πραγματοποιήθηκαν τα εξής βήματα επεξεργασίας εικόνων:
• Χρήση του Δείκτη Νερού Κανονικοποιημένης Διαφοράς (Normalized Difference Water Index, NDWI): σκιαγράσηση και βελτίωση των χαρακτηριστικών του νερού
• SAR βαθμονόμηση και κατωφλίωση
• Χρήση Google Earth Engine (GEE) για την εκτίμηση των πλημμυρών που συνέβησαν στο διάστημα 2015-2018 και τη βαθμονόμηση των SAR db τιμών
Αποτελέσματα
Όσον αφορά τα οπτικά δορυφορικά δεδομένα, παρατηρήθηκαν οι αλλαγές στα επίπεδα νερού, ωστόσο η παρατήρηση των κύριων πλημμυρών απαιτούν λήψη τέτοιων δεδομένων αμέσως μετά την πλημμύρα. Η υψηλή μάζα νέφους αποτρέπει την αποτελεσματική ανάλυση πλημμυρών μέσω οπτικών εικόνων κατά τη διάρκεια της υπερχείλισης. Από την ανάλυση δεδομένων SAR παρατηρήθηκαν μόνο οι μεγάλες πλημμύρες που προκάλεσαν τεράστιες καταστροφές. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι δε δόθηκε κανένα σήμα από τη Γενική Διεύθυνση Υδραυλικών Έργων το Μάρτιο του 2015, παρ’ ότι επηρεάστηκαν μεγάλες περιοχές. Οι ρυθμοί ροής του Φεβρουαρίου 2015 και Ιανουαρίου 2016 ήταν οι πιο υψηλοί και η πλημμύρα του Φεβρουαρίου χαρακτηρίστηκε ως η «καταστροφή του αιώνα». Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι οι πιο επηρεασμένες περιοχές λόγω πλημμύρας συνάδουν με τους υψηλότερους ρυθμούς ροής που κατεγράφησαν. Κατά την πλημμύρα του Νοεμβρίου 2018 οι ρυθμοί ροής είναι χαμηλοί, ωστόσο η πλημμύρα εξηγείται λόγω της εξαιρετικά έντονης βροχόπτωσης. Τέλος, ύστερα από σύγκριση δύο εικόνων από το Φεβρουάριο του 2015 και το Νοέμβριο του 2018 παρατηρήθηκε ότι η περιοχή που επηρεάστηκε από την πλημμύρα ήταν 8 φορές μεγαλύτερη, ως αποτέλεσμα του ανοίγματος του φράγματος στη Βουλγαρία.
Συμπεράσματα
Παρότι δεν είναι σαφές το πού οφείλεται η αυξημένη συχνότητα πλημμυρών, είναι ωστόσο σαφές ότι το σύστημα αποστράγγισης και η φέρουσα ικανότητα των ποταμών δεν είναι αποτελεσματικά ως προς την παρεμπόδισης πλημμυρών στην Αδριανούπολη, κατ’ επέκταση υπάρχει ανάγκη για λειτουργία των φραγμάτων της Βουλγαρίας σε αυτούς τους ποταμούς. Όπως φάνηκε στη μελέτη, οι δύο κύριες αιτίες που οδηγούν σε πλημμύρες είναι το άνοιγμα των φραγμάτων στη Βουλγαρία ή τοπικές έντονες βροχοπτώσεις. Διαπιστώθηκε, επίσης, ότι οι τεχνολογίες γεω-πληροφόρησης, συμπεριλαμβανομένης της Τηλεπισκόπησης, παρέχουν κατάλληλες πληροφορίες για αποτελεσματικές αποφάσεις που αφορούν τη διαχείριση των πλημμυρών διασυνοριακών περιοχών όπως το λεκανοπέδιο του ποταμού Έβρου.
