Αξιολόγηση και χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση της δυναμικής χερσαίων οικοσυστημάτων
Authors: Σταγάκης Σταύρος 
Published: January 2014

Στην μελέτη αυτή διερευνήθηκαν οι δυνατότητες που προσφέρουν τα πολυφασματικά και ταυπερφασματικά δεδομένα τηλεπισκόπησης στην μελέτη δυναμικών παραμέτρων της βλάστησης.Αρχικά, αξιολογήθηκαν τρέχοντα προϊόντα δορυφορικών πολυφασματικών αισθητήρων (AVHRR,SPOT VGT, MODIS). Μέσω αυτών μελετήθηκε η δυναμική ενός δασικού οικοσυστήματος (Quercussp.) στο χρόνο και αναπτύχθηκε ένα μοντέλο εκτίμησης ολικής πρωτογενούς παραγωγικότητας(ModSat). Στη συνέχεια, αξιολογήθηκαν τα πολυγωνιακά δεδομένα του πειραματικούυπερφασματικού δορυφόρου CHRIS/PROBA και διεξήχθη μια ετήσια πειραματική μελέτη χειρισμώνάρδευσης ενός πορτοκαλεώνα (Citrus sinensis) μέσω εναέριων πολυφασματικών δεδομένων στενώνκαναλιών πολύ υψηλής χωρικής διακριτικότητας. Για την αξιολόγηση των τηλεπισκοπικώνδεδομένων καθώς και την βαθμονόμηση του μοντέλου ModSat εκτελέσθηκαν επίγειεςοικοφυσιολογικές μετρήσεις σε δυο δασικά (Fagus sylvatica, Quercus sp.) και ένα θαμνώδεςοικοσύστημα (Phlomis fruticosa) επί σειρά ετών. Επίσης, εγκαταστάθηκαν μετεωρολογικοί σταθμοί(θερμοκρασία, PAR, βροχόπτωση) πλησίον των περιοχών μελέτης.Οι δείκτες βλάστησης που υπολογίσθηκαν από τα δορυφορικά πολυφασματικά προϊόντααποδείχθηκαν ικανοί για την αποτύπωση των διακυμάνσεων του μετρημένου επίγεια δείκτη φυλλικήςεπιφάνειας (LAI). Συγκεκριμένα, οι δείκτες βλάστησης RDVI και OSAVI απέδωσαν τις βέλτιστεςσυσχετίσεις με τον LAI, ενώ ο πιο διαδεδομένος δείκτης βλάστησης NDVI φάνηκε να χάνει τηνευαισθησία του σε περιπτώσεις που ο LAI κυμαίνεται σε υψηλές τιμές. Ο δείκτης NDWI, πουπροορίζεται για την αποτύπωση της υδατικής κατάστασης της βλάστησης, αποδείχθηκε ότιεπηρεάζεται σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από τις αναπτυξιακές διακυμάνσεις του θόλου παρά απότην υδατική κατάσταση των φυτών.Στο μεγάλο αρχείο NDVI των δορυφόρων NOAA AVHRR (1981 – 2006) παρατηρήθηκε μια ισχυρήτάση μετατόπισης της ημερομηνίας έναρξης της αναπτυξιακής περιόδου του δάσους Quercus sp.νωρίτερα με την πάροδο των ετών καθώς και σταδιακή αύξηση των χειμερινών τιμών NDVI,φαινόμενα τα οποία πιθανότατα σχετίζονται με τις κλιματικές αλλαγές. Επίσης, η σύγκριση τουδορυφορικού με το μετεωρολογικό αρχείο έδειξε ότι η βροχόπτωση του Αυγούστου επιδρά θετικάστην ανάπτυξη της επόμενης περιόδου, ενώ η θερμοκρασία του Αυγούστου και των ακόλουθωνμηνών επιδρά αρνητικά σε αυτή. Η βροχόπτωση και η χιονόπτωση των χειμερινών μηνών(Ιανουάριος-Φεβρουάριος) επιδρούν θετικά στην επιμήκυνση της ακόλουθης αναπτυξιακήςπεριόδου. Τα παραπάνω συνδέονται με τις εσωτερικές διεργασίες των δέντρων που λαμβάνουνχώρα στα τέλη κάθε αναπτυξιακής περιόδου και τον εμπλουτισμό του υδροφόρου ορίζοντα κάθεχειμώνα.Το μοντέλο ModSat αποδείχθηκε ικανό για ακριβή περιγραφή των διακυμάνσεων της ολικήςπρωτογενούς παραγωγικότητας (GPP) σε όλους τους λειτουργικούς τύπους βλάστησης πουεφαρμόστηκε. Αντιθέτως, το αντίστοιχο έτοιμο προϊόν της NASA εμφάνισε σοβαρές καιεπαναλαμβανόμενες ελλείψεις στην ακρίβεια των εκτιμήσεων GPP. Η επιτυχία του μοντέλου ModSatυποδεικνύει ότι δεν είναι απαραίτητη η ενσωμάτωση περίπλοκων αλγορίθμων, μεγάλων βάσεωνδεδομένων και βαριών υπολογιστικών επεξεργασιών για την παραγωγή προϊόντων GPP υψηλήςακρίβειας και μεγάλης χωρικής κλίμακας.Τα δορυφορικά υπερφασματικά – πολυγωνιακά δεδομένα και τα εναέρια πολυφασματικά δεδομέναστενών καναλιών υψηλής χωρικής διακριτικότητας αποδείχθηκε ότι προσφέρουν περισσότερεςδυνατότητες σε σχέση με τα δορυφορικά πολυφασματικά προϊόντα τόσο στην αναλυτική εκτίμησηπαραμέτρων της βλάστησης, όσο και στην εφαρμογή πιο προηγμένων μεθόδων ανάλυσης τηςπληροφορίας. Συγκεκριμένα, εκτός από την ακριβή αποτύπωση των διακυμάνσεων του μετρημένουεπίγεια LAI, τα υπερφασματικά δεδομένα είναι ικανά να ανιχνεύσουν τις συγκεντρώσεις τωνφωτοσυνθετικών χρωστικών φύλλου, την υδατική κατάσταση της βλάστησης, ακόμα και τηναποδοτικότητα χρήσης φωτός (ε) από τον θόλο της βλάστησης, παρέχοντας έτσι προοπτικήαπευθείας εκτίμησης της GPP από δορυφορικά δεδομένα. Ωστόσο, φάνηκε ότι η ανακλαστικότητατου εδάφους επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την απόδοση των δεικτών βλάστησης και επομένως οιυψηλές γωνίες παρατήρησης του αισθητήρα κρίνονται αποδοτικότερες διότι ελαχιστοποιούν ταπαρατηρούμενα κενά στον θόλο. Απεναντίας, οι σκιάσεις εσωτερικά του θόλου δεν επηρεάζουν σεμεγάλο βαθμό την αποτελεσματικότητα των περισσοτέρων δεικτών βλάστησης.