Χρήση γεωπληροφορικής για την εκτίμηση σφοδρότητας πυρκαγιάς και την ανασύσταση πυρικού περιβάλλοντος

Abstract

Οι δασικές πυρκαγιές ως φυσικό φαινόμενο άρρηκτα συνδεδεμένο με το Μεσογειακό περιβάλλον, αποτελούν ένα πολυσύνθετο φαινόμενο το οποίο επηρεάζεται έντονα από περιβαλλοντικούς, κλιματικούς και κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες, οι οποίοι συνδυάζονται χωροχρονικά. Οι επιπτώσεις τους στο οικοσύστημα και τον άνθρωπο είναι ποικίλες τόσο βραχυπρόθεσμα όσο και μακροπρόθεσμα. Ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της πυρκαγιάς είναι η σφοδρότητά της, η οποία θεωρείται θεμελιώδης παράγοντας του μεγέθους των επιπτώσεων αλλά και του ρυθμού ανάκαμψης και ανασύστασης της πληγείσας περιοχής. Με τη σημαντική εξέλιξη της γεωπληροφορικής τα τελευταία χρόνια, έχουν προταθεί μέθοδοι εκτίμησης της σφοδρότητας πυρκαγιάς, με ακριβή αποτελέσματα οι οποίες επιστρατεύονται ως επί το πλείστον για συνδυαστική προσέγγιση με επιτόπιες δειγματοληπτικές μετρήσεις. Στην παρούσα εργασία, ή οποία χωρίζεται σε τρία μέρη γίνεται χρήση γεωπληροφορικής για την εκτίμηση σφοδρότητας δασικών πυρκαγιών και για την ανασύσταση πυρικού περιβάλλοντος. Στο πρώτο μέρος εκτιμάται η σφοδρότητα για έξι συνολικά δασικές πυρκαγιές του νομού Λέσβου με χρήση μεθόδων τηλεπισκόπησης και ΣΓΠ. Πιο συγκεκριμένα η εκτίμηση σφοδρότητας των δασικών πυρκαγιών της Λέσβου γίνεται με την εξαγωγή, από δορυφορικά δεδομένα Landsat, του δείκτη ΔNBR σε 3 μεταπυρικές περιόδους. Στην περίπτωση της πυρκαγιάς που έλαβε χώρα στο νομό Έβρου, η εκτίμηση σφοδρότητας γίνεται συνδυαστικά με επιτόπιες μετρήσεις και εξαγωγή του δείκτη CBI και με την εξαγωγή των δεικτών ΔNBR και ΔNDVI. Στη συνέχεια εξετάζεται στατιστικά η συσχέτιση των τριών δεικτών. Στο τρίτο μέρος της εργασίας εξετάζεται η ανασύσταση του πυρικού περιβάλλοντος στην καμένη το 1994 δασική περιοχή του Μεγαλοχωρίου Λέσβου. Εξετάζεται η σημερινή κατάσταση και οι τάσεις αναγέννησης του πυρικού περιβάλλοντος με μετρήσεις στο πεδίο. Παράλληλα προσομοιώνεται η πυρκαγιά με συνδυαστική χρήση των λογισμικών FARSITE και FlamMap για καλύτερη κατανόηση των παραγόντων που οδήγησαν στο σημερινό αποτέλεσμα. Τα αποτελέσματα της εξαγωγής του δείκτη σφοδρότητας ΔNBR για τις 6 περιοχές της Λέσβου αποκαλύπτουν διαφορετική μεταπυρική φασματική συμπεριφορά ανάλογα με τη σφοδρότητα της εκάστοτε πυρκαγιάς και τη μεταπυρική αναγέννηση που εμφανίζουν οι περιοχές. Στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Έβρου οι τιμές των δεικτών ΔNBR και ΔNDVI εμφανίζουν ισχυρή θετική συσχέτιση τόσο μεταξύ τους, όσο και με τις αντίστοιχες, εξαγόμενες από το πεδίο, τιμές του δείκτη CBI. Οι επιτόπιες μετρήσεις στην περιοχή του Μεγαλοχωρίου αποκαλύπτουν ένα οικοσύστημα με σαφή τάση ανασύστασης και ικανοποιητικά ποσοστά αναγέννησης. Το γεγονός αυτό εξηγείται από σημαντικούς παράγοντες αναφορικά με την πυρκαγιά, που επαληθεύουν τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.

Forest fires, a natural phenomenon inextricably linked to the Mediterranean environment, are strongly influenced by environmental, climatic and socioeconomic factors that are combined spatio-temporally. Their effects on ecosystems and humans are diverse in both short and long term. One of the most important characteristics of wildland fire is its burn severity which is considered a fundamental factor of the magnitude of the effects and the recovery rate of the affected area. Due to recent evolutionary developments in the field of geoinformatics, several approaches utilizing remote sensing and GIS combined with in situ measurements have been proposed to accurately estimate burn severity. In this study, which is divided into three parts, geoimformatics are implemented to estimate burn severity and post fire environmental recovery. In the first part the burn severity of totally six historic forest fires occurred in Lesvos Island, is estimated implementing remote sensing and GIS methods. Particularly the widely used for burn severity assessment, NBR index, is calculated from Landsat satellite bi-temporally from pre and post fire imagery, deriving a change detection result, the ΔNBR index.Additionally a fire occurred during the summer of 2011 in Evros prefecture is examined with a combination of the remote sensing indices ΔNBR, ΔNDVI and the in situ calculated, CBI index. The third part examines the post fire recovery of the, affected in 1994, forest ecosystem of Megalohori region, in Lesvos island. The current status of the regrowth and the regeneration trends is examined with in situ measurements. At the same time the fire of 1994 was simulated with a combinational use of FARSITE and FlamMap software, to enhance a better understanding of the factors that led to the present status. The results of the ΔNBR index calculated for the 6 case studies of Lesvos highlight the difference of the post-fire spectral behavior that is highly attributed on the severity of each fire and the regeneration trends. In the case of Evros prefecture the values among the remote sensing derived indices ΔNBR and ΔNDVI and the in situ derived CBI, have shown strong positive correlation. The in situ measurements of Megalohori reveal satisfactory regeneration rates and clear trend to ecosystem post-fire recovery. This is explained by significant factors related to the historic fire which are verified from the simulation results.