Αξιολόγηση βλάστησης βάσει τηλεπισκόπησης σε τοποθεσίες ορυχείων μετά το κλείσιμό τους στον Καναδά
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Remote Sensing-Based Revegetation Assessment at Post-Closure Mine Sites in Canada
Συγγραφείς: Sam Gordon, Xiaoyong Xu and Yanyu Wang
Δημοσιεύθηκε: Sustainability 2023, 15, 11287. https://doi.org/10.3390/su151411287
Λέξεις κλειδιά: Βλάστηση, μέθοδοι κάλυψης γης
Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση βλάστησης σε τοποθεσίες ορυχείων του Καναδά
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Ο τομέας εξόρυξης διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην οικονομία του Καναδά διότι η βιομηχανία εξόρυξης συνεισέφερε το 5% του ονομαστικού ΑΕΠ του Καναδά το 2019 και επίσης υποστηρίζει τεράστια ποσά τοπικής απασχόλησης, ειδικά για αυτόχθονες πληθυσμούς στον Καναδά. Επιπλέον, η απασχόληση που σχετίζεται με την εξόρυξη μπορεί να μεταφέρει περαιτέρω τα οφέλη από την ανάπτυξη των πόρων στην τοπική οικονομία. Ωστόσο, η εξόρυξη θα μπορούσε να προκαλέσει μια σειρά περιβαλλοντικών ζητημάτων (π.χ. διαταραγμένα εδάφη, μόλυνση εδάφους και υδάτινων πόρων και απώλεια βιοποικιλότητας). Η κάλυψη γης και η αλλαγή χρήσης γης θα επηρεάσουν την απορρόφηση άνθρακα, επιδεινώνοντας την υπερθέρμανση του πλανήτη και τους τοπικούς κλιματικούς κινδύνους. Έτσι, μία από τις πιο σημαντικές πρακτικές για τη βιώσιμη ανάπτυξη των εργασιών εξόρυξης είναι η αποκατάσταση της βλάστησης, του εδάφους, της βιοποικιλότητας και των οικολογικών διεργασιών των διαταραγμένων εδαφών σε περιοχές μετά το κλείσιμο ορυχείων, προσφέροντας φυσικά, χημικά και βιολογικά οφέλη σε ανακτημένες τοποθεσίες ορυχείων, οι οποίες μπορούν να ανακτήσουν την ικανότητά τους να αποθηκεύουν άνθρακα και άζωτο. Στον Καναδά, πολλές από τις τοποθεσίες ορυχείων είχαν συνήθως υποστεί αποκατάσταση μέσω φυσικής διαδοχής μετά από διαταραχή, η οποία είναι γνωστή ως αυθόρμητη αναβλάστηση ή παθητική αποκατάσταση. Άλλη μέθοδος είναι η ενεργή αποκατάσταση κατά την οποία σχεδιάζονται και υλοποιούνται έργα αποκατάστασης γης σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο λειτουργίας του οικοσυστήματος, βελτιώνοντας την ακεραιότητα του περιφερειακού οικοσυστήματος και την κοινωνική-οικολογική ανθεκτικότητα. Μια παθητική ανάκτηση μπορεί να αυξήσει τη βιοποικιλότητα και τις οικολογικές λειτουργίες με σχετικά χαμηλές οικονομικές δαπάνες, αλλά συνήθως οδηγεί σε πιο αργή ανάκτηση και λιγότερο έλεγχο των ιδιοτήτων του οικοσυστήματος, ενώ μια ενεργή ανάκτηση και βλάστηση μπορεί να διευκολύνει και να επιταχύνει την ανάκαμψη του τοπίου και του οικοσυστήματος. Η μακροπρόθεσμη παρακολούθηση της αλλαγής της κάλυψης γης είναι ένα σημαντικό στοιχείο των πρακτικών βιώσιμης αποκατάστασης που σχετίζονται με διαταραχές από τις εξορυκτικές εργασίες. Οι τεχνικές τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της έκτασης της αναβλάστησης του ορυχείου, καθώς, η τηλεπισκόπηση προσφέρει τα πλεονεκτήματά της (π.χ. καλύτερη χωρική κάλυψη, λιγότερα εργατικά και οικονομικά έξοδα) στην παρακολούθηση της αλλαγής της κάλυψης γης. Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για την ανίχνευση της αποκατάστασης και της αναβλάστησης του ορυχείου στον Καναδά τις τελευταίες δεκαετίες. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα πολλαπλών χρονικών πολυφασματικών ή υπερφασματικών εικόνων για την εξαγωγή των δεικτών βλάστησης ή/και των ταξινομημένων τύπων κάλυψης γης, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για την παρακολούθηση της αναβλάστησης του ορυχείου. Επιπλέον, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης έχουν εφαρμοστεί για την αξιολόγηση της αποκατάστασης και της αναβλάστησης σε τοποθεσίες ορυχείων σε όλο τον κόσμο, όπως στην Αυστραλία, τη Βραζιλία, την Κίνα, την Ευρώπη και τις ΗΠΑ. Αν και έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην αξιολόγηση βάσει τηλεπισκόπησης της αναβλάστησης του ορυχείου και της οικολογικής αποκατάστασης στον Καναδά, οι περισσότερες από τις αξιολογήσεις επικεντρώθηκαν μόνο στη συμπεριφορά ανάκτησης και αναβλάστησης σε μία τοποθεσία ορυχείου. Υπάρχει έλλειψη πληροφοριών σχετικά με το πόσο διαφορετικά συμπεριφέρθηκε η ανάκτηση του τοπίου σε διαφορετικές τοποθεσίες, έτσι, η παρούσα μελέτη χρησιμοποιεί τεχνικές τηλεπισκόπησης για να εξετάσει την αλλαγή της κάλυψης της βλάστησης στο χώρο και το χρόνο σε πολλαπλές τοποθεσίες ορυχείων σε ολόκληρο τον Καναδά.
2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ
2.1. Τοποθεσίες εξόρυξης
Η παρούσα μελέτη συγκρίνει την απόδοση των ανακτημένων τοποθεσιών ορυχείων στον Καναδά, επιλέγοντας τις ακόλουθες τοποθεσίες ορυχείων μετά το κλείσιμο: Pine Point Mine στα βορειοδυτικά εδάφη του Καναδά, Wapisiw Lookout, Gateway Hill, Highmont στη Βρετανική Κολομβία, Stanrock στο Οντάριο και Clinton Creek Mine στο Γιούκον. Το Pine Point Mine ήταν ένα ανοιχτό ορυχείο μολύβδου-ψευδάργυρου με έδρα το Βανκούβερ του Καναδά. Οι εργασίες εξόρυξης ξεκίνησαν το 1964, σταμάτησαν το 1988 και καθ' όλη τη διάρκεια των εργασιών, εξορύχθηκαν περίπου 70 εκατομμύρια τόνοι μεταλλεύματος. Η περιοχή διαχείρησης απορριμάτων ήταν περίπου 700 εκτάρια και περιείχε περίπου 54 εκατομμύρια τόνους απορριμμάτων. Με το κλείσιμο του ορυχείου εφαρμόστηκε σχέδιο εγκατάλειψης και αποκατάστασης, ωστόσο, κυριαρχεί μια παθητική αποκατάσταση στο Pine Point Mine τις τελευταίες δεκαετίες. Τόσο το Wapisiw Lookout όσο και το Gateway Hill βρίσκονται στην άμμο πετρελαίου Athabasca στη βόρεια Αλμπέρτα. Η λίμνη απορριμμάτων Wapisiw Lookout (περίπου 220 εκτάρια) ξεκίνησε τη λειτουργία της το 1967 και παροπλίστηκε το 1997. Οι ενεργές προσπάθειες αποκατάστασης περιελάμβαναν κυρίως μεταφορά των απορριμμάτων από τη λίμνη σε διαφορετική τοποθεσία για επεξεργασία, γεμίζοντας τη λίμνη με καθαρή άμμο καλυμμένη με παχύ στρώμα φυτικού εδάφους και φύτευση καλλιεργειών, χόρτων και δέντρων. Κατά την περίοδο 2009–2010, χρειάστηκαν περίπου 65.000 φορτηγά με υλικά αποκατάστασης, ενώ, το 2010 φυτεύτηκαν πάνω από 620.000 δέντρα, θάμνοι και χόρτα. Η τοποθεσία είναι σε μόνιμη αποκατάσταση από το 2010, ενώ, το Gateway Hill που καλύπτει μια έκταση περίπου 104 εκταρίων, χρησιμοποιήθηκε ως απόθεμα υπερκείμενων υλικών για τις εργασίες εξόρυξης αντί για αποθήκευση απορριμμάτων ή άλλων δυνητικά μολυσμένων υλικών. Η περιοχή σταμάτησε τις εξορυκτικές της δραστηριότητες στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και αναβλαστήθηκε με δέντρα και θάμνους. Η τοποθεσία Gateway Hill έλαβε επίσημο πιστοποιητικό ανάκτησης από την κυβέρνηση της Αλμπέρτα το 2008 και πιστοποιήθηκε ως δασώδης λοφώδης έκταση (~104 εκτάρια). Τα οικοσυστήματα περιλαμβάνουν κυρίως δάσος ελάτης, δάσος με πεύκα, λιβάδια και υγρότοπους. Η εγκατάσταση αποθήκευσης απορριμμάτων Highmont ανήκει στο ορυχείο Highland Valley Copper στη νότιο-κεντρική Βρετανική Κολομβία. Το Highland Valley Copper είναι ένα από τα μεγαλύτερα ανοιχτά ορυχεία στον κόσμο χαλκού και μολυβδαινίου και το Highmont (περίπου 220 εκτάρια) χρησιμοποιήθηκε για τη διαχείριση των απορριμμάτων από το 1980 έως το 1984. Η αποκατάσταση αυτού του ορυχείου βασίστηκε σε ένα σχέδιο τελικής χρήσης γης, ενώ, η περιοχή Highmont έχει αναβλαστήσει κυρίως μέσω της εγκατάστασης υδρόβιας βλάστησης και των προσπαθειών αναβλάστησης υγροτόπων. Το Stanrock, που ανήκει στην Denison Mines Limited, βρίσκεται στην περιοχή της λίμνης Elliot, στο Οντάριο και η περιοχή αυτής της λίμνης χρησίμευε ως κύρια βάση για την εξόρυξη ουρανίου. Το Stanrock, που καλύπτει μια έκταση περίπου 52 εκταρίων, χρησιμοποιήθηκε για την εναπόθεση απορριμμάτων μεταξύ των μέσων της δεκαετίας του 1950 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1960, αν και ο παροπλισμός του ουρανίου ξεκίνησε λίγο μετά το 1992, όταν ολόκληρη η εγκατάσταση εξόρυξης ουρανίου έπαυσε οριστικά τη λειτουργία της. Η παραγωγή οξέος ήταν μια σημαντική περιβαλλοντική ανησυχία που σχετίζεται με τα απορρίμματα ουρανίου, ωστόσο, δεδομένου ότι η τελευταία εναπόθεση απορριμμάτων στο Stanrock συνέβη στις αρχές της δεκαετίας του 1960, σχεδόν κανένας αντιδραστικός πυρίτης δεν παρέμεινε στο επιφανειακό στρώμα των απορριμμάτων στις αρχές της δεκαετίας του 1990, όταν ξεκίνησε ο παροπλισμός. Χρησιμοποιήθηκε προσέγγιση ξηρού καλύμματος για τον παροπλισμό του Stanrock και από το 1998, όταν ολοκληρώθηκαν οι περισσότερες από τις σημαντικές δραστηριότητες ανάκτησης κεφαλαίων, ο παροπλισμός έχει εισέλθει στη φάση μακροπρόθεσμης παρακολούθησης. Το Clinton Creek Mine ανήκε στην Cassiar Asbestos Corporation και λειτουργούσε ως ορυχείο αμιάντου από το 1968 έως το 1978. Η τοποθεσία του ορυχείου βρίσκεται περίπου 100 χλμ. βορειοδυτικά της Ντόσον Σίτι, Γιούκον. Κατά τη διάρκεια των εργασιών του, το μετάλλευμα αμιάντου εξήχθη από τα ανοιχτά κοιλώματα και μεταφέρθηκε σε μύλο για επεξεργασία, ενώ, η αναβλάστηση βρέθηκε ότι συμβαίνει φυσικά (δηλαδή, παθητική βλάστηση) στις χωματερές άχρηστων πετρωμάτων από το κλείσιμο του ορυχείου το 1978.
2.2. Δεδομένα εικόνων τηλεπισκόπησης
Μέχρι στιγμής, οι δορυφόροι Landsat έχουν παράσχει σχεδόν 50 χρόνια συλλογής δεδομένων εικόνων, γεγονός που καθιστά τις εικόνες Landsat πολύ κατάλληλες για μια μακροπρόθεσμη παρακολούθηση της αλλαγής της επιφάνειας της γης. Πολυχρονικές εικόνες τηλεπισκόπησης που συλλέχθηκαν από τους δορυφόρους Landsat 5 (1984-1993) και Landsat 8 (1993 έως σήμερα) χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση της αλλαγής της κάλυψης της γης και την έκταση της βλάστησης στις στοχευόμενες τοποθεσίες ορυχείων. Οι εικόνες Landsat 5 και Landsat 8 για κάθε τοποθεσία ορυχείου, λήφθηκαν από τη βάση δεδομένων Earth Explorer του Γεωλογικού Ινστιτούτου των Ηνωμένων Πολιτειών. Τελικά, λήφθηκαν περίπου 25 έως 38 εικόνες Landsat μεταξύ του 1984 (ή του αντίστοιχου έτους κλεισίματος όταν ήταν αργότερα από το 1984) και του 2021 για κάθε τοποθεσία. Πραγματοποιείται μια δέσμη προεπεξεργασίας των ληφθέντων εικόνων Landsat και κατά την προεπεξεργασία, το εργαλείο διαχείρισης σύνθετων ζωνών χρησιμοποιείται για τη δημιουργία των σύνθετων εικόνων, οι οποίες αποκόπτονται στην αντίστοιχη περιοχή ενδιαφέροντος της τοποθεσίας ορυχείου.
2.3. Μέθοδος Ανάλυσης
Πραγματοποιείται η ανάλυση Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Το NDVI είναι ένα ποσοτικό μέτρο της αφθονίας και του σθένους της βλάστησης και υπολογίζεται σε κάθε εικονοστοιχείο εικόνας.
όπου, το Bnir και το Bred υποδηλώνουν τις τιμές ανάκλασης από τις φασματικές ζώνες κοντά στο υπέρυθρο και το κόκκινο, αντίστοιχα. Το NDVI κυμαίνεται από -1 έως 1. Ένα υψηλότερο NDVI υποδηλώνει περισσότερη ζωντανή πράσινη βλάστηση. Για κάθε τοποθεσία ορυχείου, οι χρονικές διακυμάνσεις των τιμών NDVI κατά μέσο όρο προέρχονται από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται μια γραμμική παλινδρόμηση που βασίζεται στη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων για να ποσοτικοποιηθεί η τάση αλλαγής της κάλυψης της βλάστησης με την πάροδο του χρόνου. Για κάθε τοποθεσία, οι εικόνες από τα έτη 1984 (ή το έτος κλεισίματος της τοποθεσίας όταν ήταν μεταγενέστερο του 1984) και το 2021 ταξινομήθηκαν σε διαφορετικές κατηγορίες κάλυψης γης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του τυχαίου δάσους. Δεδομένου ενός έτους ταξινόμησης, οι εικόνες ανάκλασης επιφάνειας Landsat από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο του έτους συντέθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή του χάρτη ταξινόμησης με βάση τη μέθοδο της διάμεσης σύνθεσης. Έξι δείκτες συμπεριλαμβανομένου NDVI, normalized burn ratio (NBR), normalized difference moisture index (NDMI), tasseled cap greenness (TCG), tasseled cap brightness (TCB), and tasseled cap wetness (TCW) προήλθαν από τη σύνθετη εικόνα και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για την τυχαία ταξινόμηση δασών. Τα δείγματα εκπαίδευσης και τα δείγματα επικύρωσης συλλέχθηκαν για κάθε κατηγορία και ο αριθμός των δέντρων που χρησιμοποιήθηκαν για το μοντέλο τυχαίου δάσους είναι 85. Περαιτέρω, πραγματοποιήθηκε ανίχνευση αλλαγής μετά την ταξινόμηση για την παρακολούθηση της αλλαγής χρήσης γης/κάλυψης. Ο Δείκτης Regrowth (RI) υπολογίζεται σε κάθε τοποθεσία μελέτης και είναι ένα μέτρο της έκτασης της ανάκτησης της βλάστησης που προκύπτει από την αποκατάσταση σε μια διαταραγμένη τοποθεσία σε σχέση με μια μη διαταραγμένη τοποθεσία αναφοράς. Το RI υπολογίζεται ως η διαφορά NDVI μεταξύ μιας διαταραγμένης τοποθεσίας ορυχείου (NDVIdisturbed) και της αντίστοιχης μη διαταραγμένης τοποθεσίας αναφοράς (NDVIreference):
Σε κάθε τοποθεσία μελέτης, η περιοχή χωρίς οπτικά αισθητές ανθρωπογενείς διαταραχές επιλέγεται ως η αντίστοιχη τοποθεσία αναφοράς και η χρήση τους είναι ζωτικής σημασίας για την παρακολούθηση του επιπέδου επιτυχίας της αποκατάστασης. Το RI ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις στην εκτίμηση της τάσης NDVI από περιφερειακούς περιβαλλοντικούς παράγοντες (μεταβολές καιρού/κλίματος, υδρολογία, ηλιακή ακτινοβολία, συνθήκες υγρασίας του εδάφους) καθώς αυτοί οι περιβαλλοντικοί παράγοντες αναμένεται να έχουν πολύ παρόμοιες επιπτώσεις στις διαταραγμένες και μη διαταραγμένες περιοχές.
3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
3.1. Ανάλυση NDVI
Ο δείκτης NDVI ήταν ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος δείκτης τηλεπισκόπησης για την αξιολόγηση της αποκατάστασης της περιοχής ορυχείων. Το αρχικό NDVI (πριν από την εκ νέου βλάστηση) είναι τυπικά χαμηλό και καθώς εμφανίζεται η αναγέννηση της βλάστησης, το NDVI, τείνει να αυξάνεται. Ως εκ τούτου, οι τάσεις NDVI μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μετρηθεί εάν η ανάκτηση είναι επιτυχής στην τοποθεσία. Ο NDVI δεν υπολογίζεται όταν δεν είναι διαθέσιμες οι αντίστοιχες εικόνες Landsat χωρίς σύννεφο. Όλες οι τοποθεσίες ορυχείων εμφανίζουν αυξανόμενες τάσεις NDVI αλλά με διαφορετικούς ρυθμούς μεταβολής. Η τοποθεσία Wapisiw Lookout έκλεισε αργότερα από άλλες τοποθεσίες ορυχείων, αλλά παρουσίασε τη μεγαλύτερη αυξητική τάση στο NDVI. Επίσης, παρόλο που το Wapisiw Lookout έγινε ανενεργό το 1997, οι σημαντικές προσπάθειες ανάκτησης και φύτευσης ξεκίνησαν επίσημα μεταξύ 2009 και 2010. Συνεπώς, από το 2009, ο NDVI της τοποθεσίας αυξήθηκε ραγδαία. Ο NDVI του Stanrock έχει τον δεύτερο υψηλότερο ρυθμό ανάπτυξης με την ταχεία αύξηση του NDVI να ξεκινά το 1998–1999 όταν ολοκληρώθηκαν οι σημαντικές δραστηριότητες ανάκτησης κεφαλαίων στην περιοχή. Το Highmont και το Gateway Hill έκλεισαν στις αρχές της δεκαετίας του 1980, νωρίτερα από άλλες τοποθεσίες. Αν και η τοποθεσία Highmont είχε το χαμηλότερο NDVI πριν από την ανάκτηση, έχει εντοπιστεί μια μονότονη και ουσιαστική αυξητική τάση NDVI για την τοποθεσία, λόγω αποτελεσματικού σχεδίου τελικής χρήσης γης. Αντίθετα, η τοποθεσία Gateway Hill είχε το υψηλότερο NDVI πριν από την επαναβλάστηση σε όλες τις περιοχές μελέτης, διότι χρησιμοποιήθηκε ως απόθεμα υπερκείμενων υλικών για τις εργασίες εξόρυξης και όχι ως αποθήκευση απορριμμάτων. Το NDVI του Gateway Hill παρουσίασε ισχυρή ανοδική τάση μέχρι το 2003 και στη συνέχεια παρέμεινε σχετικά σταθερό. Το Pine Point Mine και οι χωματερές πετρωμάτων του Clinton Creek Mine παρουσίασαν συλλογικά τη μικρότερη αλλαγή στο NDVI με την πάροδο του χρόνου, λόγω της παθητικής επαναβλάστησης. Ωστόσο, η αργή αύξηση του NDVI εξακολουθεί να είναι στατιστικά σημαντική.
3.2. Ταξινόμηση εικόνας και ανίχνευση αλλαγής μετά την ταξινόμηση
Για κάθε τοποθεσία, οι εικόνες από το έτος 1984 (ή το έτος κλεισίματος της τοποθεσίας όταν ήταν αργότερα από το 1984) και το παρόν (έτος 2021) ταξινομούνται σε πέντε κατηγορίες κάλυψης γης: δάσος, θαμνώδεις εκτάσεις, λιβάδια, επιφάνεια νερού και γυμνή γη. Το Pine Point Mine κατά το κλείσιμό του κυριαρχούνταν από γυμνή γη κι ακόμα και σήμερα, εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη σημαντικής βλάστησης με εξαίρεση, μόνο κάποια περιορισμένα κομμάτια, λόγω της παθητικής επαναβλάστησης. Μια οριακή αύξηση στην περιοχή με βλάστηση είναι σύμφωνη με μια μικρή αλλαγή NDVI και οι δυσμενείς περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η έλλειψη θρεπτικών ουσιών και υγρασίας και οι υψηλές συγκεντρώσεις αλατιού, μολύβδου και ψευδαργύρου εμπόδισαν περαιτέρω τη βλάστηση στην περιοχή. Το Wapisiw Lookout στο κλείσιμό του κυριαρχούνταν από την επιφάνεια του νερού και το γυμνό έδαφος ή βράχο με περιορισμένη κάλυψη βλάστησης, ενώ η βλάστηση κυριαρχεί στη σύγχρονη τοποθεσία. Η αλλαγή της κάλυψης του εδάφους αποκαλύπτει ξεκάθαρα την ουσιαστική έκταση της βλάστησης, η οποία είναι συνεπής με τους φυτεμένους τύπους βλάστησης το 2010. Ένα μεγάλο κομμάτι γυμνής γης ήταν εμφανές για την τοποθεσία Gateway Hill, η οποία έχει μετατραπεί σε μεγάλο βαθμό σε μια περιοχή με βλάστηση (που κυριαρχείται από δάση). Εκτός από τη σημαντική αύξηση της έκτασης με βλάστηση, το νέο οδικό δίκτυο έχει επίσης αναπτυχθεί για το Gateway Hill. Το Highmont κυριαρχούνταν από την επιφάνεια του νερού και το γυμνό έδαφος ή βράχο όταν έκλεισε το 1984, γεγονός που οδήγησε στο σχεδόν μηδενικό NDVI για την τοποθεσία στο κλείσιμο. Τα κύρια τμήματα της λίμνης απορριμμάτων και των γυμνών εκτάσεων έχουν αναβλαστήσει με χόρτα και δέντρα, αν και η κάλυψη βλάστησης εξακολουθεί να απουσιάζει στο κεντρικό τμήμα της αρχικής λίμνης απορριμμάτων. Στο Stanrock, η γυμνή γη κυριαρχούσε το 1992 από τότε που η τελευταία εναπόθεση απορριμμάτων στην τοποθεσία έγινε στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Η ανίχνευση αλλαγής μετά την ταξινόμηση δείχνει ότι το Stanrock είχε βιώσει μια σημαντική αναβλάστηση τα τελευταία 30 χρόνια και η γυμνή γη έχει μετατραπεί σε μεγάλο βαθμό σε φυτική κάλυψη μέσω των δραστηριοτήτων αποκατάστασης. Ωστόσο, τα μικρά γυμνά και υδάτινα επιφανειακά θραύσματα εξακολουθούν να υπάρχουν, λόγω της ύπαρξης υποδομής για την επιφανειακή αποστράγγιση από τα απορρίμματα που παράγουν οξύ. Η αναβλάστηση συνέβη φυσικά πάνω από τις χωματερές βράχων του Clinton Creek Mine. Οι χωματερές βράχων κοντά στη νοτιοδυτική όχθη του Clinton Creek Mine είχαν παραμείνει γυμνές μέχρι το 1984 από το κλείσιμό του στα τέλη της δεκαετίας του 1970. Η φυσική αναβλάστηση εμφανίστηκε μόνο σε ένα μικρό τμήμα των χωματερών τις τελευταίες δεκαετίες, ενώ οι περισσότερες από τις πλαγιές των χωματερών εξακολουθούσαν να στερούνται φυτικής κάλυψης μέχρι το 2021.
3.3. Ανάλυση δείκτη Regrowth
Η χρήση του RI βοηθάει στην εκτίμηση του επιπέδου επιτυχίας της επαναβλάστησης. Οι τιμές RI από το έτος κλεισίματος της τοποθεσίας και το έτος 2021 υπολογίζονται και συγκρίνονται μεταξύ των έξι τοποθεσιών ορυχείων. Οι τιμές RI από τα αντίστοιχα έτη κλεισίματος των έξι τοποθεσιών ορυχείων είναι όλες κάτω από το μηδέν. Έτσι, το αρνητικό RI δείχνει ότι οι διαταραχές υπήρχαν για κάθε τοποθεσία στο κλείσιμό της. Ένας πιο αρνητικός RI σημαίνει υψηλότερο βαθμό διαταραχής σε σχέση με την αντίστοιχη μη διαταραγμένη θέση αναφοράς. Η διαδικασία επαναβλάστησης, εάν συμβεί, αναμένεται να αμβλύνει τις διαταραχές και επομένως να αυξήσει τις τιμές RI. Οι τιμές RI είναι κοντά ή λίγο πάνω από το μηδέν για τις παρούσες τοποθεσίες Gateway Hill, Wapisiw Lookout και Highmont που σημαίνει ότι οι συνθήκες κάλυψης της βλάστησης των τριών αυτών τοποθεσιών έχουν ήδη αποκατασταθεί σε επίπεδο που είναι πολύ κοντά ή καλύτερο από την αδιατάρακτη κατάσταση προεξόρυξης. Για την ανακτημένη τοποθεσία Stanrock, αν και παρατηρείται επίσης σημαντική αύξηση στο RI, η τελευταία τιμή RI εξακολουθεί να είναι αρνητική. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η παρούσα RI εξακολουθεί να είναι αρκετά αρνητική στις δύο περιοχές με παθητική αναβλάστηση (Pine Point Mine και Clinton Creek Mine). Μελέτες δείχνουν ότι η αρχική RI (πριν από την επαναβλάστηση) ήταν αρνητική και στη συνέχεια είχε κλίση προς το μηδέν καθώς η σημαντική αναγέννηση της βλάστησης εμφανίστηκε στην διαταραγμένη περιοχή. Οι τάσεις του RI στις τέσσερις τοποθεσίες με ενεργή αναβλάστηση (Gateway Hill, Wapisiw Lookout, Highmont και Stanrock) συμφωνούσαν καλά με την διαπίστωση, η οποία παρείχε στοιχεία για την αποτελεσματικότητα της εκτίμησης RI.
4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ
Η βιωσιμότητα των εργασιών εξόρυξης διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην επίτευξη των παγκόσμιων στόχων βιώσιμης ανάπτυξης. Για να προωθηθεί η κατανόηση των βιώσιμων πρακτικών που σχετίζονται με την ανάκτηση τοποθεσιών ορυχείων στον Καναδά, αξιολογούμε τις αλλαγές κάλυψης γης στο χώρο και το χρόνο σε πολλαπλές αποκαταστημένες τοποθεσίες ορυχείων σε ολόκληρο τον Καναδά με βάση πολλαπλές χρονικές εικόνες Landsat. Το NDVI είναι ένας κρίσιμος δείκτης τηλεπισκόπησης για την αποτελεσματική παρακολούθηση της συμπεριφοράς της αναβλάστησης του ορυχείου, π.χ. σύμφωνα με την ανάλυση NDVI, μια περιοχή με ενεργή αναβλάστηση είχε τυπικά μια σημαντική αύξηση στην υγιή βλάστηση χάρη στις καλά σχεδιασμένες βιώσιμες πρακτικές, όπως η προσθήκη φυτικού εδάφους και επανασπορά με διάφορα προσαρμοσμένα φυτικά είδη. Αντίθετα, μια αργή ανάκαμψη της υγείας και της αφθονίας της βλάστησης είναι πολύ πιθανό να συμβεί σε μια τοποθεσία μετά το κλείσιμο του ορυχείου χωρίς να υποστούν σημαντικές προσπάθειες ενεργού βλάστησης. Αυτό είναι σύμφωνο με μια ασθενή αυξητική τάση NDVI που ποσοτικοποιήθηκε για το Pine Point Mine, το οποίο δεν υποβλήθηκε σε σημαντικές προσπάθειες ενεργού αναβλάστησης και περιορίστηκε μόνο με ένα λεπτό μείγμα άμμου και χαλικιού για την πρόληψη της σκόνης. Η υψηλή συγκέντρωση μεταλλικών μολυσματικών ουσιών θα μπορούσε να οδηγήσει σε φυτοτοξικότητα, ανεπάρκειες θρεπτικών ουσιών και κακή υφή του εδάφους, τα οποία δεν ευνόησαν την εγκατάσταση βλάστησης. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν για το παθητικά αναζωογονημένο Clinton Greek Mine στο Γιούκον και τις τοποθεσίες ορυχείων μολύβδου και ψευδαργύρου στην Κίνα. Η ανίχνευση αλλαγών που προέρχεται από ταξινόμηση δορυφορικών εικόνων είναι επίσης μια σημαντική μέθοδος για την αξιολόγηση της αναβλάστησης του ορυχείου. Οι προκύπτοντες χάρτες ταξινόμησης και ανίχνευσης αλλαγών τεκμηρίωσαν περαιτέρω την αλλαγή της βλάστησης που προέκυψε από την ανάλυση NDVI. Το Wapisiw Lookout και το Gateway Hill έχουν φτάσει ή πλησιάσει την αντίστοιχη χωρητικότητα επαναβλάστησης, ενώ στα Pine Point Mine, Stanrock και Clinton Creek Mine έχουν απομείνει σημαντικά θραύσματα γυμνής γης ή/και υδάτινης επιφάνειας, γεγονός που δείχνει ότι υπάρχει χώρος για περαιτέρω αποκατάσταση της βλάστησης. Ο δείκτης RI παρέχει ένα ποσοτικό μέτρο του επιπέδου αναβλάστησης κι όσο υψηλότερο RI σημαίνει λιγότερες διαταραχές λόγω καλύτερης ανάκτησης βλάστησης. Η ανάλυση RI επιβεβαιώνει ότι οι βιώσιμες πρακτικές που περιλαμβάνουν ενεργητική βλάστηση μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την ανάκτηση της υγείας και της αφθονίας της βλάστησης σε διαταραγμένες περιοχές εξόρυξης στον Καναδά, επειδή το RI που προκύπτει από μια ενεργή αναβλάστηση ξεπέρασε σημαντικά το RI που βιώνει μόνο μια παθητική βλάστηση. Η αξιολόγηση και παρακολούθηση της ανάκτησης βάσει τηλεπισκόπησης επηρρεάζεται από ορισμένους περιορισμούς. Ένας περιορισμός είναι ότι η χωρική ανάλυση των εικόνων Landsat κατέστησε δύσκολη τη χαρτογράφηση οποιασδήποτε αλλαγής κάλυψης γης σε μικρότερη κλίμακα (<30 m), γι’ αυτό θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με την επιτόπια έρευνα για να βελτιωθεί η ακρίβεια της αξιολόγησης. Εναλλακτικά, συνιστώνται εικόνες από δορυφόρους πολύ υψηλής χωρικής ανάλυσης. Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι η ανίχνευση εικόνων Landsat υπόκειται σε καιρικές συνθήκες, όπως η κάλυψη σύννεφων, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει ορισμένα κενά για τη μακροπρόθεσμη παρακολούθηση. Στο μέλλον, η τηλεπισκόπηση μικροκυμάτων, η οποία είναι λιγότερο επιρρεπής στην κάλυψη σύννεφων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τις εικόνες Landsat χωρίς σύννεφα για την παροχή καλύτερης χρονικής κάλυψης.
5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και οι εικόνες Landsat είναι κατάλληλες για μακροπρόθεσμη παρακολούθηση της ανάκτησης βλάστησης σε τοποθεσίες μετά το κλείσιμο ορυχείων στον Καναδά. Η ενεργός ανάκτηση και βλάστηση είναι μια κρίσιμης σημασίας βιώσιμη πρακτική για το κλείσιμο ενός ορυχείου, ενώ η παθητική αποκατάσταση από μόνη της τυπικά δεν μπορεί να προσφέρει επαρκή ποσοστά αλλαγής κάλυψης γης και έκταση βλάστησης σε μολυσμένες τοποθεσίες. Η ποσοτικοποιημένη συμπεριφορά ανάκτησης του ορυχείου και οι σχετικές βιώσιμες πρακτικές θα παρέχουν σημαντική καθοδήγηση για τη βιώσιμη διαχείριση πόρων βάσει στοιχείων στον Καναδά και σε όλο τον κόσμο.
