Παρακολουθώντας τις αλλαγές Κάλυψης Γης σε τροπικά δάση χρησιμοποιώντας διαχρονικά δεδομένα και τηλεπισκοπικές τεχνικές ανάλυσης
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος Τίτλος: Monitoring Land Cover changes in the tropical high forests using multi-temporal remote sensing and spatial analysis techniques
Συγγραφείς: : Etse Lossou , Nat Owusu-Prempeh, Godwin Agyemang
Πηγή: Remote Sensing Applications: Society and Environment, Vol. 16 (2019), p. 100264
Διαθέσιμο στο: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2019.100264
Εισαγωγή
Τα δάση και οι δασικές εκτάσεις είναι γνωστά ως ιδιαίτερα σημαντικά για τον πλανήτη αφού έχουν κομβικό ρόλο στην λειτουργία του πλανήτη, απορροφώντας το διοξείδιο του άνθαρακα από την ατμόσφαιρα και μετατρέποντας το σε οξυγόνο, ενώ συγκρατούν ακόμα σκόνη και άλλες βλαβερές ουσίες και θα μπορούσαν να συμβάλλουν στην συγκράτηση του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής.
Η ραγδαία μείωση των εκτάσεων των δασών παγκοσμίως εχει αναγνωριστεί ως παραγόντας που συνεισφέρει στην κλιματική αλλαγή (FΑO, 2012). Η Γκάνα (Ghana) είναι ιδιαίτερα προικισμένη με ποικιλία δασικών διαθεσίμων. Στις αρχές του προηγούμενου αιώνα τα εδάφη της χώρας καλύπτονταν από περίπου 8.2 εκατομμύρια εκτάρια πυκνών δασών ενώ σήμερα καλύπτουν λιγότερο από 2 εκατομμύρια εκτάρια (CSIR-FORIG, 2017). Η μείωση των δασών στην Γκάνα εγείρει ιδιαίτερο προβληματισμό αφού η πλειοψηφία του πληθυσμού της στηρίζεται σε αυτά και τα αγαθά και τις υπηρεσίες που προσφέρουν για την επιβίωση του. Η αύξηση ωστόσο του πληθυσμού με την υπερεκμετάλλευση των δασών πάνω από τα όρια των υφιστάμενων σχεδίων έχει οδηγήσει σε μια μεγάλη εξάρτηση από τις δεσμευμένες δασικές εκτάσεις.
Χαρακτηριστικές δραστηριότητες όπως οι επαναλαμβανόμενες πυρκαγιές, η παράνομη υλοτομία, η επέκταση των αγροκτημάτων που προϋπήρχαν πριν δεσμευθούν νομικά οι δασικές εκτάσεις από την κυβέρνηση κ.α. έχουν καταστρέψει τα δασικά διαθέσιμα και την εντός αυτών βιοποικιλότητα.
Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης έχουν αποδειχθεί καίριας σημασίας για την αναγνώριση και παρατήρηση των δασών αφού δεν νοείται πλέον διαφορετικός τρόπος καταγραφής της έκτασης που καλύπτουν ιδιαίτερα στα μεγάλα. Η διαθεσιμότητα παλαιότερων δεδομένων και η παρατήρηση και ανάλυση της χρονοσειράς μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε την δυναμική και τις μεταβολές και να μας βοηθήσει σε ένα καλύτερο σχεδιασμό για την αλληλεπίδραση μας με το περιβάλλον χωρίς αυτή να γίνεται καταστροφική.
Η συγκεκριμένη μελέτη μέσω της εφαρμογής μεθόδων τηλεπισκόπησης και γεωχωρικών τεχνικών προσπαθεί να εκτιμήσει το μέγεθος της απώλειας εκτάσεων υψηλών δασών στην περιοχή του Goaso Forest District της Γκάνα και να αναγνωρίσει τους τύπους καλύψεων που τα αντικατέστησαν με την πάροδο των ετών.
Περιοχή μελέτης
Η περιοχή μελέτης του GFD, μοιράζεται σε 4 επιμέρους διοικητικά (πολιτικά) διαμερίσματα στην περιοχή του Brong Ahafo. Αυτά είναι τα Asunafo North, Asunafo South, Asutifi North & Asutifi South. Ο τοπικός φορέας διαχειρίζεται 8 προστατευόμενα μεικτά δάση (Forest Reserves) που καλύπτουν έκταση 853.89 km2, και έχει ως στόχο την προστασία, την βιώσιμη παραγωγή και τις κοινωνικές υπηρεσίες . Η περιοχή από πλευράς απορροής αποχετεύεται από μεγάλο αριθμό ποταμών και ρεμάτων. Χαρακτηριστικό ότι κάθε δάσος στην περιοχή έχει ονομαστεί από γειτονικό ποταμό. Η περιοχή βρίσκεται στην ζώνη του ισημερινού και το κλίμα είναι εν γένει υγρό με έντονες βροχοπτώσεις που εκδηλώνονται μεταξύ Απριλίου και Ιουλίου ενώ πιο ήπιες εμφανίζονται έως τον Οκτώβριο. Η μέση θερμοκρασία είναι 25 °C.
Ένα σημαντικό μέρος των δασών εκτός των ορίων που προστατεύονται ως φυσικά διαθέσιμα έχει μετατραπεί κυρίως σε εκτάσεις καλλιεργειών. Η καλλιέργεια του κακάου κυριαρχεί ως η πιο αποδοτική οικονομικά ενώ ακολουθείται από άλλες καλλιέργειες τροφίμων.
Δεδομένα & ανάλυση
Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα Landsat τριών διαφορετικών ετών σε διάστημα 27 ετών. Ως υπόβαθρο για την 1η αξιολόγηση επιλέχθηκε το έτος 1990 (Landsat 5, TM) και στην συνέχεια δυο πιο πρόσφατες σκηνές, το 2013 (Landsat 7, ETM+), και το 2017 (Landsat 8, OLI/TIRS). Όλες οι σκηνές επιλέχθηκαν με νεφοκάλυψη κάτω του 10 % για την μέγιστη δυνατή ακρίβεια στους υπολογισμούς
Ακόμα, οι συγγραφείς πήραν δεδομένα πεδίου σε διάστημα 5 μηνών. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την αναγνώριση διαφόρων καλύψεων γης. Τέλος χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό μοντέλο εδάφους ASTER-GDEM για την κατανόηση της μορφολογίας της περιοχής μελέτης. Σχετικά με τις καλύψεις γης συλλέχθηκαν φασματικές υπογραφές σε χαρακτηριστικά σημεία στο πεδίο για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση των δεδομένων του 2017 αλλά και με χρήση εικόνων υψηλότερης ανάλυσης (Google earth) ως οδηγό για την ταξινόμηση των παλαιότερων σκηνών.
Όλα τα δεδομένα και για τα τρία διαφορετικά έτη ταξινομήθηκαν με επιβλεπόμενη ταξινόμηση μέσω δεδομένων εκπαίδευσης με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση πέρα από την ακρίβεια των δεδομένων που δίνονται για την εκπαίδευση εξαρτάται ιδιαίτερα και από την εμπειρία και την γνώση του αναλυτή τόσο σχετικά με την φωτοερμηνεία αλλά και με την επιλογή κατάλληλων περιοχών εκπαίδευσης (διασπορά, μέγεθος, ποικιλία) προκειμένου να μην συγκρούονται φασματικές υπογραφές μεταξύ τους. Αναλυτικότερα οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν καθ’ ολο το στάδιο της ανάλυσης παρουσιάζονται στο διάγραμμα ροής της Εικόνας 1.
Οι ταξινομήσεις για κάθε έτος που προέκυψαν φαίνονται στις Εικόνες 2,3,4.
Στατιστικά – μεταβολές
Οι ταξινομήσεις στην συνέχεια μπήκαν σε μεταξύ τους σύγκριση για την εύρεση των μεταβολών στις καλύψεις γης.
Μεταβολές 1990 έως 2013
Τα στατιστικά για το συγκεκριμένο διάστημα έδειξαν απώλεια «κλειστού» δάσους κατά 20.47%. Από το σύνολο 51.15% διατηρήθηκε, 40.67% μετατράπηκε σε ανοικτό δάσος,
4.90% υποβαθμίστηκε, 1.76% μετατράπηκε σε μη παραγωγική γη και τέλος 1.52% σε καλλιέργειες.
Αντίθετα, το ανοικτό δάσος διατήρησε μόνο το 28.36% της κάλυψης του 1990, αλλά η έκταση του συνολικά μεγάλωσε κατά 10.69% το 2013. Οι υποβαθμισμένες περιοχές και οι καλλιέργειες, οι δυο μικρότερες σε έκταση κάλυψης κλάσεις ωστόσο παρουσίασαν τις αστρονομικές αυξήσεις του 311.02% και 1273.00% αντίστοιχα.
Μεταβολές 1990 έως 2017
Αυτό το διάστημα καλύπτει 27 έτη και εκτιμά την κατάσταση των διαθεσίμων την χρονολογία της μελέτης συγκριτικά με τα δεδομένα του 1990. Το κλειστό δάσος μειώθηκε κατά 37.62% συνολικά με 42.50% της αρχικής έκτασης να διατηρείται, ενώ όλες οι υπόλοιπες καλύψεις αυξήθηκαν με τις καλλιέργειες να κυριαρχούν στατιστικά με το απρόσμενο 1757.81%. Σε μεγέθη έκτασης οι καλλιέργειες το 1990 κατείχαν μόλις 1.84 km2 που αυξήθηκαν σε 34.24 km2 στο τέλος του 2017. Η εκθετική αυτή αύξηση απεικονίζει και τις πιέσεις των γειτονικών οικισμών και των κατοίκων προς το δάσος.
Συμπεράσματα
Βασισμένοι στα στοιχεία που εξήγαγαν για την μείωση του κλειστού δάσους κατά σχεδόν 40% σε διάστημα 27 ετών, οι συγγραφείς διατυπώνουν την εκτίμηση ότι στα επόμενα έτη το σύνολο του κλειστού δάσους θα μετατραπεί σε ανοικτό, που μπορεί πολύ πιο εύκολα να βρεθεί σε πορεία απαξίωσης και υποβάθμισης εάν δεν ληφθούν κατάλληλα μέτρα για τον περιορισμό της υπερεκμετάλλευσης των διαθεσίμων. Από όλους τους παράγοντες που εξετάστηκαν η απώλεια που καταγράφηκε είναι σχεδόν στο σύνολό της από ανθρωπογενείς πιέσεις.
Ελάχιστοι επαγγελματίες λαμβάνουν τις σχετικές άδειες για υλοτομία ενώ μεγάλος αριθμός δέντρων κόβεται παράνομα με τους αρμόδιους να μην έχουν τους πόρους να ελέγξουν τις δραστηριότητες αυτές αποτελεσματικά παρότι έχει απαγορευτεί η δραστηριότητα πάνω από μια δεκαετία και θα πρέπει η κυβέρνηση να βρει τρόπο εφαρμογής της. Οι υποβαθμισμένες περιοχές, οι καλλιέργειες και οι γυμνές/δομημένες περιοχές ήταν οι μικρότερες καλύψεις στην περιοχή μελέτης ωστόσο κατέγραψαν μια ισχυρή τάση εξάπλωσης .
Η μελέτη χρησιμοποίησε επιτυχώς τα τηλεπισκοπικά δεδομένα για να εκτιμήσει, ποσοτικοποιήσει αλλα και να εξηγήσει τις μεταβολές καλύψεων γης στην δασική περιοχή του Goaso της Γκάνα. Ακόμα για κάθε επιμέρους δασική έκταση υπολογίστηκαν οι ρυθμοί απωλειών/μείωσης με τον μεγαλύτερο να καταγράφεται στο δάσος Bosambepo F/R με 0.65 km^2 /έτος.
Οι συγγραφείς αναγνωρίζουν τις προσπάθειες που γίνονται για την αλλαγή της εικόνας που κατέγραψαν από την αρμόδια υπηρεσία διαχείρισης και προτείνουν αφενός την εισαγωγή πρακτικών αναδάσωσης για τις υποβαθμισμένες εκτάσεις εντός της περιοχής ευθύνης τους και αφετέρου την δημιουργία πλατφόρμας συστηματικής παρακολούθησης βασισμένης σε GIS και RS (τηλεπισκόπηση) που θα διευκολύνει την διαχείριση και ιδιαίτερα το ζήτημα της λήψης αποφάσεων για την προστασία και την διατήρηση, με το κόστος να είναι πολύ μικρό.
