Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος τίτλος:Environmental Monitoring of Spatio-temporal Changes Using Remote Sensing and GIS in a Mediterranean Wetland of Northern Greece

Συγγραφείς:Papastergiadou, E. S., Retalis, A., Apostolakis, A., & Georgiadis, T.
Πηγή (αναλυτικά):Papastergiadou, E. S., Retalis, A., Apostolakis, A., & Georgiadis, T. (2008). Environmental monitoring of spatio-temporal changes using remote sensing and GIS in a Mediterranean wetland of Northern Greece. Water Resources Management, 22(5), 579-594. DOI: 10.1007/s11269-007-9179-7

Πίνακας περιεχομένων 1 Περίληψη 2 Περιοχή μελέτης και οικολογικό πλαίσιο 3 Επιλογή δεδομένων και χρονική κλίμακα 4 Μεθοδολογία επεξεργασίας και ταξινόμηση 5 Αποτελέσματα χωρικών και χρονικών μεταβολών 6 Υδρολογική διαχείριση και οικολογικές επιπτώσεις 7 Προκλήσεις και τεχνικοί περιορισμοί 8 Συμπεράσματα

Περίληψη

Οι υγρότοποι της Μεσογείου έχουν υποστεί δραματική συρρίκνωση κατά τον τελευταίο αιώνα, κυρίως λόγω της μετατροπής τους σε γεωργικές εκτάσεις. Η εξεταζόμενη επιστημονική μελέτη ερευνά τις μακροχρόνιες περιβαλλοντικές αλλαγές στη λίμνη Χειμαδίτιδα και την παρακείμενη λίμνη Ζάζαρη στη Βόρεια Ελλάδα, περιοχές υψηλής οικολογικής σημασίας για τη διατήρηση της βιοποικιλότητας και ειδικότερα της ορνιθοπανίδας. Στόχος της μελέτης είναι η ποσοτική και ποιοτική αποτίμηση των μεταβολών στην κάλυψη γης και στα υγροτοπικά ενδιαιτήματα σε βάθος σχεδόν 60 ετών (1945–2002). Εστιάζει στον εντοπισμό των επιπτώσεων που προκλήθηκαν από τη μετατροπή της λεκάνης απορροής, η οποία ιστορικά κυριαρχούνταν από τυρφώνες, σε εντατικά καλλιεργούμενες και βοσκήσιμες εκτάσεις. Αυτή η ανθρωπογενής παρέμβαση διατάραξε το υδρολογικό ισοζύγιο και επιδείνωσε την ποιότητα των υδάτων μέσω του ευτροφισμού, οδηγώντας σε ταχεία επέκταση των καλαμώνων εις βάρος της ανοιχτής υδάτινης επιφάνειας. Μέσω της συνδυαστικής χρήσης ιστορικών αεροφωτογραφιών και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS) για την επιτυχή κάλυψη του επιλεγμένου χρονικού εύρους, παρέχει χάρτες ακριβείας που λειτουργούν ως γραμμή βάσης (baseline) για την κατανόηση της χωρικής κατανομής των πιέσεων. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν την ανάγκη λήψης άμεσων μέτρων διαχείρισης και αποκατάστασης, προκειμένου να αναχαιτισθεί η περαιτέρω υποβάθμιση και η σταδιακή ελοποίηση του οικοσυστήματος.

Περιοχή μελέτης και οικολογικό πλαίσιο

Η περιοχή μελέτης αφορά το υγροτοπικό σύμπλεγμα των λιμνών Χειμαδίτιδας και Ζάζαρης, το οποίο βρίσκεται στα σύνορα των Περιφερειακών Ενοτήτων Φλώρινας και Κοζάνης. Η λίμνη Χειμαδίτιδα, μια φυσική, ρηχή και ευτροφική λίμνη, αποτελεί έναν βιότοπο ζωτικής σημασίας με πλούσια βιοποικιλότητα και έχει ενταχθεί στο Ευρωπαϊκό πρόγραμμα προστατευόμενων περιοχών NATURA 2000. Ωστόσο, η λεκάνη απορροής της έχει υποστεί ριζικές αλλαγές. Ιστορικά, η περιοχή περιβαλλόταν από εκτεταμένους τυρφώνες, οι οποίοι σταδιακά αποστραγγίστηκαν και μετατράπηκαν σε βοσκότοπους και καλλιεργήσιμες γαίες. Η υδρολογική ισορροπία της Χειμαδίτιδας εξαρτάται άμεσα από την υπερχείλιση της γειτονικής Ζάζαρης, όμως οι ανθρώπινες παρεμβάσεις για την εξυπηρέτηση της άρδευσης έχουν διαταράξει αυτή τη σχέση.

Επιλογή δεδομένων και χρονική κλίμακα

Για να επιτευχθεί η χαρτογράφηση των ιστορικών και σύγχρονων τάσεων, έγινε αξιοποίηση ενός ευρέος φάσματος χωρικών δεδομένων που καλύπτουν μια περίοδο πολλών δεκαετιών. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν:

• Ιστορικά Δεδομένα: Ασπρόμαυρες αεροφωτογραφίες από τα έτη 1945, 1969, 1982 και 1996, οι οποίες αποτέλεσαν τη βάση αναφοράς για την κατάσταση του υγροτόπου πριν από την εντατικοποίηση των παρεμβάσεων. Συλλέχθηκαν από την Ελληνική Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (ΓΥΣ).
• Δεδομένα Πεδίου: Πραγματοποιήθηκαν εκτεταμένες εργασίες πεδίου το 2002 για την επαλήθευση των χαρτών του 1996 και την επικαιροποίηση της κατάστασης του υγροτόπου, εξασφαλίζοντας την ακρίβεια της ταξινόμησης (ground truthing). Η επιλογή των συγκεκριμένων ετών επέτρεψε την αποτύπωση κρίσιμων φάσεων στην εξέλιξη του υγροτόπου, πριν και μετά τα μεγάλα αποστραγγιστικά και αρδευτικά έργα της περιοχής.

Μεθοδολογία επεξεργασίας και ταξινόμηση

Η επεξεργασία των δεδομένων πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον GIS (πρόγραμμα ArcGIS 8.3), ακολουθώντας τα εξής βήματα:

• Γεωμετρική Διόρθωση: Όλες οι αεροφωτογραφίες διορθώθηκαν γεωμετρικά και προσαρμόστηκαν στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ΕΓΣΑ '87) για να επιτευχθεί η ακριβής υπέρθεση και σύγκριση των πολυγώνων μεταξύ των διαφορετικών ετών.
• Φωτοερμηνεία και Ψηφιοποίηση: Εφαρμόστηκε η μέθοδος της οπτικής ερμηνείας των αεροφωτογραφιών για τον εντοπισμό και την οριοθέτηση των διαφορετικών τύπων βλάστησης και χρήσεων γης. Τα όρια των ενδιαιτημάτων ψηφιοποιήθηκαν στην οθόνη.
• Κατηγοριοποίηση: Αναγνωρίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν 10 κατηγορίες κάλυψης/χρήσης γης, με τις σημαντικότερες να είναι: ανοιχτή επιφάνεια νερού, καλαμώνες (κυρίως Phragmites australis), τυρφώνες/έλη (peat lands/fen), υγρά λιβάδια, γεωργικές εκτάσεις και βοσκότοποι.

Αποτελέσματα χωρικών και χρονικών μεταβολών

Η συγκριτική ανάλυση ανέδειξε μια σαφή τάση υποβάθμισης του υγροτόπου:

• Συρρίκνωση Υδάτινης Επιφάνειας: Η έκταση της ανοιχτής επιφάνειας νερού στη Χειμαδίτιδα μειώθηκε δραματικά από το 1945 έως το 2002. Η μείωση αυτή οφείλεται στη συσσώρευση φερτών υλικών και στην υπερβολική άντληση υδάτων.
• Επέκταση Καλαμώνων:Παρατηρήθηκε ραγδαία επέκταση των καλαμώνων εις βάρος της ανοιχτής λίμνης. Λόγω του ευτροφισμού (εισροή λιπασμάτων από τις γειτονικές καλλιέργειες) και της μείωσης του βάθους, τα υδροχαρή φυτά κατέλαβαν μεγάλο μέρος της πρώην υδάτινης έκτασης.
• Απώλεια Υγρών Λιβαδιών: Μεγάλες εκτάσεις που παλαιότερα λειτουργούσαν ως υγρά λιβάδια ή μεταβατικές ζώνες αποστραγγίστηκαν και μετατράπηκαν σε καλλιεργήσιμη γη, μειώνοντας τη φυσική ζώνη προστασίας της λίμνης.

Υδρολογική διαχείριση και οικολογικές επιπτώσεις

Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι η λίμνη Χειμαδίτιδα μετατρέπεται σταδιακά από μια ανοιχτή λίμνη σε ένα έλος κυριαρχούμενο από καλαμώνες. Η μελέτη υπογραμμίζει ότι οι κύριοι οδηγοί αυτής της αλλαγής είναι ανθρωπογενείς: η κατασκευή αποστραγγιστικών τάφρων, η εντατική γεωργία και η κακή διαχείριση των υδάτινων πόρων της λεκάνης απορροής. Η αλλαγή στη χρήση γης από τυρφώνες σε γεωργικές εκτάσεις είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση των θρεπτικών φορτίων που καταλήγουν στη λίμνη, επιταχύνοντας τη διαδικασία της γήρανσης και του ευτροφισμού του οικοσυστήματος.

Προκλήσεις και τεχνικοί περιορισμοί

Στη μελέτη διευκρινίζεται πως κατά την ανάλυση εντοπίστηκαν δυσκολίες που αφορούν κυρίως τη διακριτική ικανότητα των δεδομένων. Ο διαχωρισμός μεταξύ διαφορετικών ειδών υδρόβιας βλάστησης (π.χ. Phragmites έναντι Typha) ή μεταξύ πυκνής βλάστησης και ορισμένων γεωργικών καλλιεργειών υπήρξε πρόκληση στις δορυφορικές εικόνες μέτριας ανάλυσης. Παρόλα αυτά, η συνδυαστική χρήση των αεροφωτογραφιών υψηλής ανάλυσης βοήθησε στην επαλήθευση των ιστορικών ορίων και στη βελτίωση της ακρίβειας της χαρτογράφησης.

Συμπεράσματα

Γίνεται αντιληπτό ότι η λίμνη Χειμαδίτιδα βρίσκεται σε κρίσιμη κατάσταση, έχοντας απολέσει σημαντικό μέρος των οικολογικών της λειτουργιών τις τελευταίες δεκαετίες, με την ανθρωπογενή παρέμβαση να αποτελεί την κύρια αιτία καταστροφής και υποβάθμισης των υδάτινων ενδιαιτημάτων, με τον κατακερματισμό των φυσικών οικοτόπων να απειλεί άμεσα και τη βιοποικιλότητα. Επομένως, η ύπαρξη ενός συνεπούς και συνεχούς προγράμματος παρακολούθησης της κατάστασης και της έκτασης αυτών των ευαίσθητων οικοσυστημάτων κρίνεται απαραίτητη προϋπόθεση για τη διατήρηση και διασφάλιση του τοπίου. Η μεθοδολογία ανάλυσης αεροφωτογραφιών που εφαρμόστηκε αποδείχθηκε όχι μόνο οικονομικά αποδοτική, αλλά και επιστημονικά ακριβής, επιτρέποντας την ερμηνεία των οικολογικών διεργασιών και τη σύγκριση της τρέχουσας κατανομής της χλωρίδας με ιστορικά δεδομένα. Η προσέγγιση αυτή αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο σχεδιασμού για την ιεράρχηση των περιοχών που χρήζουν περαιτέρω έρευνας ή μέτρων αποκατάστασης. Επιπρόσθετα, αναδεικνύεται η διαχείριση της διακύμανσης της στάθμης των υδάτων ως το πλέον αποτελεσματικό εργαλείο για την οικολογική ανόρθωση της λίμνης. Ειδική έμφαση δίνεται στον ρόλο συγκεκριμένων ειδών, όπως τα ‘Phragmites australis’ και ‘Typha angustifolia’, στη διαδικασία του αποικισμού και της υποβάθμισης του υγροτόπου. Η αλλοίωση του οικοσυστήματος τεκμηριώνεται από την ανεξέλεγκτη υπερ-ανάπτυξη των καλαμώνων στην επιφάνεια και εντός της στήλης του ύδατος, καθώς και από τη συσσώρευση νεκρής οργανικής ύλης (τύρφης) στον πυθμένα, στοιχεία που πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη στο πλαίσιο της ολοκληρωμένης διαχείρισης της προστατευόμενης περιοχής NATURA 2000.