Προσδιορισμός των Xωροχρονικών Mεταβάσεων και της Mελλοντικής Aνάπτυξης ενός Mεσογειακού Βοσκότοπου της Νότιας Ελλάδας

Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος τίτλος: Identifying the Spatiotemporal Transitions and Future Development of a Grazed Mediterranean Landscape of South Greece

Συγγραφείς: D. Chouvardas, M. Karatassiou, A. Stergiou, G. Chrysanthopoulou

Δημοσιεύθηκε: Land 2022, 11, 2141. https://www.mdpi.com/1972182

Λέξεις κλειδιά: εγκατάλειψη γης, κτηνοτροφικές δραστηριότητες, επέκταση δασών, μείωση βοσκοτόπων, πλαίσιο μοντελοποίησης CLUE, λογιστική παλινδρόμηση

Αντικείμενο εφαρμογής: Μελέτη διαχρονικής μεταβολής της βλάστησης

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι χωροχρονικές αλλαγές κατά τις προηγούμενες δεκαετίες στα βοσκημένα μεσογειακά τοπία έχουν λάβει τη μορφή της εισβολής ξυλωδών φυτών σε ανοικτές περιοχές (π.χ. λιβάδια, ανοικτοί θαμνώνες, δασοπονικές περιοχές), μεταβάλλοντας τη δομή και την ποικιλομορφία τους. Οι δημογραφικές και κοινωνικοοικονομικές αλλαγές έχουν διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στους μετασχηματισμούς των τοπίων, προκαλώντας κυρίως την εγκατάλειψη παραδοσιακών πρακτικών διαχείρισης, όπως οι κτηνοτροφικές δραστηριότητες, η συγκομιδή ξύλου και οι γεωργικές πρακτικές. Η παρούσα μελέτη είχε ως στόχο να ποσοτικοποιήσει και να αξιολογήσει τις χωροχρονικές αλλαγές σε ένα τυπικό βοσκημένο μεσογειακό τοπίο του όρους Ζήρεια, την περίοδο 1945-2020, και να διερευνήσει την επίδραση αυτών των αλλαγών στη μελλοντική εξέλιξη (2020-2040) των τύπων χρήσης/κάλυψης γης. Χαρτογραφικό υλικό, όπως εναέριες ορθοφωτογραφίες από το 1945, χάρτες χρήσεων γης του 1960 και πρόσφατες δορυφορικές εικόνες, αποτέλεσαν αντικείμενο επεξεργασίας με το λογισμικό ArcGIS, ενώ για την εκτίμηση των μελλοντικών τάσεων προβολής των τύπων χρήσης/κάλυψης γης, αξιοποιήθηκαν αναλύσεις λογιστικής παλινδρόμησης στο πλαίσιο της μοντελοποίησης (μοντέλο CLUE).

2. ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΛΟΓΙΑ

2.1. Περιοχή μελέτης

Για τη μελέτη επιλέχθηκε το όρος Ζήρεια (ή Κυλλήνη), που βρίσκεται στη χερσόνησο της Πελοποννήσου (Νότια Ελλάδα). Το όρος Ζήρεια είναι το δεύτερο ψηλότερο βουνό της Πελοποννήσου και βρίσκεται στο νομό Κορίνθου, 115 χλμ. δυτικά της Αθήνας(Εικόνα 1). Η περιοχή μελέτης καλύπτει 39.762 εκτάρια γης όπου κατοικούν 3777 άτομα που ζουν σε 19 κοινότητες-δημοτικές υποδιοικήσεις. Τα υψόμετρα στην περιοχή μελέτης κυμαίνονται από 310 μ. έως 2374 μ., ενώ ένα μεγάλο φαράγγι, που ονομάζεται Φλαμπουρίτσα, χωρίζει το βουνό σε δύο περιοχές, τη "Μικρή" Ζήρεια και τη "Μεγάλη" Ζήρεια. Το όρος Ζήρεια, εκτός από το υψηλότερο σημείο του 2374 μ., έχει άλλες επτά κορυφές πάνω από τα 2000 μ. (τέσσερις στη Μεγάλη και τρεις στη Μικρή Ζήρεια). Οι πολλαπλές κορυφογραμμές που δημιουργούνται από τις κορυφές των βουνών, σε συνδυασμό με τις κοιλάδες και τα οροπέδια, δημιουργούν ένα ιδιαίτερα ποικιλόμορφο ανάγλυφο από λόφους, πεδιάδες, γκρεμούς και φαράγγια. Περισσότερα από τα δύο τρίτα της περιοχής μελέτης αποτελούν μέρος του δικτύου προστατευόμενων περιοχών Natura 2000. Στην περιοχή εντοπίζονται δύο κύριες υδρολογικές λεκάνες, οι οποίες δημιουργούν τη φυσική λίμνη Στυμφαλία (έκταση 15.285 εκτάρια) στα νότια και την τεχνητή λίμνη Δόξα (έκταση 48 εκτάρια) στα δυτικά, οι οποίες επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τις μικροκλιματικές συνθήκες και διευκολύνουν την τουριστική ανάπτυξη της περιοχής. Η λίμνη Στυμφαλία είναι στενά συνδεδεμένη με την ελληνική μυθολογία, και ιδιαίτερα με τους θρυλικούς άθλους του Ηρακλή. Σύμφωνα με τη μυθολογία, η λίμνη ήταν γεμάτη από επιθετικά ανθρωποφάγα στυμφαλικά πτηνά και ο έκτος κόπος του Ηρακλή ήταν να τα εξοντώσει. Το κλίμα είναι θερμό καλοκαιρινό μεσογειακό κλίμα και η μέση ετήσια βροχόπτωση ποικίλλει τα τελευταία 60 χρόνια, από 418 mm (το 1993) έως 1056 mm (το 2005), ενώ η μέση ετήσια θερμοκρασία κυμαίνεται από 12,59 ◦C (ψυχρότερο έτος το 1976) έως 15,55 ◦C (θερμότερο έτος το 2010). Οι κύριες χρήσεις γης της περιοχής είναι δάση, λιβάδια και γεωργικές εκτάσεις. Οι λιβαδικές εκτάσεις περιλαμβάνουν λιβάδια, θαμνώδεις εκτάσεις και δασοπονικές εκτάσεις με λιγότερο από 40% δενδροκάλυψη και βόσκονται από αιγοπρόβατα. Οι γεωργικές εκτάσεις καλλιεργούνται κυρίως με ετήσιες καλλιέργειες όπως φασόλια, καλαμπόκι, κριθάρι και σιτάρι.

2.2. Κοινωνικοοικονομικές αλλαγές

Σύμφωνα με την επίσημη έκθεση απογραφής που προέρχεται από την Ελληνική Στατιστική Αρχή, η διαχρονική εξέλιξη των κοινωνικοοικονομικών δεδομένων από το 1961 (παλαιότερα διαθέσιμα στοιχεία) μέχρι τα πιο πρόσφατα διαθέσιμα στοιχεία του 2011, έδειξε ότι τα τελευταία 50 χρόνια, ο συνολικός πληθυσμός, το ενεργό εργατικό δυναμικό και οι εργαζόμενοι στον πρωτογενή οικονομικό τομέα μειώθηκαν ραγδαία ακολουθώντας τη γενική τάση εγκατάλειψης της γης που έχουν αναφέρει πολλοί ερευνητές για την περιοχή της Μεσογείου. Η ανάλυση της ηλικιακής διάρθρωσης δείχνει γήρανση του πληθυσμού της περιοχής, με το 62% του πληθυσμού να είναι κάτω των 44 ετών το 1961, έναντι 47% το 2011 και τον τοπικό πληθυσμό άνω των 45 ετών να αυξάνεται από 38% σε 53% για την ίδια περίοδο. Τα παραπάνω στοιχεία συνάδουν με την αποδεδειγμένη δημογραφική αλλαγή στην περιοχή της Μεσογείου και τη μετακίνηση του νεότερου κυρίως πληθυσμού από τις αγροτικές περιοχές προς τα αστικά κέντρα. Από τα απογραφικά στοιχεία της Ελληνικής Στατιστικής Αρχής και του Οργανισμού Πληρωμών και Ελέγχου Κοινοτικών Ενισχύσεων Προσανατολισμού και Εγγυήσεων, σχετικά με τα ιστορικά στοιχεία των μετακινούμενων, προέκυψε ότι ο αριθμός των ζώων βοσκής (κυρίως αιγοπροβάτων) και των εκμεταλλεύσεών τους έχει μειωθεί σημαντικά τα τελευταία 50 χρόνια. Ο συνολικός αριθμός των ζώων που βόσκουν μειώθηκε από το 1961 έως το 2011 κατά 38%.

2.3. Αλλαγές στη χρήση γης/κάλυψη γης. Χωροχρονικές μεταβάσεις.

Για τις ανάγκες της έρευνας αξιοποιήθηκαν τα ακόλουθα δεδομένα/υλικό:

(α) ψηφιακές ορθοφωτογραφίες του 1945 (χωρική ανάλυση 1m) που ελήφθησαν από το Εθνικό Κτηματολόγιο της Ελλάδας (γεωαναφορά στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς 1987 – ΕΓΣΑ ‘87),

(β) δορυφορικές εικόνες που ελήφθησαν από το πρόγραμμα Google Earth Pro για τα έτη 2017, 2019 και 2020 (γεωαναφορά στο ΕΓΣΑ ‘87),

(γ) χάρτες δασικής βλάστησης και κάλυψης γης για το 1960 (κλίμακα 1:20.000), που ελήφθησαν από το Υπουργείο Γεωργίας σε ψηφιακή μορφή, και

(δ) ψηφιακοί χάρτες Corine Land Cover 2018.

Οι εναέριες ορθοφωτογραφίες από το 1945, καθώς και οι πρόσφατες δορυφορικές εικόνες του Google Earth, επεξεργάστηκαν ψηφιακά με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS v.10.8.1, για την παραγωγή χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1945 και το 2020. Για τον εντοπισμό των διακριτών τύπων χρήσης/κάλυψης γης, πραγματοποιήθηκε οπτική φωτοερμηνεία και χειροκίνητη οριοθέτηση πολυγώνων στο περιβάλλον του ArcGIS. Η επιλεγείσα ανάλυση χρησιμοποίησε ένα σύστημα ταξινόμησης που αποτελείται από οκτώ κατηγορίες τύπων χρήσης/κάλυψης γης και βασίστηκε στο σύστημα ταξινόμησης LAND USE/LAND COVER της Ελληνικής Δασικής Υπηρεσίας (Πίνακας Εικόνας 2). Σύμφωνα με το επιλεγμένο σύστημα ταξινόμησης, αναγνωρίστηκαν πολυάριθμα στοιχεία σε εναέριες ορθοφωτογραφίες και εικόνες του Google Earth με τη χρήση κοινών φωτογραφικών κλειδιών (τόνος, υφή, μοτίβο, σκιά, μορφή και μέγεθος) και συσχέτιση των επιμέρους χαρακτηριστικών. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στην αναγνώριση των μοτίβων πυκνότητας κάλυψης δέντρων και θάμνων. Η ελάχιστη μονάδα χαρτογράφησης του χάρτη αναφοράς ήταν ένα εκτάριο και η ίδια μονάδα επιλέχθηκε για τις χαρτογραφήσεις του 1945 και του 2020. Η οπτική ερμηνεία υποστηρίχθηκε επίσης από επιτόπιες δειγματοληπτικές επαληθεύσεις από έμπειρους φωτοερμηνευτές εικόνων με καλή γνώση της περιοχής.

2.4. Λογιστική παλινδρόμηση, χάρτες πιθανοτήτων και μελλοντική προβολή.

Οι μελλοντικές τάσεις των κύριων τύπων χρήσης/κάλυψης γης προσδιορίστηκαν με αναλύσεις λογιστικής παλινδρόμησης, σύμφωνα με τη μεθοδολογική προσέγγιση του πλαισίου μοντελοποίησης CLUE. Σύμφωνα με τη μοντελοποίηση CLUE, μια σειρά από παράγοντες που καθοδηγούν το τοπίο χρησιμοποιήθηκαν ως ανεξάρτητες μεταβλητές στην ανάλυση παλινδρόμησης. Στην παρούσα έρευνα, 20 αντίστοιχες μεταβλητές προσδιορίστηκαν και συλλέχθηκαν με βάση τις φυσιογραφικές και κοινωνικοοικονομικές συνθήκες της περιοχής μελέτης (Πίνακας Εικόνα 3). Εκτός από τις ανωτέρω ανεξάρτητες μεταβλητές, ως εξαρτημένες μεταβλητές επιλέχθηκαν οι προσδιορισμένοι κύριοι τύποι χρήσης/κάλυψης γης. Σύμφωνα με τη χωρική ενότητα του μοντέλου CLUE, τόσο οι τύποι χρήσης/κάλυψης γης όσο και οι ανεξάρτητες μεταβλητές μετατράπηκαν σε ψηφιακά αρχεία raster (μορφή ArcGrid) με μέγεθος εικονοστοιχείου 100m. Τα αρχεία raster όλων των εξαρτημένων μεταβλητών και 8 από τις 20 ανεξάρτητες μεταβλητές αποδόθηκαν δυαδικά.

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Οι τύποι χρήσης/κάλυψης γης που αυξήθηκαν στην περιοχή μελέτης ήταν τα δάση (68%), οι πυκνοί θάμνοι (10%) και οι αστικές περιοχές (41%). Όλοι οι υπόλοιποι τύποι μειώθηκαν, με τις σημαντικότερες αλλαγές να είναι η μείωση των δασο-κτηνοτροφικών εκτάσεων (39%), των βοσκοτόπων (27%) και των γεωργικών εκτάσεων (16%). Οι ανοικτοί θαμνώνες μειώθηκαν σε περιορισμένο βαθμό (5%). Η επέκταση των δασών και των πυκνών θαμνώνων, σε βάρος των δασοπονικών περιοχών, των βοσκοτόπων και των γεωργικών περιοχών, κατέδειξε ότι τα τελευταία 75 χρόνια η ξυλώδης βλάστηση στην περιοχή μελέτης αυξήθηκε σημαντικά. Αναλύοντας λεπτομερέστερα τον ετήσιο ρυθμό μεταβολής των τύπων κάλυψης γης, την περίοδο μελέτης 1945-2020, προέκυψε ότι οι σημαντικότερες μεταβολές ήταν η πτωτική τάση των άγονων εκτάσεων, των δασικών εκτάσεων και των χορτολιβαδικών εκτάσεων και η αυξητική τάση των δασικών και αστικών εκτάσεων. Οι γεωργικές εκτάσεις παρουσίασαν σημαντική τάση μείωσης, αλλά ήταν λιγότερο σοβαρή σε σύγκριση με τις χορτολιβαδικές και τις δασοκτηνοτροφικές εκτάσεις. Η σταδιακή μετατροπή των δασογεωργικών περιοχών και των χορτολιβαδικών εκτάσεων σε δάσος παρατηρήθηκε στις βόρειες περιοχές μεταξύ των χωριών Φενεός, Ταρσός, Καρυά και Τρίκαλα (Εικόνα 4). Το δάσος φάνηκε επίσης να έχει επεκταθεί στη νότια περιοχή κοντά στο χωριό Δροσοπηγή σε βάρος των θαμνώδων εκτάσεων. Οι χορτολιβαδικές εκτάσεις μειώθηκαν με την πάροδο του χρόνου στις περιοχές μελέτης, εκτός από την κεντρική περιοχή ανατολικά του χωριού Γκούρα, όπου εμφανίζεται ένα υψηλότερο υψόμετρο του τοπίου (>1200 m). Οι αλλαγές στις γεωργικές εκτάσεις δεν είχαν έντονο χωροχρονικό προσανατολισμό, γεγονός που υποδηλώνει ότι κάλυπταν ένα ευρύτερο φάσμα εδαφών του τοπίου.

Ο πίνακας μεταβάσεων χρήσης/κάλυψης γης της περιοχής μελέτης έδειξε ότι μεταξύ 1945 και 2020, το 65,71% του συνολικού τοπίου παρέμεινε αμετάβλητο, ενώ το 34,29% μετατράπηκε σε διαφορετικό τύπο. Στην Εικόνα 5 παρουσιάζεται ο χάρτης των μεταβάσεων στην περιοχή μελέτης. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι επεκτάσεις της δασοπονίας και των δασών εντοπίστηκαν κυρίως στα βόρεια τμήματα της περιοχής μελέτης. Από την άλλη πλευρά, οι επεκτάσεις των θαμνώνων παρατηρήθηκαν κυρίως στο νότιο και κεντρικό τμήμα του τοπίου. Συνολικά, οι μεταβάσεις παρατηρήθηκαν σε όλα τα τμήματα του τοπίου της Ζήρειας, αλλά φαίνεται να είναι πιο εκτεταμένες στα βόρεια τμήματα.

Οι απαιτήσεις χρήσεων γης για μια 20ετή περίοδο πρόβλεψης (2020-2040), παρουσιάζονται στον πίνακα της Εικόνας 6. Σύμφωνα με την Εικόνα , εάν οι κύριοι παράγοντες αλλαγής (παράγοντες αλλαγής του τοπίου-ανεξάρτητες μεταβλητές) συνεχίσουν να είναι οι ίδιοι μεταξύ 2020 και 2040, τότε τα δάση αναμένεται να αυξηθούν σε ορισμένες περιοχές κατά 15%, ενώ οι χορτολιβαδικές και οι δασοκτηνοτροφικές εκτάσεις να μειωθούν κατά 11% και 31%, αντίστοιχα.

Από τη χωρική κατανομή των προβλεπόμενων απαιτήσεων χρήσεων γης στους χάρτες πιθανοτήτων (Εικόνα 7) προέκυψε ο προβλεπόμενος δυνητικός χάρτης (Εικόνα 8) της χωροχρονικής κατανομής των δασών, των βοσκοτόπων και των δασο-κτηνοτροφικών εκτάσεων για την περίοδο 2020-2040. Τα δάση αναμένεται να συνεχίσουν να επεκτείνονται στα βόρεια-βορειοδυτικά τμήματα και πιθανόν να καταλάβουν διάσπαρτες νέες εκτάσεις στα κεντρικά τμήματα του τοπίου. Η προβλεπόμενη μείωση των βοσκοτόπων, από την άλλη πλευρά, πιθανότατα θα αναγκάσει τα εναπομείναντα βοσκοτόπια να περιοριστούν στα κεντρικά τμήματα του τοπίου. Οι δασολιβαδικές εκτάσεις θα συνεχίσουν πιθανότατα να καταλαμβάνουν μικρές, διάσπαρτες περιοχές σε όλο το τοπίο, αλλά με χωρική κατανομή άνισου μεγέθους.