Χαρτογράφηση καμένης έκτασης: Η περίπτωση του όρους Φαλακρού Δράμας (17.07.2024)

Σταυρίδης Γεώργιος, Δασολόγος
Ηλιάδου Σταυρούλα, Δασολόγος
Καϊσμαρίδου Νίκη-Ελλάς, Δασολόγος
Γκιάτας Γεώργιος, Δασοπόνος

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι δασικές πυρκαγιές αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι των φυσικών οικοσυστημάτων και του περιβάλλοντος γενικότερα και επηρεάζονται από παράγοντες που συνδυάζονται χωροχρονικά όπως το περιβάλλον, το κλίμα αλλά και διάφορους κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες (Kalabokidis et al., 2002). Τα Μεσογειακά οικοσυστήματα είναι άμεσα συνδεδεμένα με τις δασικές πυρκαγιές, γεγονός που τα κάνει να διαφέρουν σε επίπεδο χαρακτηριστικών με τα υπόλοιπα της Ευρώπης. Στην Ελλάδα κάθε χρόνο, από το σύνολο της καμένης έκτασης το 66% αποτελούν τα φρύγανα και η μακία βλάστηση και το 24% αποτελούν τα πευκοδάση (Arianoutsou, 1998). Τα είδη των δασικών πυρκαγιών αποτελούν οι πυρκαγιές εδάφους (κάψιμο οργανικής ύλης κάτω από την επιφάνεια του δασικού φυλλώματος), οι έρπουσες πυρκαγιές (κάψιμο χαμηλής βλάστησης, με μεγάλη ταχύτητα διάδοσης), πυρκαγιές κόμης (κάψιμο κόμης των δέντρων, μεγάλης έντασης και επικινδυνότητας) και οι μικτές πυρκαγιές (συνδυασμός δύο η περισσότερων από τα παραπάνω είδη) οι οποίες αποτελούν και τις πιο επικίνδυνες καθώς είναι δύσκολο να προβλεφθεί η συμπεριφορά τους σε συνδυασμό με την υψηλή ένταση που αυτές παρουσιάζουν (Alvarez et al., 2011).

Οι δύο κύριες κατηγορίες μεθόδων εκτίμησης και χαρτογράφησης της σφοδρότητας της πυρκαγιάς είναι οι παραδοσιακές μέθοδοι (περιλαμβάνουν μετρήσεις πεδίου, έχουν μεγαλύτερη ακρίβεια αλλά απαιτούν χρόνο, υλικοτεχνικό εξοπλισμό και ανθρώπινο δυναμικό) και οι τεχνολογικές μέθοδοι (περιλαμβάνουν τηλεπισκόπηση σε συνδυασμό με Γεωπληροφορική και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών ΓΣΠ). Η δυνατότητα για λεπτομερή δεδομένα, με μεγάλη ακρίβεια σχετικά με το πως επηρεάζουν οι δασικές πυρκαγιές τα δασικά οικοσυστήματα, καθώς και για την αντίδραση αυτών μετά την πυρκαγιά είναι ιδιαιτέρως σημαντική και αποτελεί βασικό πυλώνα για τον σχεδιασμό πολιτικής και την λήψη αποφάσεων όσον αφορά την διαχείριση των καμένων εκτάσεων (Gouevia et al., 2010, Chen et al., 2011). Σύμφωνα με τους Key και Benson (2006) «Ως σφοδρότητα καύσης ορίζεται το μέγεθος της οικολογικής μεταβολής που προκαλείται από μία πυρκαγιά, και η οποία σχετίζεται με τις βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες αλλαγές στη σύνθεση της βλάστησης και τη δομή του εδάφους».

Για την διαχείριση των εκτάσεων που έχουν πληγεί από πυρκαγιά, έτσι ώστε να περιοριστούν οι αρνητικές επιπτώσεις, μέσω των κατάλληλων μέτρων που θα ληφθούν, απαιτείται η παρατήρηση της συμπεριφοράς τόσο της βλάστησης όσο και του εδάφους μετά από μια πυρκαγιά ή οποία αποτελεί και κεντρικό άξονα της χωρικής αποτίμησης της σφοδρότητας καύσης (Mitri and Gitas 2010). Τόσο ο Διαφορικός Κανονικοποιημένος Δείκτης Καύσης DNBR (Differenced Normalized Burn Ratio), όσο και ο Διαφορικός Κανονικοποιημένος Δείκτης Βλάστησης DNDVI (Differenced Normalized Difference Vegetation Index) αποτελούν σημαντικά εργαλεία σε μελέτες δορυφορικής τηλεπισκόπησης για την καταγραφή των επιπέδων της σφοδρότητας καύσης.

2. ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

2.1 Δεδομένα

Η περιοχή μελέτης της παρούσας έκθεσης ήταν το όρος Φαλακρό Δράμας και αφορούσε την πυρκαγιά που έλαβε χώρα στις 17/07/2024. Το Φαλακρό Όρος (Εικόνα 1) είναι ο κυριότερος ορεινός όγκος του νομού Δράμας και συγκαταλέγεται ανάμεσα στα μεγαλύτερα βουνά της Ελλάδας, ενώ αποτελεί και περιοχή δικτύου Natura 2000 (Κωδικός GR1140009). Βρίσκεται στο κέντρο του νομού και αποτελείται από τρεις κύριους όγκους: τον βορειοδυτικό με κορυφή το «Άγιο Πνεύμα» στα 1629 μέτρα, τον νοτιοδυτικό με κορυφή τον «Άγιο Παύλο» στα 1768 μέτρα και τον ανατολικό με την υψηλότερη κορυφή «Προφήτη Ηλία» στα 2232 μέτρα, πλαισιωμένο από τις κορυφές «Βάρδενα» και «Χιονότρυπα». Το όνομα «Φαλακρό» προέρχεται από την χαμηλή βλάστηση που υπάρχει στην περιοχή, λόγω της σύστασης του εδάφους που δεν επιτρέπει την ανάπτυξη ψηλότερων φυτών. Σήμερα, το 45% της επιφάνειας του Φαλακρού καλύπτεται από λιβάδια, το 35% από δάση και το 20% από θάμνους, φρύγανα, βράχους και γυμνά εδάφη. Η πανίδα του βουνού περιλαμβάνει κοινά θηλαστικά και πτηνά της περιοχής, καθώς και σπάνια ασπόνδυλα. Επιπλέον, φιλοξενεί πολλά σπάνια ποώδη φυτά για την Ελλάδα, όπως αρκτοστάφυλος, αγριοπανσέδες, πουλσατίλα, βαλεριάνες, καμπανούλες και αγριογαρίφαλα.

Εικόνα 1. Όρος Φαλακρό Δράμας

2.2 Μεθολογία

Αρχικά λήφθησαν εικόνες της περιοχής ενδιαφέροντος από την πλατφόρμα Copernicus που αποτελεί πρωτοβουλία της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την παρατήρηση της Γης, η οποία έχει σχεδιαστεί για να παρέχει πολύτιμες υπηρεσίες πληροφοριών στους πολίτες και τους οργανισμούς σε ολόκληρη την ΕΕ. Χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό δορυφορικών δεδομένων παρατήρησης της Γης και επιτόπιων (μη διαστημικών) δεδομένων για την παρακολούθηση και κατανόηση του πλανήτη μας και του περιβάλλοντός του. Τα δεδομένα που παράγονται από το Copernicus είναι τόσο υψηλής ποιότητας και συνάφειας που ήταν μετασχηματιστικά για τη βιομηχανία παρατήρησης της Γης, ενώ η πολιτική της για τα δωρεάν και ανοικτά δεδομένα αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο του προγράμματος. Ο στόχος του προγράμματος Copernicus είναι να καταστήσει τις λύσεις που βασίζονται στην παρατήρηση της Γης προσιτές σε όλους και να αξιοποιήσει τη δύναμη αυτών των δεδομένων για την προώθηση θετικών αλλαγών και τη διατήρηση του πλανήτη μας. Οι εικόνες προήλθαν από τους Ευρωπαϊκούς δορυφόρους Sentinel-2A και Sentinel-2Β και αφορούσαν δύο χρονικές περιόδους, πριν και μετά την πυρκαγιά και πιο συγκεκριμένα για τις ημερομηνίες 16/07/2024 και 28/07/2024. Οι δορυφόροι αυτοί αποτελούνται από τους ίδιους αισθητήρες, κινούνται πάνω στις ίδιες τροχιές, με διαφορά 180°, γεγονός που δίνει, εφόσον επιλεχθούν και οι δυο, μεγαλύτερη χρονική διακριτική ικανότητα για την συλλογή δεδομένων. Επιπρόσθετα περιλαμβάνουν 13 φασματικές ζώνες που εκτείνονται από το ορατό (VIS) και το εγγύς (NIR) στο κοντινό υπέρυθρο (SWIR) σε διαφορετικές χωρικές αναλύσεις των 10, 20 και 60 μέτρων. Οι τύπου των δεδομένων που αποδίδουν μπορεί να είναι:

• Τύπου 1C που αποτελούν ορθοφωτογραφημένες και ραδιομετρικά διορθωμένες εικόνες ανάκλασης στην κορυφή της ατμόσφαιρας και είναι κατάλληλα για εφαρμογές όπως η χαρτογράφηση της κάλυψης γης, η ανίχνευση αλλαγών και η ανάλυση της βλάστησης,
• Τύπου 2Α που αποτελούν ατμοσφαιρικά διορθωμένες εικόνες ανάκλασης του πυθμένα της ατμόσφαιρας και χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές που απαιτούν ακριβείς και συνεπείς τιμές ανάκλασης, όπως η παρακολούθηση της γεωργίας, οι περιβαλλοντικές αξιολογήσεις και η επιστημονική έρευνα.
• Τύπου 2Ap που αποτελούν μια προσαρμοσμένη ή ειδική έκδοση των προϊόντων S2MSI2A, υποδηλώνοντας ενδεχομένως πρόσθετη επεξεργασία ή ειδικές παραλλαγές προϊόντων προσαρμοσμένες σε συγκεκριμένες ανάγκες χρηστών ή ερευνητικών έργων.

Στα πλαίσια των αναγκών της παρούσας έκθεσης χρησιμοποιήθηκαν προϊόντα τύπου S2MSI2A, οι χωρικές αναλύσεις των 10 και 20 μέτρων και πιο συγκεκριμένα τα 4 κανάλια των 10 μέτρων (02, 03, 04 και 08) και τα 5 κανάλια των 20 μέτρων (05, 06, 07, 11 και 12). Σε πρώτη φάση με την χρήση λογισμικού ΓΣΠ, οι εικόνες από τον δορυφόρο Sentinel-2 παραμετροποιήθηκαν ως προς το μέγεθος τους (με βάση την περιοχή ενδιαφέροντος). Έπειτα ακολούθησε η σύνθεση των εικόνων του Sentinel-2 για τις δυο διαφορετικές χρονικές περιόδους και ακολούθησε ο υπολογισμός των φασματικών δεικτών, του Διαφορικού Κανονικοποιημένου Δείκτη Καύσης DNBR (Differenced Normalized Burn Ratio). Για τον υπολογισμό του δείκτη απαιτήθηκε ο υπολογισμός του ξεχωριστά για κάθε μία από τις χρονικές περιόδους, δηλαδή πριν και μετά την πυρκαγιά και αυτό διότι υπολογίζεται με βάση τον παρακάτω τύπο:

DNBR = NBR_pre – NBR_post         (1)

Ο δείκτης NBR χρησιμοποιεί το εγγύς υπέρυθρο και το μέσο υπέρυθρο κανάλι. Οι περιοχές οι οποίες έχουν καταστραφεί από πυρκαγιά έχουν χαμηλή ανακλαστικότητα στο εγγύς υπέρυθρο (NIR) και υψηλή στο μέσο κανάλι (SWIR). Ο δείκτης αυτός υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο:

NBR = (NIR – SWIR) / (NIR + SWIR)         (2)

Στη συνέχεια, με βάση τον δείκτη DNBR υπολογίστηκε η σφοδρότητα της πυρκαγιάς μετά από κατηγοριοποίηση του σύμφωνα με την Γεωλογική Υπηρεσία των Η.Π.Α. (United States Geological Survey – USGS) όπως φαίνεται στην εικόνα 2.

Εικόνα 2. Βαθμός καταστροφής καμένων εκτάσεων με βάση τον δείκτη DNBR, όπως προτείνεται από το USGS (Στην κατηγορία Unburned το ορθό εύρος είναι από -0.100 έως 0,099)

Τέλος με νέα κατηγοριοποίηση του δείκτη, όπως αυτός προτείνεται από την Γεωλογική Υπηρεσία των Η.Π.Α., χωρίστηκαν οι εκτάσεις σε αυτές που κάηκαν και σε αυτές που δεν κάηκαν προκειμένου να χαρτογραφηθεί η καμένη έκταση και να υπολογιστεί το εμβαδόν αυτής.

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Από την σύνθεση των εικόνων του Sentinel-2 στις δύο διαφορετικές χρονικές περιόδους, πριν και μετά την πυρκαγιά προέκυψαν οι παρακάτω εικόνες όπου φαίνεται καθαρά με μια γρήγορη ματιά η καμένη έκταση.

Εικόνα 3. Σύνθεση δορυφορικών εικόνων Sentinel – 2 πριν την πυρκαγιά (16-07-2024)

Εικόνα 4. Σύνθεση δορυφορικών εικόνων Sentinel – 2 μετά την πυρκαγιά (28-07-2024)

Από τον υπολογισμό του δείκτη DNBR και την κατηγοριοποίηση του κατά USGS προέκυψε ο χάρτης (Εικόνα 5), όπου και απεικονίζονται τα επίπεδα σφοδρότητας της πυρκαγιάς. Παράλληλα έγινε εκ νέου κατηγοριοποίηση του δείκτη DNBR σε δυο κλάσεις όπου όσες τιμές ήταν μεγαλύτερες ή ίσες του 0,1 έλαβαν τιμή 1 και όσες ήταν μικρότερες του 0,1 την τιμή 0 (Εικόνα 6), προκειμένου να υπολογιστεί το εμβαδόν της έκτασης που κάηκε, σύμφωνα πάντα με τις οδηγίες που προτείνει η Γεωλογική Υπηρεσία των Η.Π.Α. (United States Geological Survey – USGS) (Εικόνα 2), ενώ παράλληλα έγινε και χαρτογράφηση αυτής (Εικόνα 7).

Εικόνα 5. Kατηγοριοποιημένος δείκτης DNBR κατά USGS (Επίπεδα επικινδυνότητας)

Εικόνα 6. Kατηγοριοποιημένος δείκτης DNBR για καμένες και 

μη καμένες εκτάσεις κατά USGS

Εικόνα 7. Χαρτογράφηση καμένης έκτασης.

4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Οι πυρκαγιές αν και συχνά προκαλούν άμεση καταστροφή στα δασικά οικοσυστήματα, μπορούν επίσης να έχουν ευεργετικές επιπτώσεις στο μακροπρόθεσμο περιβάλλον και στη βιοποικιλότητα (Pausas & Keeley, 2009). Οι πυρκαγιές αποτελούν φυσικό μέρος πολλών οικοσυστημάτων και διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας και της ανανέωσης αυτών των οικοσυστημάτων (Keeley & Fotheringham, 2000). Τα παραπάνω τυγχάνουν εφαρμογής εφόσον τηρηθούν όλα τα προβλεπόμενα πρωτόκολλα αποκατάστασης, γεγονός που τις περισσότερες φορές δεν επιτυγχάνεται είτε λόγω ελλιπούς ελέγχου από τον κρατικό μηχανισμό (έλλειψη προσωπικού), είτε λόγω έλλειψης αισθήματος ατομικής ευθύνης, είτε συνδυασμού και των δύο.

Στην παρούσα έκθεση τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών χρησιμοποιήθηκαν σαν κύριο εργαλείο για την χαρτογράφηση της καμένης έκτασης και την εύρεση των επιπέδων σφοδρότητας της πυρκαγιάς, που έλαβε χώρα στην περιοχή του όρους Φαλακρού Δράμας στις 16/07/2024. Μετά τον υπολογισμό του δείκτη DNBR βρέθηκε πώς στη πλειοψηφία της η πυρκαγιά ήταν επιπέδου 5 και 6 (Εικόνα 5), ήτοι μέτριας χαμηλής και μέτριας υψηλής επικινδυνότητας, ενώ υπήρχαν και ελάχιστα σημεία όπου τα επίπεδα επικινδυνότητας ήταν υψηλού βαθμού, γεγονός που καταδεικνύει την σοβαρότητα της επίδρασης της πυρκαγιάς στην περιοχή, καθώς σύμφωνα με την διεθνή βιβλιογραφία (Epting et al., 2005, Key & Benson, 2006, Miller & Thode, 2007) για τα επίπεδα αυτά αναφέρονται τα εξής:

• Μέτρια Χαμηλή Επικινδυνότητα (NBR από 0.269 έως 0.439): Υπάρχει μεγαλύτερη απώλεια βλάστησης ή βλάβη στη βλάστηση. Αυτές οι περιοχές μπορεί να παρουσιάζουν κάποια σημάδια υποβάθμισης της οικολογικής τους λειτουργίας.
• Μέτρια Υψηλή Επικινδυνότητα (NBR από 0.439 έως 0.659): Σημαντική απώλεια βλάστησης ή σοβαρή βλάβη. Οι περιοχές αυτές μπορεί να έχουν υποστεί σημαντικές αλλαγές στη δομή και τη λειτουργία των οικοσυστημάτων τους.
• Υψηλή Επικινδυνότητα (NBR από 0.659 έως 1.3): Αυτές οι περιοχές έχουν υποστεί εκτεταμένη καταστροφή της βλάστησης, ενδεχομένως με συνοδευτικές αλλαγές στην υδρολογία και τη γεωμορφολογία της περιοχής.

Παράλληλα, με τον διαχωρισμό και την κατηγοριοποίηση των τιμών σε μη καμένες και καμένες εκτάσεις (Εικόνα 6), υπολογίστηκε η έκταση η οποία κάηκε, με εμβαδόν στα 13.354.754,7269 τετραγωνικά μέτρα (13.354,755 στρέμματα) και χαρτογραφήθηκε (Εικόνα 7), σε μια προσπάθεια να γίνει αντιληπτό οπτικά, το μέγεθος της καταστροφής.

Τέλος, σύμφωνα με τα όσα εκτέθηκαν παραπάνω, παρά το γεγονός ότι δεν υπήρξε καταστροφή υψηλής βλάστησης, είναι εμφανής η σφοδρότητα της πυρκαγιάς και η οικολογική σημασία της περιοχής που κάηκε.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Alvarez A., Gracia M., Retana J. (2011) Fuel types and crown fire potential in Pinus halepensis forests. European Journal of Forest Research. doi 10.1007/s10342-011- 0520-6

Arianoutsou M. (1998) Aspects of demography in post-fire Mediterranean plant communities of Greece. In: Landscape Degradation in Mediterranean-Type Ecosystem. P.W. Rundel, G. Montenegro and F. Jaksic (Eds), Ecological Studies 136, Springer – Verlag, 273-295.

Chen, X., Vogelmann, J., Rollins, M., Ohlen, D., Key, C., Yang, L., Huang, C., Shi, H. 2011. Detecting post- fire burn severity and vegetation recovery using multitemporal remote sensing spectral indices and field- collected composite burn index data in a ponderosa pine forest. Int. J. Remote Sens.32: 7905-7927.

Epting, J., Verbyla, D., & Sorbel, B. (2005). “Evaluation of remotely sensed indices for assessing burn severity in interior Alaska using Landsat TM and ETM+.” Remote Sensing of Environment, 96(3-4), 328-339. Gouveia, C., DaCamara, C., Trigo, R. 2010. Post-fire vegetation recovery in Portugal based on spot/vegetation data. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 10: 673-684.

Kalabokidis K.D., Gatzogiannis S., Galatsidas S. (2002) Introducing wildfire into forest management planning: towards a conceptual approach. Forest Ecology and Management 158, 41-50.

Keeley, J. E., & Fotheringham, C. J. (2000). “Role of fire in regeneration from seed.” In Seedling Ecology and Evolution (pp. 311-330).

Key C.H, Benson N.C. (2006) Landscape Assessment (LA). In ‘FIREMON: Fire Effects Monitoring and Inventory System’. (Eds D.C. Lutes, R.E. Keane, J.F. Caratti, C.H. Key, N.C. Benson, S. Sutherland, L.J. Gangi) USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station, General Technical Report RMRS-GTR- 164-CD, p. LA- 1-55 (Fort Collins, CO).

Miller, J.D., & Thode, A.E. (2007). “Quantifying burn severity in a heterogeneous landscape with a relative version of the delta Normalized Burn Ratio (dNBR).” Remote Sensing of Environment, 109(1), 66-80.

Mitri, G. and Gitas, I., 2008. Mapping the severity of fire using object-based classification of IKONOS imagery. Int. J. Wildland Fire 17: 431–442.

Pausas, J. G., & Keeley, J. E. (2009). “A burning story: The role of fire in the history of life.” Bioscience, 59(7), 593-601.

ΠΗΓΗ