Μέθοδοι διαχείρισης της καύσιμης ύλης για τη μείωση της επικινδυνότητας πυρκαγιών σε περιοχές άμεσης προτεραιότητας στη χερσόνησο της Κασσάνδρας Χαλκιδικής
Authors: Μπαχαντουριάν Μαργαρίτα 
Published: March 2024

Οι δασικές πυρκαγιές επηρεάζουν όλο και περισσότερο το φυσικό περιβάλλον, τις ανθρώπινες ζωές και τις περιουσίες, λόγω της αυξημένης συχνότητάς τους αλλά και της έντονης καταστροφικότητάς τους ως αντίκτυπο της κλιματικής κρίσης, θέτοντας έτσι μεγάλες κοινωνικές προκλήσεις. Η σοβαρότητα της κατάστασης αναδεικνύεται κυρίως στις ζώνες μίξης δάσους κατοικίας με εύφλεκτη δασική βλάστηση, γνωστές ως Wildland – Urban Interface (WUI), οι οποίες εμφανίζουν ραγδαία επέκταση τις τελευταίες δεκαετίες με αποτέλεσμα τη δραματική αύξηση του αριθμού των θιγόμενων ανθρώπων και υποδομών από την εκδήλωση δασικών πυρκαγιών. Η ακριβής γνώση της χωρικής κατανομής της διαθέσιμης προς κατανάλωση καύσιμης ύλης (νεκρή και ζωντανή ξυλώδης και φυλλώδης βιομάζα) κατά τη διάρκεια εξάπλωσης μιας πυρκαγιάς, η εκτίμηση των χαρακτηριστικών της, αλλά και η επιλογή των κατάλληλων μεθόδων διαχείρισής της στις κατάλληλες θέσεις, αποτελεί ουσιαστική προϋπόθεση για την ολοκληρωμένη διαχείριση των δασικών πυρκαγιών και τον μετριασμό της σφοδρότητάς τους. Τα έργα πρόληψης των δασικών πυρκαγιών για να είναι αποτελεσματικά πρέπει να υπακούν σε έναν ολοκληρωμένο σχεδιασμό. Βασικός στόχος της συγκεκριμένης διατριβής ήταν ο σχεδιασμός και η εφαρμογή μιας μεθοδολογίας για την χωρική βελτιστοποίηση των μέτρων διαχείρισης της δασικής καύσιμης ύλης στη χερσόνησο της Κασσάνδρας Χαλκιδικής, με έμφαση τόσο στην προστασία των ανθρώπινων αξιών, όσο και στην αειφορική διαχείριση των δασικών οικοσυστημάτων. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία αποσκοπεί να βοηθήσει τους υπεύθυνους διαχειριστές του δάσους στη λήψη αλλά και στην υποστήριξη των αποφάσεών τους αναφορικά με την πρόκριση συγκεκριμένων δασικών περιοχών προς διαχείριση. Επιπλέον, η δημιουργία ενός πλαισίου αξιολόγησης των σχεδίων διαχείρισης της καύσιμης ύλης που έχουν ήδη εφαρμοστεί στο πεδίο, αναφορικά με την αποτελεσματικότητά τους στη μείωση της συμπεριφοράς των δασικών πυρκαγιών έχει μεγάλο ενδιαφέρον για την Ελληνική αλλά και διεθνή επιστημονική κοινότητα. Τα τελευταία χρόνια, λόγω των αυξημένων περιστατικών μεγάλων πυρκαγιών στην Ελλάδα, παρατηρείται μια αλλαγή στην πολιτική προσέγγισης της αντιμετώπισης των δασικών πυρκαγιών με ενίσχυση του τομέα της πρόληψης. Όταν τα μέτρα διάσπασης της καύσιμης ύλης συνοδεύονται από την επιστημονική απόδειξη της αποτελεσματικότητάς τους, οι φορείς διαχείρισης μπορεί να πείσουν για την ανάγκη ή τα οφέλη επένδυσης σε αυτές τις πρακτικές. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, παρουσιάζονται οι κύριες μέθοδοι διαχείρισης της καύσιμης ύλης και αξιολογούνται το κόστος σχεδιασμού και εφαρμογής κάθε μεθόδου, τα έσοδα που μπορούν να παραχθούν από αυτές και ο βαθμός αποτελεσματικότητας στη μείωση του κινδύνου δασικών πυρκαγιών. Με αυτόν τον τρόπο, οι αποφάσεις σχετικά με τη διαχείριση των δασών μπορούν να ληφθούν με πλήρη κατανόηση των οικονομικών και περιβαλλοντικών επιπτώσεών τους. Σκοπός της οικονομικής ανάλυσης είναι η κατανόηση αν όλες οι προτεινόμενες δράσεις είναι οικονομικά αποδοτικές και αν όλες έχουν τα αναμενόμενα αποτελέσματα στη μείωση του κινδύνου πυρκαγιάς στα δάση. Η συλλογή, η μετεπεξεργασία δεδομένων και η χρήση τους στη διαδικασία μοντελοποίησης της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας ενός δεκαετούς σχεδίου διαχείρισης της καύσιμης ύλης, αποτέλεσε το αντικείμενο μελέτης του πρώτου μέρους της έρευνας. Δημιουργήθηκαν τρία αρχεία λεπτομερούς ανάλυσης τοπίου (lcp. file) για τρεις δασοπονικές καταστάσεις του δασοκτήματος Σταυρονικήτα, της Κασσάνδρας Χαλκιδικής: α) χωρίς την εφαρμογή μέτρων διαχείρισης της καύσιμης ύλης του, β) μετά την εφαρμογή μέτρων διαχείρισης και γ) για το έτος 1969. Δεδομένα πεδίου συλλέχθηκαν με δειγματοληψίες εντός της περιοχής μελέτης που αφορούσαν στην απογραφή βασικών χαρακτηριστικών του δάσους σήμερα, ενώ έγινε χρήση και βιβλιογραφικών δεδομένων για την παρελθοντική αποτύπωση της κατάστασης του δάσους. Εν συνεχεία, διενεργήθηκαν χιλιάδες χωρικές προσομοιώσεις της συμπεριφοράς πυρκαγιάς με τον αλγόριθμο Minimum Travel Time (MTT) του FlamMap για την μέτρηση σημαντικών πυρικών παραμέτρων όπως η πιθανότητα καύσης, το μέγεθος πυρκαγιάς και το εξαρτώμενο μήκος φλόγας για τις τρεις δασοπονικές καταστάσεις. Τέλος, στο πλαίσιο της έρευνας εκτιμήθηκε χωρικά ο βαθμός επικινδυνότητας των δασικών περιοχών του δασοκτήματος ώστε να ιεραρχηθεί η προτεραιότητα επεξεργασίας των καυσίμων τους στο σχέδιο διαχείρισης της επόμενης δεκαετίας. Με την στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων απαντήθηκε το ερευνητικό ερώτημα εάν οι διακυμάνσεις στις τιμές των παραγόντων οφείλονται στην εφαρμογή των μέτρων διαχείρισης της καύσιμης ύλης, ή σε κάποιο σφάλμα της δειγματοληψίας ή στον παράγοντα τύχη.Εν συνεχεία, η έρευνα επικεντρώθηκε στον κύριο στόχο της, την ανάπτυξη μιας πρωτοποριακής μεθόδου για την χωρική βελτιστοποίηση των μέτρων διαχείρισης της δασικής καύσιμης ύλης, με περιοχή μελέτης το σύνολο της χερσονήσου Κασσάνδρας Χαλκιδικής. Σκοπός της έρευνας ήταν να υποστηριχθούν οι αποφάσεις των υπευθύνων διαχείρισης δασών σχετικά με το πού και πώς θα πρέπει να εφαρμοστεί η διαχείριση. Καθώς τα διαθέσιμα στοιχεία για την κατανομή της καύσιμης ύλης στην περιοχή μελέτης δεν θεωρήθηκαν επαρκή για την επίτευξη αποτελεσμάτων προσομοίωσης υψηλής ακρίβειας, απαιτήθηκε η ανάκτηση και η δημιουργία υψηλής ακρίβειας δεδομένων αναφορικά με την τοπογραφία, την βλάστηση/καύσιμη ύλη και τις μετεωρολογικές συνθήκες. Πραγματοποιήθηκαν εκτεταμένες δειγματοληψίες σε 154 ομοιόμορφα κατανεμημένες θέσεις εντός των δασών σε ολόκληρη τη χερσόνησο της Κασσάνδρας, όπου εφαρμόζοντας τις αρχές και τις μεθόδους της δασολογικής επιστήμης μετρήθηκαν και εκτιμήθηκαν δεντρομετρικά χαρακτηριστικά (ύψος κόμης, ύψος έναρξης κόμης), ενώ καταγράφηκαν λεπτομερώς η δασική σύνθεση (κυρίαρχα είδη, ποσοστά κάλυψης) και οι φυσικές συνθήκες (π.χ. ζημιές από φυσικές καταστροφές, ασθένειες). Ανακτήθηκε και επικαιροποιήθηκε ακόμα πλήθος ψηφιακών αρχείων όπως των επιδοτούμενων ελαιοπαραγωγικών εκτάσεων της χερσονήσου του ΟΠΕΚΕΠΕ, το σύνολο των υφιστάμενων κτισμάτων εντός και εκτός σχεδίου της χερσονήσου Κασσάνδρα, αρχεία του δασικού χάρτη Π.Ε. Χαλκιδικής, ιστορικά αρχεία των κυρίαρχων δασικών πυρκαγιών, αρχεία του οδικού δικτύου και των δασικών συστάδων της Κασσάνδρας. Οι μετρήσεις συσχετίστηκαν με ψηφιακές ορθοφωτογραφίες υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας (LSO25/2015). Τέλος, αξιοποιήθηκαν βιβλιογραφικά δεδομένα, όπως υφιστάμενα σχέδια διαχείρισης δασών και μελέτες πυροπροστασίας. Το κάθε ένα από τα παραπάνω δεδομένα απέδωσε ακριβής περιγραφές για την κατηγορία κάλυψης γης αλλά και για τις χρήσεις γης στο σύνολο της περιοχής μελέτης. Ο στόχος ήταν η δημιουργία ενός τοπικού συνόλου δεδομένων λεπτομερούς περιγραφής τοπίου που ονομάστηκε KASSANDRA DATASET, για να κατηγοριοποιήσει τους διάφορους τύπους βλάστησης στη χερσόνησο της Κασσάνδρας σε κατηγορίες που θα ήταν κατάλληλες για τη χρήση σε μοντέλα πρόβλεψης και προσομοίωσης της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.Δημιουργήθηκε ένα αρχείο τοπίου πλέγματος (lcp. file), αυτή τη φορά για το σύνολο της χερσονήσου Κασσάνδρας, για την παροχή των απαιτούμενων χωρικών εισροών στο μοντέλο προσομοίωσης πυρκαγιάς του FlamMap, (υψόμετρο, έκθεση, κλίση, μοντέλα καύσιμης ύλης, ύψος κόμης, ύψος έναρξης κόμης, κάλυψη κόμης και πυκνότητα κόμης). Συνολικά 10.000 τυχαία κατανεμημένες αναφλέξεις σε όλη την περιοχή μελέτης προσομοιώθηκαν με τους αλγόριθμους Minimum Travel Time (MΤT) και Treatment Optimization Model (TOM) του FlamMap. Στόχος ήταν να προκύψουν δύο νέοι πυρικοί παράγοντες που σχετίζονται με την πυρκαγιά: α) η μετάδοση της πυρκαγιάς σε κτίσματα, Fire Transmission to Houses (FTH), ο οποίος υπολογίζει τον αριθμό των κτιρίων που εκτίθενται σε πυρκαγιές που ξεκινούν από μια συγκεκριμένη τοποθεσία και πρόκειται να απειλήσουν τουλάχιστον ένα κτίσμα και β) το δίκτυο επεξεργασίας της καύσιμης ύλης, Fuel Treatment Grid (FTG) για τον εντοπισμό περιοχών όπου οι εργασίες διαχείρισης της καύσιμης ύλης επιβραδύνουν τους ρυθμούς εξάπλωσης μιας πυρκαγιάς. Δημιουργήθηκαν οκτώ κριτήρια με βάση την εμπειρία των διαχειριστών, τη σχετική βιβλιογραφία ή επειδή επιβάλλονταν από την ελληνική και την ευρωπαϊκή νομοθεσία, τα οποία καλύπτουν κλιματολογικές, τεχνικές, τοπογραφικές, κοστολογικές, οικολογικές και κοινωνικές διαστάσεις. Ορίστηκαν συντελεστές βαρύτητας για το κάθε κριτήριο για δύο διαφορετικά σενάρια α) με την εφαρμογή πανομοιότυπων συντελεστών σε όλα τα κριτήρια (σενάριο ελέγχου) και β) με βάση τη μέθοδο των συγκρίσεων ανά ζεύγη Analytic Hierarchy Process (AHP) (ρεαλιστικό σενάριο). Χρησιμοποιήθηκε ένα καιρικό σενάριο μέσων χείριστων συνθηκών που ομοίαζε με τις επικρατούσες καιρικές συνθήκες κατά τη διάρκεια μιας μεγάλης δασικής πυρκαγιάς στην περιοχή μελέτης στις 21 Αυγούστου 2006. Στα αποτελέσματα παρήχθησαν δύο τελικοί χάρτες προτεραιότητας με ιεράρχηση των δασών της Κασσάνδρας για διαχείριση, ένας για κάθε σενάριο, ενώ διενεργήθηκε ποσοτική και χωρική εκτίμηση των διαφόρων περιοχών που πρέπει να διαχειριστούν. Περαιτέρω ανάλυση εκτίμησε τη διακύμανση στην προτεραιότητα διαχείρισης μεταξύ των κύριων τύπων δασικής κάλυψης γης (κωνοφόρα δάση, πυκνοί μεσογειακοί θαμνώνες, θαμνώνες χαμηλού φορτίου και πλατύφυλλα δάση), καθώς και τα διαφορετικά εύρη και την διαφορετική κατανομή των τιμών προτεραιότητας για διαχείριση μεταξύ των δύο σεναρίων.Παράλληλα, διεξήχθη έρευνα εάν και κατά πόσο, για τη σύνταξη μελετών χωρικής βελτιστοποίησης και αξιολόγησης σχεδίων διαχείρισης της καύσιμης ύλης, μπορεί να γίνει ασφαλής χρήση δεδομένων που προέρχονται από δορυφορικά προϊόντα ή απαιτείται η δημιουργία τοπικών συνόλων δεδομένων κάλυψης γης. Επιχειρήθηκε η σύγκριση του πρωτογενούς συνόλου δεδομένων περιγραφής τοπίου, του KASSANDRA DATASET με τρία ευρέως χρησιμοποιούμενα ευρωπαϊκά και παγκόσμια προϊόντα κάλυψης γης: α) του MODIS12Q1 β) του CCI (Climate Change Initiative) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος για την Κλιματική Αλλαγή, και γ) του Corine Land Cover του Ευρωπαϊκού προγράμματος CORINE. Οι μετρήσεις ακρίβειας που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεξαγωγή των συγκρίσεων ήταν η συνολική ακρίβεια (Overall Accuracy – OA), η ακρίβεια του παραγωγού (Producer’s Accuracy – PA), η ακρίβεια του χρήστη (User’s Accuracy – UA) και ο συντελεστής Kappa Coefficient (K). Με την ανάλυση των αποτελεσμάτων εκτιμήθηκε ο βαθμός καταλληλότητας των δορυφορικών προϊόντων για ορισμένες εφαρμογές, όπως οι ειδικές μελέτες εκτίμησης κινδύνου πυρκαγιάς, στις οποίες απαιτείται υψηλό επίπεδο λεπτομέρειας για συγκεκριμένους τύπους κάλυψης γης. Το μεθοδολογικό πλαίσιο που αναπτύχθηκε στην παρούσα διδακτορική διατριβή έχει τύχει επιχειρησιακής εφαρμογής από την τοπική Δασική και την Πυροσβεστική Υπηρεσία. Συγκεκριμένα, οι περιοχές που υποδείχθηκαν από τους τελικούς χάρτες ως υψηλής προτεραιότητας εντάχθηκαν στα σχέδια αντιπυρικής προστασίας των δασών της χερσονήσου Κασσάνδρας προς άμεση υλοποίηση μέσω των δράσεων ‘AntiNero Ι’ και ‘AntiNero ΙΙ’ τα έτη 2022 και 2023 αντίστοιχα. Τέλος, τα αποτελέσματα προσομοίωσης και συγκεκριμένα η χωρική κατανομή του παράγοντα FTH, χρησιμοποιήθηκαν από την τοπική Πυροσβεστική Υπηρεσία για τη στοχευμένη διασπορά των οχημάτων τους και την επιχειρησιακή τους ετοιμότητα.