Συνδυασμός κοινοτικών παρατηρήσεων και τηλεπισκόπησης προς έλεγχο επιπτώσεων των οδικών υποδομών στις πυρκαγιές της Σιβηρίας.

Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος τίτλος: Combining community observations and remote sensing to examine the effects of roads on wildfires in the East Siberian boreal forest.

Συγγραφείς: Vera Kuklina 1, Oleg Sizovb 2,3, Victor Bogdanovd 4, Natalia Krasnoshtanovad 4, Arina Morozovaa 1, and Andrey N. Petrove 5

1 Department of Geography, George Washington University, Washington, DC 20052, USA

2 Tyumen State University, Tyumen, Russia

3 Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

4 V.B. Sochava Institute of Geography, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russia

5 ARCTI Center, University of Northern Iowa, Cedar Falls, IA 50613, USA

Δημοσιεύθηκε: Arctic Science, 31 Αυγούστου 2022

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [[1]]

Λέξεις-κλειδιά: δασικές πυρκαγιές, βόρεια δάση(τάιγκα), παρατηρήσεις της κοινότητας, τηλεπισκόπηση

Εικόνα 1. Η περιοχή μελέτης.

Εικόνα 2. Περιοχές που κάηκαν το 2016 και τα «άτυπα» οδικά δίκτυα στην περιοχή μελέτης.

Εικόνα 3. Απόσταση μεταξύ σημείων ανάφλεξης και οδικών υποδομών.

Εισαγωγή

Οι πυρκαγιές είναι μία από τις κύριες διαταραχές της δασικής βλάστησης παγκοσμίως ενώ οι επιπτώσεις των παρατηρούνται πολύ πέρα από τις δασικές περιοχές. Με την κλιματική αλλαγή παρατηρείται αύξηση των πυρκαγιών στην Αρκτική και στην τάιγκα από άποψη τόσο της χωροχρονικής έκτασης όσο και της έντασης. Το 90% των πυρκαγιών στην τάιγκα και την τούνδρα αποδίδονται σε κεραυνούς, ενώ η ανθρωπογενής επίδραση θεωρείται σχετικά μικρή αιτία, αν και οι ο ρόλος της συχνά αυξάνεται με την επέκταση της ανθρώπινης δραστηριότητας στα δάση. Η Σιβηρία ενδείκνυται για την εξέταση του ρόλου των οδικών υποδομών στη δυναμική των πυρκαγιών της τάιγκας λόγω της μεγάλης δασικής κάλυψης, της ποικιλίας των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και της ταχείας αυξανόμενης παρουσίας υποδομών λόγω της εξορυκτικής βιομηχανίας. Μια πιο λεπτομερής ανάλυση των συσχετίσεων μεταξύ των διαφόρων μορφών ανθρωπογενών χαρακτηριστικών και θερμικών ανωμαλιών διαπίστωσε την ισχυρότερη σχέση μεταξύ δασικών πυρκαγιών και της εγγύτητας σε δρόμους, ακολουθούμενη από την εγγύτητα σε σιδηροδρόμους και οικισμούς στην Κεντρική Σιβηρία. Επιπλέον, υπάρχουν ενδείξεις ότι η δραστηριότητα των δασικών πυρκαγιών έχει επιδεινωθεί από την παράνομη υλοτομία. Η αποψίλωση των δασών που σχετίζεται με τις εργασίες εξόρυξης και υλοτομίας επίσης προκαλεί αλλαγές στα φυσικά καθεστώτα πυρκαγιών. Ταυτόχρονα, η διαθεσιμότητα των οδικών δικτύων είναι επίσης σημαντική για την καταστολή της πυρκαγιάς, καθώς επιτρέπει την πρόσβαση των ομάδων πυρόσβεσης στις περιοχές που καίγονται. Ενώ κατά τη σοβιετική εποχή το πρόβλημα της πρόσβασης επιλύθηκε με τη μεγαλύτερη εναέρια σύστημα πυρόσβεσης, σήμερα η έλλειψη χρηματοδότησης αυξάνει την εξάρτηση από τις επίγειες μεταφορές για την κατάσβεση πυρκαγιών. Αυτό σημαίνει ότι οι πυρκαγιές στην περιοχές που δεν είναι προσβάσιμες με επίγεια μέσα μεταφοράς κατασβένονται μόνο εάν βρίσκονται κοντά σε χωριά και υποδομές. Η κατανόηση της προέλευσης και της δυναμικής των πυρκαγιών αποτελεί "φαύλο πρόβλημα" που απαιτεί διεπιστημονική έρευνα. Οι γνώσεις των ντόπιων είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση των τοπικών ιδιαιτεροτήτων των πυρκαγιών. Οι αυτόχθονες και οι μη αυτόχθονες παλιοί άποικοι είναι γνωστοί για την προστασία των δασών από τις πυρκαγιές. Για παράδειγμα, σύμφωνα με επιστημολογία των Evenki, οι πυρκαγιές προκαλούνται από το ίδιο το δάσος αντιμετωπίζοντας την ανάγκη του κύριου πνεύματος του φυσικού περιβάλλοντος Buya αναγέννησης. Η επιστήμη σε συνεργασία με τη γνώση των ντόπιων μέσω της συμμετοχής της κοινότητας συμμετοχική έρευνα είναι απαραίτητη για την πρόληψη των πυρκαγιών και τον μετριασμό των πυρκαγιών. Η συνεργασία με τις τοπικές κοινότητες είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις μελέτες για τις "διαχειμάζουσες" πυρκαγιές που είναι δύσκολο να εντοπιστούν με τη χρήση παραδοσιακών μεθόδους τηλεπισκόπησης και συχνά απαιτούν πρόσθετες επίγεια αλήθεια για να αποτυπωθούν. Στόχος είναι να αξιολογήσει τις συσχετίσεις μεταξύ ανάφλεξης, διάδοσης και τερματισμού των πυρκαγιών και των ανεπίσημων γεωγραφία του οδικού δικτύου στο βόρειο δάσος της Ανατολικής Σιβηρίας. Ειδικότερα, εστιάζουμε στην καταστροφική περίοδο πυρκαγιάς του 2016, όταν οι πυρκαγιές έπληξαν ένα εξαιρετικά μεγάλη έκταση στην περιοχή του Ιρκούτσκ. Για τη συλλογή στοιχείων υπέρ ή κατά αυτής της υπόθεσης, επιδιώκουμε τα εξής στόχους:

1) προσδιορισμός των κύριων χρηστών του δάσους και των λειτουργικών οδικών υποδομών στην περιοχή μελέτης,

2) να εξετάσουμε τις πρακτικές διαχείρισης των δασικών πυρκαγιών χρηστών,

3) χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση των χαρακτηριστικών των πυρκαγιών, συμπεριλαμβανομένης της θέσης ανάφλεξης, της διάδοσης και του τερματισμού των πυρκαγιών το 2016,

4) να χρησιμοποιηθούν παρατηρήσεις της κοινότητας και δεδομένα τηλεπισκόπησης για την αξιολόγηση της σχέσης μεταξύ της θέσης, της έκτασης και του χρόνου εκδήλωσης των πυρκαγιών και των διαφόρων τύπων δρόμων ως πυρκαγιάς πηγές, εμπόδια και σημεία πρόσβασης καταστολής.

Περιοχή μελέτης και κοινότητες

Η περιοχή μελέτης μας βρίσκεται στην ανατολική Σιβηρία. Καλύπτει 2,4 εκατομμύρια εκτάρια και περιοχή κυριαρχείται από το βόρειο σιβηρικό δάσος (τάιγκα). Είναι αραιοκατοικημένη με μόνο δύο χωριά: Tokma και Verkhnemarkovo και είναι πατρίδα των Εβένκι αλλά και άλλων εθνοτήτων που ήρθαν εδώ τη σοβιετική περίοδο για να εργαστούν στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου Τα τελευταία χρόνια, η περιοχή έχει πληγεί από την αυξημένη δραστηριότητα πυρκαγιών που παρατηρείται σε πολλές περιοχές των βόρειων δασών της Σιβηρίας [Εικόνα 1].

Μέθοδοι

Στην έρευνα συνδυάστηκαν μέθοδοι κοινωνικής έρευνας, ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης και πληροφορίες διαχείρισης σχετικά με τις πυρκαγιές (τοπικές και περιφερειακές αρχές, μετεωρολογικός σταθμός της Tokma). Καθ’ όλη τη διάρκεια της έρευνας υπήρχε επαφή με την τοπική κοινωνία. Συζητήθηκαν τα δεδομένα τηλεπισκόπησης με τους κατοίκους της περιοχής και ζητήθηκε ανατροφοδότηση από την κοινότητα σχετικά με τα αρχικά μας ευρήματα. Δημιουργήθηκε χάρτης δρόμων για το 2016 που περιλαμβάνει την τοποθεσία, την οδική τύπο και τη λειτουργία, καθώς και τα καθεστώτα πρόσβασης. Οι οδικές λειτουργίες περιλαμβάνουν δρόμους διαβίωσης, γεωλογικούς δρόμους, δασικούς δρόμους και δρόμους εξυπηρέτησης πετρελαίου. Οι δρόμοι ποικίλλουν από την πρόσβαση του κοινού, δρόμοι με ελεγχόμενη πρόσβαση, και δρόμοι με περιορισμένη πρόσβαση. Για τη δημιουργία αυτού του χάρτη, χρησιμοποιήθηκε ένας συνδυασμός δορυφορικών εικόνων μέσης και υψηλής ανάλυσης (Landsat, Sentinel, DigitalGlobe, GoogleEarth), τοπογραφικοί χάρτες, έγγραφα σχεδιασμού και ανάπτυξης υποδομών και τα δεδομένα από τις συνεντεύξεις. Ψηφιοποιήθηκαν οι δρόμοι χρησιμοποιώντας το λογισμικό ArcGIS. Για την ανίχνευση των χαρακτηριστικών, της έκτασης και του χρόνου των πυρκαγιών κατά τη διάρκεια της περιόδου 2016, χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τηλεπισκοπικές πηγές και μέθοδοι. Εντοπίστηκαν ενεργές πυρκαγιές χρησιμοποιώντας δεδομένα για θερμικές ανωμαλίες από το Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) και Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS). Τα αρχειοθετημένα δεδομένα από αυτές τις εικόνες ελήφθησαν από το Fire Information for Resource της NASA Management System (FIRMS). Βρέθηκαν και ψηφιοποιήθηκαν οι αρχικές εστίες των πυρκαγιών. Από τα δεδομένα των Sentinel-2 και Landsat-8, δημιουργήθηκε διανυσματικό αρχείο των πυρκαγιών. Για κάθε καμένη περιοχή αναλύθηκε η απόσταση από την ανάφλεξη από τις τοποθεσίες μέχρι τους διάφορους τύπους δρόμων και το μήκος των ορίων της πυρκαγιάς που σχηματίζονται από διαφορετικούς τύπους δρόμων.

Αποτελέσματα

Η περιοχή μελέτης έχει αραιή ανάπτυξη υποδομών με την πυκνότητα των δημόσιων δρόμων μόνο 16,2 χλμ ανά 1000 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Ωστόσο, η περιοχή βιώνει μια έκρηξη της εξορυκτικής βιομηχανικής ανάπτυξης. Για την αντιμετώπιση της έλλειψης δημόσιων υποδομών, κάθε ένας από τους χρήστες των δασών ανέπτυξε ένα ξεχωριστό σύστημα οδικών αξόνων. Ενώ, οι περισσότεροι άτυποι δρόμοι έχουν εποχικό χαρακτήρα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλο το χρόνο. Η χρήση των δασών ελέγχεται από μια μη εμπορική οργάνωση που δημιουργήθηκε από ιθαγενείς και άλλους κατοίκους της περιοχής με 1,7 εκατομμύρια εκτάρια γης που διατίθενται για παραδοσιακή χρήση (π.χ. κυνήγι, ψάρεμα και συλλογή). Τα κυνηγετικά οικόπεδα συνδέονται μεταξύ τους με οδικό σύστημα πλάτους 2-6 m. Η γεωλογική εξερεύνηση που είναι παρούσα στην περιοχή από το τη δεκαετία του 1960 σήμερα διεξάγεται με 3D μεθόδους σεισμικής ανάκλασης, σύμφωνα με τις οποίες οι σεισμικές γραμμές σχηματίζουν πλέγματα με κελιά πλάτους 150-300 m. Το πλάτος των σεισμικών εκκαθαρίσεων είναι 4-6 m. Η δασοκομία , που την διαχειρίζονται ιδιωτικές εταιρείες , ενώ νοικιάζουν γη, υποχρεούνται να χρησιμοποιούν τις ήδη υπάρχουσες υποδομές ή να αναπτύσσουν τους δικούς τους δρόμους πλάτους 6,5-10,5 m. Το πλάτος των βιομηχανικών δρόμων πετρελαίου και φυσικού αερίου κυμαίνεται μεταξύ 4 και 20 μ. Οι δρόμοι αυτοί έχουν περιορισμένη πρόσβαση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο με την άδεια της εταιρείας.

Πρακτικές διαχείρισης πυρκαγιών

Στην περιοχή του Ιρκούτσκ, αναπτύσσονται σχέδια καταστολής πυρκαγιών από κάθε δασαρχείο όπου ο συντονισμός πραγματοποιείται από το Τμήμα Δασοπροστασίας του περιφερειακού υπουργείου. Το τμήμα καθορίζει επίσης το χρονοδιάγραμμα των περιόδου κινδύνου πυρκαγιάς, απαγορεύει ή περιορίζει την πρόσβαση του κοινού στα δάση κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, και καταρτίζει ενοποιημένα σχέδια για καταστολή των πυρκαγιών στην περιοχή. Τα δασαρχεία είναι υπεύθυνα για τη συντήρηση των δασικών δρόμων για την καταπολέμηση των πυρκαγιών. Κατάσβεση πυρκαγιών, παρακολούθηση των κινδύνων πυρκαγιάς και εφαρμογή μέτρων πρόληψης γίνεται επίσης και με τη χρήση αεροσκαφών, από το Irkutsk Aerial Forest. Το νότιο τμήμα της περιοχής μελέτης βρίσκεται στη ζώνη όπου τόσο η εναέρια έρευνα όσο και η δορυφορική παρακολούθηση των πυρκαγιών εφαρμόζονται, και το βόρειο τμήμα είναι η περιοχή όπου οι αρχές διενεργούν μόνο δορυφορική παρακολούθηση, εκτός εάν οι πυρκαγιές απειλούν οικισμούς ή/και σημαντικές υποδομές. Κάθε ιδιοκτήτης και ενοικιαστής διατηρούν τα μέσα για την πρόληψη και καταστολή δασικών πυρκαγιών. Προκλήσεις προκύπτουν σε περιπτώσεις που ένα δάσος νοικιάζεται σε διαφορετικούς χρήστες διότι η ισχύουσα νομοθεσία δεν καθορίζει τον καταμερισμό της ευθύνης για την ασφάλεια από πυρκαγιές.

Η αντιπυρική περίοδος του 2016

Κατά την αντιπυρική περίοδο του 2016 στην περιοχή μελέτης, εντοπίστηκαν 21 καμένες περιοχές, με συνολική έκταση 475.531 εκτάρια, ο οποίες έκαψαν το 20,1% του συνόλου της περιοχής. Εντοπίστηκε ότι η αθροιστική FRP αυτήν την περίοδο ήταν η υψηλότερη των τελευταίων 20 ετών κάτι που αντιστοιχεί σε πιο εντατικές πυρκαγιές [Εικόνα 2].

Δρόμοι, θέσεις ανάφλεξης και όρια πυρκαγιών

Σύμφωνα με τους ερωτηθέντες, οι πυρκαγιές ήταν μία από τις συνέπειες της υλοτομίας των δασών, εξόρυξης πετρελαίου και της ανάπτυξης υποδομών που ζημιώνουν τους τοπικούς πόρους διαβίωσης και τα φυσικά ενδιαιτήματα των θηραμάτων. Υπήρχε επίσης μια ισχυρή αντίληψη της κοινότητας για μια υφιστάμενη σχέση μεταξύ των πρακτικών των δασοκομικών εταιρειών να καίνε τα ανεπιθύμητα ξύλα νωρίς την άνοιξη (Μάρτιος- Απρίλιος). Προς υποστήριξη αυτών των αφηγήσεων της κοινότητας, η ανάλυση με τη χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης έδειξε μια ισχυρή χωρική αντιστοιχία: ένα μεγάλο ποσοστό των πυρκαγιών (37% ή 46 από τις 125) ήταν σε απόσταση 300 μέτρων από υφιστάμενους δρόμους, και ο αριθμός των σημείων ανάφλεξης μειωνόταν με την απόσταση από τους δρόμους. Μεταξύ όλων των αναφλέξεων που εντοπίστηκαν σε απόσταση 300 m από τους δρόμους, το 50% ήταν κοντά σε γεωλογικές εκκαθαρίσεις και το 43,5% ήταν κοντά σε υποδομές δασικών μεταφορών. Δεν βρέθηκαν σημεία ανάφλεξης πυρκαγιών κοντά σε δρόμους διαβίωσης (0-300 m), ενώ οι δρόμοι πετρελαίου και φυσικού αερίου εμφανίζονται να έχουν μέτρια συσχέτιση με την ανάφλεξη πυρκαγιών. Η μειωμένη κυκλοφορία θεωρείται ότι περιορίζει τις ανθρωπογενείς ανάφλεξη πυρκαγιών. Οι δρόμοι εκτιμήθηκε ότι συνέπιπταν με το 15,9% των τελικών ορίων της πυρκαγιάς. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις και για μικρού μεγέθους πυρκαγιές το ποσοστό των δρόμων στα όρια της καμένης περιοχής ξεπέρασε το 70%- δηλαδή, οι δρόμοι ουσιαστικά περιόρισαν τη φωτιά. Από αυτούς το 75% περίπου είναι δασικοί [Εικόνα 3].

"Φωτιές Ζόμπι"

Σημαντικό εύρημα της επιτόπιας έρευνας ήταν οι περιγραφές των κατοίκων για έναν μεγάλο αριθμό περιστατικών πυρκαγιών που σιγόκαιγαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα, δηλαδή πυρκαγιές "ζόμπι" ή "διαχειμάζουσες" πυρκαγιές αλλά και οι σύνθετες πυρκαγιές (αναζωπυρώνονται πολλές φορές κατά τη διάρκεια μιας περιόδου), ο οποίες δεν είναι εύκολα ανιχνεύσιμες με τις συμβατικές μεθόδους.

Συζήτηση και Συμπεράσματα

Η έρευνα υπογραμμίζει την ανάγκη να συμπεριληφθεί ποικιλία μορφών γνώσης στην έρευνα και τη διαχείριση των πυρκαγιών και ειδικότερα τη γνώση των αυτοχθόνων. Η ταχεία βιομηχανική ανάπτυξη επιδεινώνει την έκταση, τη σοβαρότητα και τη συχνότητα των πυρκαγιών. Κατανοήθηκε καλύτερα ο ρόλος των διαφορετικών δασικών χρηστών στην ανάφλεξη και τη διάδοση των πυρκαγιών. Επιβεβαιώθηκε η ισχυρή χωρική σχέση μεταξύ των σημείων ανάφλεξης των πυρκαγιών και των δρόμων, κάτι που διαφοροποιείται βέβαια ανά διαφορετικό τύπο δρόμου. Οι δρόμοι, επίσης διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην καταστολή των δασικών πυρκαγιών, λειτουργώντας τόσο ως φυσικά εμπόδια όσο και ως σημεία πρόσβασης για τους πυροσβέστες. Όλοι οι τύποι δρόμων μπορούν να εμποδίσουν ή να παρεμποδίσουν τη διάδοση των πυρκαγιών, κάτι που ισχύει κυρίως για μικρού μεγέθους πυρκαγιές. Ο ανεπαρκής συντονισμός αυξάνει τους κινδύνους πυρκαγιών. Καταδεικνύεται η σημασία των παρατηρήσεων των ντόπιων και αυτόχθονων ειδικά όσον αφορά φαινόμενα όπως οι "διαχειμάζουσες" και οι "σύνθετες πυρκαγιές" και η γνώση τους μπορεί να βοηθήσει στην εκτίμηση της διάδοσης των πυρκαγιών και των επιπτώσεων. Με άλλα λόγια, αντιμετώπιση τοπικών φαινομένων χωρίς τον ντόπιο ανθρώπινο λογαριασμό είναι εξαιρετικά δύσκολη.