Εντοπισμός ανάκαμψης εδαφικής υποχώρησης μέσω πολύ-χρονικών δεδομένων InSAR στις περιοχές Καλοχώρι και Σίνδος
Από RemoteSensing Wiki
Εντοπισμός ανάκαμψης εδαφικής υποχώρησης μέσω πολύ-χρονικών δεδομένων InSAR και δεδομένων βασικής αλήθειας στις περιοχές Καλοχώρι και Σίνδος στη Βόρεια Ελλάδα
Πρωτότυπος τίτλος: Land subsidence rebound detected via multi-temporal InSAR and ground truth data in Kalochori and Sindos regions, Northern Greece
Συγγραφείς: N. Svigkas, I. Papoutsis, C. Loupasakis, P. Tsangaratos, A, Kiratzi, C. (H.) Kontoes
Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013795216301636?via%3Dihub
Σκοπός
Το αντικείμενο μελέτης είναι η περαιτέρω εξέταση του φαινομένου ανάκαμψης της εδαφικής υποχώρησης στις περιοχές Καλοχώρι και Σίνδος, μέσω ανάλυσης ENVISAT SAR δεδομένων.
Εισαγωγή
Η χρήση τεχνικών συμβολομετρίας SAR αποκαλύπτει και χαρτογραφεί τις επιφανειακά παραμορφωμένες περιοχές με εξαιρετική ακρίβεια, ενώ έχουν εφαρμοστεί επιτυχώς για μελέτες παραμόρφωσης λόγω δραστηριότητας υπόγειων υδροφορικών συστημάτων. Η αστική εξάπλωση και οι οικονομικές δραστηριότητα που σχετίζονται με την καθημερινή ζωή επηρεάζουν τη φυσική εξέλιξη των τοπίων και τις φυσικές διαδικασίες. Στην Ελλάδα αυτό φαίνεται έντονα στο Καλοχώρι και τη Σίνδο, δύο περιοχές με έντονη βιομηχανική δραστηριότητα. Κατά τη δεκαετία του 1960 διαπιστώθηκαν για πρώτη φορά φαινόμενα εδαφικής υποχώρησης, ενώ μετά το 2000 η δορυφορική τεχνολογία υποστήριξε πιο λεπτομερείς μελέτες. Ιστορικό εδαφικής καθίζησης του Καλοχωρίου και της Σίνδου
Το Καλοχώρι και η Σίνδος εντοπίζονται στο δυτικό κομμάτι της Πεδιάδας Θεσσαλονίκης, που περιβάλλεται στα νότια από το Όρος Βέρμιο και το λόφο της Πιερίας και στα βόρεια από το Όρος Πάικο. Διασχίζεται από τους ποταμούς Αξιός, Λουδίας και Αλιάκμονας. Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του λεκανοπεδίου ήταν αποτέλεσμα της έντονης τεκτονικής δραστηριότητας κατά το Άνω Πλειστόκαινο. Ο δήμος Δέλτα (όπου ανήκουν) βρίσκεται λίγα μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας. Το 1964 εντοπίστηκε για πρώτη φορά εδαφική υποχώρηση υπό τη μορφή εισβολής θαλασσινού νερού. Το 1965 συνέβη έντονη βροχόπτωση που οδήγησε σε πλημμύρα, οπότε το 1969 χτίστηκε το πρώτο ανάχωμα για προστασία από τη θάλασσα. Η κατασκευή αναχώματος εμφάνισε πολλές αποτυχίες, καθώς καταστρεφόταν συνεχώς. Δημιουργήθηκε, έτσι, μια απομονωμένη περιοχή σα λίμνη. Η συνεχής εδαφική υποχώρηση προκάλεσε σοβαρές ζημιές. Έχει διεξαχθεί πλήθος μελετών για την κατάσταση στο Καλοχώρι και τη Σίνδο.
Γεωλογικά και Υδρογεωλογικά δεδομένα της μελετώμενης περιοχής
Οι περιοχές βρίσκονται πάνω από κοιτάσματα της Τεταρτογενούς περιόδου. Το πάνω στρώμα των σχηματισμών αυτών διακρίνεται σε τρεις ορίζοντες: α) αμμώδης ορίζοντας, β) αδιαπέραστο στρώμα λασπώδους αργίλου και γ) εναλλασσόμενα στρώματα τραχέων και λεπτών ιζημάτων.
Επεξεργασία δεδομένων και μέθοδοι Τηλεπισκόπησης
Για τη διεκπεραίωση της έρευνας χρησιμοποιήθηκαν:
• Λογισμικό StaMPS (Stanford Method for Persistent Scatterers) και, επιπλέον, ROI_PAC (Repeat Orbit Interferometry Package) για τις διαχρονικές μελέτες και DORIS (Delft object-oriented radar Interferometric software) για την παραγωγή συμβολογράμματος
• SRTM DEM για την τοπογραφική διόρθωση
• Πληροφορίες από το Τμήμα Παρατηρήσεων Γης και συστημάτων διαστήματος (Department of Earth Observation and space systems, DEOS) για τις τροχιακές διορθώσεις
• Δεδομένα βασικής αλήθειας από έρευνες πεδίου και υδρογεωλογικά δεδομένα
Η αρχική βάση για την ανάλυση χρονοσειρών SAR είναι η δημιουργία διαφορικών συμβολογραμμάτων (Differential Interfergogram, DInSAR). Επίσης, χρησιμοποιήθηκε Συμβολομετρία σταθερών σκεδαστών (Permanent Scatterers, PS) και η Μέθοδος συμβόλων μικρών βάσεων (Small baseline Subset, SBAS). Αυτές οι δύο είναι διαφορετικές μέθοδοι μελέτης χρονοσειρών για τη μελέτη της παραμόρφωσης του εδάφους. Για τη μελέτη των τεκτονικών μετακινήσεων η μέθοδος SBAS θεωρείται πιο κατάλληλη καθώς καλύπτει μεγαλύτερες περιοχές.
Αποτελέσματα εφαρμογής
Μέσω της ανάλυσης SAR βρέθηκε μια σύνδεση μεταξύ του ιστορικού παραμόρφωσης με τα υδρογεωλογικά δεδομένα. Όπως διαπιστώθηκε με τη βοήθεια και των τριών τεχνικών, από το 1992 έως το 2000 αποκαλύφθηκε μια επιφάνεια υποχώρησης του εδάφους και από το 2003 έως το 2010 υπάρχει ανύψωση, ενώ παράλληλα σημειώθηκε ότι το Καλοχώρι εμφάνισε μεγαλύτερες τιμές ανύψωσης σε σχέση με τη Σίνδο. Επιπλέον, εντοπίστηκε μια σαφής σύνδεση της τάσης ανύψωσης με τη χωρική κατανομή ανάκτησης υδροφορέων. Σε πιο εκτεταμένη ανάλυση, διαπιστώθηκε ότι η παραμόρφωση της επιφάνειας παρουσίασε τρεις διακριτές τάσεις: α) η πρώτη περίοδος όπου συμβαίνει η υποχώρηση εδάφους, β) η δεύτερη περίοδος μετά το 2000 όπου σημειώνεται η ανύψωση και γ) η τρίτη περίοδος μετά το 2007 όπου σημαίνεται μια πιο ομαλή τάση ανύψωσης. Άξιο σημείωσης είναι το γεγονός ότι υπάρχει χρονική υστέρηση μεταξύ της εκκίνησης επαναφόρτισης και της ανταποκρίνουσας ανύψωσης στην επιφάνεια του εδάφους. Αυτός ο χρόνος εκτιμάται περίπου στα στα 1.3-2 χρόνια. Όσον αφορά την επαναφόρτιση του υδροφορέα, το άδειασμα εφαρμόζεται με την αύξηση της πίεσης του πόρου, μειώνοντας κατ’ αναλογία τις αποτελεσματικές πιέσεις.
Συμπεράσματα
Στην παρούσα μελέτη επιβεβαιώθηκε η προηγουμένως σημειωμένη εδαφική υποχώρηση, ενώ παρατηρήθηκε μία νέα τάση ανύψωσης για την ίδια περιοχή από το 2003 έως ρο 2010. Η εν λόγω ανάκαμψη της παραμόρφωσης, που έγινε σε συμφωνία με την επαναφόρτιση του υδροφορέα, αποδεικνύει ότι η υπερ-εκμετάλλευση του νερού του εδάφους ήταν ο κύριος μηχανισμός που οδηγούσε σε υποχώρηση εδάφους όλες αυτές τις δεκαετίες, παρ’ ότι συνέβαιναν και άλλοι μηχανισμοί. Επίσης, σημαντικός ήταν ο υπολογισμός της χρονικής υστέρησης 1.3-2 χρόνων. Η φυσική ερμηνεία του φαινομένου της ανύψωσης σχετίζεται με το γεγονός ότι στις αρχές του 20ου αιώνα άλλαξε η οικονομική κατάσταση της Σίνδου και του Καλοχωρίου. Βιομηχανίες του δεύτερου οικονομικού κλάδου που κατανάλωναν νερό αντικαταστάθηκαν από εταιρίες του τέταρτου οικονομικού κλάδου, όπως εταιρίες λογιστικών. Το γεγονός αυτό, παράλληλα με την εθνική οικονομική κατάρρευση, οδήγησε σε μείωση της κατανάλωσης εδαφικού νερού και κατ’ επέκταση σε επαναφόρτιση του υδροφορέα. Παρ’ όλα αυτά, οι συστάσεις της παρούσας εργασίας υποστηρίζουν την ανάγκη για ανάπτυξη στρατηγική συνολικής διαχείρισης νερού προς αποφυγή επανάληψης των ίδιων γεγονότων στο μέλλον.
