Drought analysis of Van Lake Basin with remote sensing and GIS technologies
Από RemoteSensing Wiki
Ανάλυση ξηρασίας λεκάνης απορροής της Λίμνης Βαν με τηλεπισκόπηση και τεχνολογίες GIS
Πρωτότυπος Τίτλος: « Drought analysis of Van Lake Basin with remote sensing and GIS technologies »
Συγγραφείς: Firat Erdem (α), Rutkay Atun (β), Zehra Yigit Avdan (γ), Ilknur Atila (α), Ugur Avdan (α)
(α) Εskisehir Technical University, Institute of Earth and Space Sciences, Eskisehir, Turkey (β) Sivas Cumhuriyet University, Engineering Faculty, Department of Geomatics Engineering, Sivas, Turkey (γ) Eskisehir Technical University, Engineering Faculty, Department of Environmental Engineering, Eskisehir, Turkey
Δημοσιεύθηκε: The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences.Volume 24, Issue 3, Part 2, December 2021, Pages 1093-1102
Λέξεις-Κλειδιά: Ανάλυση ξηρασίας, Τηλεπισκόπηση, GIS, Θερμοκρασία γήινης επιφανείας.
1. Εισαγωγή
Ως ξηρασία ορίζεται η ποσότητα της βροχόπτωσης σε μια περιοχή που είναι μικρότερη από την ποσότητα της εξάτμισής της. Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που προκαλούν τη ξηρασία είναι οι κλιματικές συνθήκες, αλλά και ο ανθρώπινος παράγοντας μιας και σήμερα δημιουργεί σημαντικές αιτίες ξηρασίας, καθώς μέσω της εκβιομηχάνισης, της αλόγιστης χρήσης των υδάτινων πόρων, της αύξηση του πληθυσμού κ.α. εντείνει τη κλιματική αλλαγή. Η ξηρασία αποτελεί απειλή για τη ζωή και επηρεάζει αρνητικά το περιβάλλον, την κοινωνία και την οικονομία αφού καθιστά δύσκολη τη γεωργία. Για τον προσδιορισμό της ξηρασίας χρησιμοποιούνται γενικά διάφορες παραδοσιακοί μέθοδοι, αλλά οι μέθοδοι που προέρχονται από τη τηλεπισκόπηση έχουν πλεονεκτήματα όσον αφορά στη ταχύτητα, την υψηλή ακρίβεια και τη πρακτικότητα. Ο βασικός σκοπός της μελέτης είναι η διερεύνηση της αλλαγής της ξηρασίας στη λεκάνη της λίμνης Βαν ανά χρόνια με τηλεπισκόπηση και GIS. Η λίμνη Βαν είναι η μεγαλύτερη λίμνη αναψυχής στον κόσμο και μία από τις μεγαλύτερες λίμνες κλειστής λεκάνης του κόσμου, με βάθος περίπου 450 μ. και όγκο πάνω από 600 km3. Ακόμη, η μελέτη αποσκοπεί στην εξέταση της σχέσης μεταξύ των τιμών LULC και του μέσου όρου LST, καθώς και έχει στόχο την ανάλυση της διακύμανσης του SPI που υπολογίστηκε με δεδομένα βροχοπτώσεων σε μετεωρολογικούς σταθμούς.
2. Μεθοδολογία και Δεδομένα
Στην παρούσα μελέτη, η ξηρασία στη λεκάνη της λίμνης Van διερευνήθηκε με την ενσωμάτωση τεχνολογιών τηλεπισκόπησης και GIS. Στη μελέτη ελήφθησαν, χάρτες θερμοκρασίας επιφάνειας γης (LST) χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες Landsat-5 για τα έτη 1989, 1999. Το 2010 και ελήφθησαν επίσης χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες Landsat-8 για τα έτη 2015 και 2019. Γενικά, χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο ModelBuilder στο λογισμικό ERDAS για την παραγωγή χαρτών LST από εικόνες Landsat. Οι κατηγορίες LULC ελήφθησαν επίσης με την ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων για τη συσχέτιση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης με αυτές. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος ταξινόμησης Maximum Likelihood για τις εικόνες Landsat-5 και Landsat-8 με λογισμικό ENVI, για να ληφθούν κατηγορίες LULC στη λεκάνη. Επιπλέον, oι μεσες τιμές LST υπολογίστηκαν για κάθε τάξη LULC μέσω του εργαλείου Zonal Statistics στο λογισμικό ArcMap. Τέλος, υπολογίστηκε ο Πρότυπος Δείκτης Βροχόπτωσης (SPI) με τα δεδομένα βροχόπτωσης που ελήφθησαν από τους μετεωρολογικούς σταθμούς και πραγματοποιήθηκε ανάλυση ξηρασίας. Συγκεκριμένα, ο SPI υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας ετήσια συνολικά δεδομένα βροχοπτώσεων μεταξύ 1989 και 2019 σε μετεωρολογικούς σταθμούς, εκτός από την τηλεπισκόπηση και την ανάλυση GIS. Η ετήσια συνολική βροχόπτωση της λεκάνης υπολογίστηκε λαμβάνοντας τον μέσο όρο της ετήσιας ποσότητας βροχόπτωσης που προκύπτει από κάθε σταθμό. Ακολούθως, υπολογίστηκαν οι τιμές SPI για κάθε έτος και προσδιορίστηκε η κατηγορία ξηρασίας με βάση τις τιμές.
3. Συμπεράσματα
Η ξηρασία εξετάστηκε χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθοδολογικές προσεγγίσεις, σε μια συγκεκριμένη περίοδο από το παρελθόν έως το παρόν, όπου παρατηρήθηκε ότι οι τιμές LST του 2015 και του 2019 αυξήθηκαν σημαντικά σε σύγκριση με τα έτη 1989, το 1999 και το 2010 σύμφωνα με τους χάρτες LST. Συνεπώς, η τηλεπισκόπηση και η ανάλυση GIS συμπίπτουν με τα δεδομένα βροχοπτώσεων που λαμβάνονται από μετεωρολογικούς σταθμούς. Σύμφωνα με το SPI που προέρχεται από δεδομένα βροχοπτώσεων, παρατηρήθηκε ότι τα έτη μεταξύ 1991 και 1994 ήταν έτη στη μέτρια, σοβαρή ή εξαιρετικά υγρή κατηγορία. Από την άλλη, μέτρια ξηρασία έχει παρατηρηθεί τα 7 από τα τελευταία 10 χρόνια. Η τάση ξηρασίας έχει προσδιοριστεί στη λεκάνη της λίμνης Van ως αποτέλεσμα του SPI. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης που προέκυψαν από τις δορυφορικές εικόνες και οι τιμές SPI που προέκυψαν από τα δεδομένα βροχόπτωσης δείχνουν υψηλή συμβατότητα μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα της μελέτης, συνήχθη το συμπέρασμα ότι οι δορυφορικές εικόνες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία στην ανάλυση της ξηρασίας.
