| | Άσκηση 2: Η συρρίκνωση της λίμνης Τσαντ
Γεγονότα
Η έρημος Σαχάρα κινείται προς το Νότο και καταλαμβάνει περιοχές που μερικές δεκαετίες πριν ήταν καλυμμένες με σαβάνες ή δάσος. Στη λίμνη Τσαντ έχουν συντελεστεί ορισμένες από τις πιο εντυπωσιακές μεταβολές. Μόλις 40 χρόνια πριν, η λίμνη Τσαντ περιέβαλε μια έκταση 25.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων και οι ψαράδες ψάρευαν πάνω από 230.000 τόνους από τη λίμνη ετησίως. Η λίμνη έχει πλέον συρρικνωθεί και καταλαμβάνει συνήθως μια επιφάνεια 500 τετραγωνικών χιλιομέτρων περίπου, με εποχιακές διακυμάνσεις, ενώ οι ψαριές έχουν μειωθεί ετησίως στους 50.000 τόνους περίπου κατά μέσο όρο. Σήμερα, υπάρχουν καλλιέργειες σε περιοχές όπου μερικές δεκαετίες πριν ήταν καλυμμένες με νερό.
Για ποιο λόγο συρρικνώνεται η λίμνη Τσαντ;
Για να δοθεί μια εξήγηση στη σημαντική απώλεια νερού τις τελευταίες δεκαετίες, έχει προταθεί μια ολόκληρη σειρά διαφορετικών θεωριών.
Όλες αυτές οι θεωρίες προσδίδουν μεγάλη σημασία στην κλιματική αλλαγή. Η άνοδος της θερμοκρασίας οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού εξάτμισης, η οποία συνοδεύεται από μείωση του όγκου των υδάτων από παραποτάμους. Προφανώς, η μείωση της κάλυψης της βλάστησης στις σαβάνες εντός της λεκάνης απορροής της λίμνης παίζει αποφασιστικό ρόλο λόγω της συνεισφοράς της στην αλλαγή του κλίματος της περιοχής, το οποίο γίνεται πιο ξηρό. Αυτή η μείωση της βλάστησης οφείλεται κυρίως στην υπερβόσκηση. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η αυξημένη χρήση της λίμνης και των ποταμών που την τροφοδοτούν για πόσιμο νερό και άρδευση.
Ο πληθυσμός της λίμνης Τσαντ έχει τριπλασιαστεί τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες. Από το 1983 έως το 1994, σημειώθηκε αύξηση 400% των γεωργικών εκτάσεων. Συνεπώς, η γεωργία είναι υπεύθυνη για το 50 τοις εκατό περίπου της πρόσχωσης της λίμνης.
Μέτρηση της επιφάνειας της λίμνης Τσαντ
Στην άσκηση αυτή, θα πραγματοποιήσετε μετρήσεις της επιφάνειας της λίμνης Τσαντ με σκοπό την ποσοτικοποίηση της υποχώρησης των υδάτων. Στη συνέχεια, θα πραγματοποιήσετε μια ανάλυση εντοπισμού μεταβολών πολλαπλών χρονικών στιγμών με τη χρήση στρωμάτων GIS. Επειδή οι εικόνες έχουν γεωκωδικοποίηση με βάση το ίδιο σύστημα χαρτών, αυτά τα στρώματα GIS μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε εικόνες γεωαναφοράς διαφορετικών αισθητήρων, με διάφορες χωρικές αναλύσεις και εκτάσεις εικόνας. Η γεωκωδικοποίηση είναι ιδιαίτερα σημαντική εάν θέλετε να εντοπίσετε μεταβολές σε πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα, όπως στην περίπτωση της λίμνης Τσαντ.
Για λόγους ευκολίας, η λίμνη ορίζεται στην άσκηση αυτή ως ο μεγαλύτερος υδάτινος όγκος που έχει απομείνει στα νοτιοανατολικά, χωρίς να συμπεριληφθούν οι μικρότεροι απομονωμένοι παρακείμενοι υδάτινοι όγκοι.
Για αυτήν την άσκηση, θα χρησιμοποιήσετε μια δορυφορική εικόνα που ελήφθη από τον αισθητήρα MERIS το 2011 (η ίδια εικόνα χρησιμοποιήθηκε στην άσκηση 1) μαζί με άλλες δύο εικόνες που ελήφθησαν από δορυφόρους Landsat: μία από τις εικόνες Landsat ελήφθη από το πολυφασματικό σαρωτή του Landsat 1 (MSS) το 1973. Θα σας βοηθήσει να εντοπίσετε μεταβολές σε μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Το όνομα της εικόνας είναι «Landsat_MSS_LakeChad_January1973» και βρίσκεται στην ενότητα «Eduspace - Λήψη» στο δεξί μενού. Η άλλη εικόνα Landsat προέρχεται από τον αισθητήρα θεματικού χαρτογράφου (TM) του Landsat 5 το 1986 και ονομάζεται «Landsat_TM_LakeChad_December1986».
Στη συνέχεια, θα αναλύσετε ποιοτικά και ποσοτικά τη δραματική μείωση της λίμνης Τσαντ τα τελευταία 40 χρόνια.
1. Ανοίξτε το αρχείο .tif της εικόνας MSS του Landsat 1973 χρησιμοποιώντας το LEOWorks. Οι ζώνες της εικόνας MSS του Landsat 1 αναφέρονται λεπτομερώς στον παρακάτω πίνακα:
| Κανάλι | | Περιοχή μήκους κύματος (μm) | | Landsat 1,2,3 | Landsat 4,5 | | MSS 4
LEOWorks: ζώνη1 | MSS 1 | 0,5 – 0,6 (πράσινο) | MSS 5
LEOWorks: ζώνη2 | MSS 2 | 0,6 – 0,7 (κόκκινο) | MSS 6
LEOWorks: ζώνη3 | MSS 3 | 0,7 – 0,8 (εγγύς υπέρυθρο) | MSS 7
LEOWorks: ζώνη4 | MSS 4 | 0,8 – 1,1 (εγγύς υπέρυθρο) |
|
Ανοίξτε μια προβολή RGB στην οποία μπορούν να εμφανιστούν καθαρά οι περιοχές με νερό. Δοκιμάστε διαφορετικούς συνδυασμούς, συμπεριλαμβανομένου ενός συνδυασμού RGB_3-2-1.
Για να μετρήσετε κατά προσέγγιση την παλαιότερη επιφάνεια και περίμετρο της λίμνης Τσαντ, χρησιμοποιήστε το εργαλείο μέτρησης και σχεδιάστε μια γραμμή γύρω από την ακτογραμμή της. Σημειώστε τα αποτελέσματα.
2. Στη συνέχεια, δημιουργήστε μια προβολή RGB της εικόνας TM του Landsat 5 1986.
gg) Επαναλάβετε τα βήματα που ακολουθήσατε για την παραπάνω εικόνα MSS.
Κανάλι
Landsat 4,5 | Περιοχή μήκους κύματος (μm) | | TM 1 | 0,45 – 0,52 (μπλε-πράσινο) | | TM 2 | 0,52 – 0,60 (πράσινο) | | TM 3 | 0,63 – 0,69 (κόκκινο) | | TM 4 | 0,76 – 0,90 (εγγύς υπέρυθρο) | | TM 5 | 1,55 – 1,75 (μέσο υπέρυθρο) | | TM 7 | 2,08 – 2,35 (μέσο υπέρυθρο) | | TM 6 | 10,4 – 12,5 (θερμικό υπέρυθρο) |
|
3. Στη συνέχεια, ανοίξτε την εικόνα MERIS του Envisat, η οποία είναι η πιο πρόσφατη εικόνα της λίμνης Τσαντ. Δημιουργήστε μια κατάλληλη προβολή RGB για εντοπισμό του νερού, όπως ακριβώς κάνατε στην προηγούμενη άσκηση.
Για να υπολογίσετε την περίμετρο και την επιφάνεια της λίμνης, επαναλάβετε, για αυτήν την εικόνα MERIS, τα βήματα που εκτελέσατε προηγουμένως με τις εικόνες Landsat. Μην ξεχάσετε να σημειώσετε τα αποτελέσματα.
4. Συγκρίνετε τα αποτελέσματα.
Πόση είναι η μείωση της περιμέτρου και του εμβαδού (επιφάνειας) μεταξύ των δύο ημερομηνιών;
Υπολογίστε τις απόλυτες και τις σχετικές τιμές, οι οποίες πρέπει να εκφράζονται ως ποσοστά (διαίρεση των διαφορών με τις αρχικές τιμές X 100%). Χρησιμοποιήστε τους παρακάτω πίνακες για να καταγράψετε τα ευρήματά σας:
| | Περίμετρος | Εμβαδόν | | Ιανουάριος 1973 | | | | Δεκέμβριος 1986 | | | | Απόλυτη διαφορά | | | | Σχετική διαφορά | | |
|
| | Περίμετρος | Εμβαδόν | | Δεκέμβριος 1986 | | | | Ιανουάριος 2011 | | | | Απόλυτη διαφορά | | | | Σχετική διαφορά | | |
|
| | Περίμετρος | Εμβαδόν | | Ιανουάριος 1973 | | | | Ιανουάριος 2011 | | | | Απόλυτη διαφορά | | | | Σχετική διαφορά | | |
|
5. Χρησιμοποιώντας αυτές τις τρεις ομάδες δεδομένων, σχεδιάστε δύο γραφήματα στο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων για να παρουσιάσετε την εξέλιξη της περιμέτρου της λίμνης Τσαντ, καθώς και του εμβαδού της (τεταγμένη = άξονας Y) στο χρόνο (τετμημένη= άξονας X). Η παρουσίαση με αυτόν τον τρόπο θα διευκολύνει την ερμηνεία της μείωσης.
Η μείωση μπορεί να θεωρηθεί «σχεδόν γραμμική»; Σε ποιες από τις δύο χρονικές περιόδους είναι μεγαλύτερη η μείωση της λίμνης Τσαντ;
Διαβάστε ξανά την υποενότητα «Για ποιο λόγο συρρικνώνεται η λίμνη Τσαντ» στην αρχή αυτής της ενότητας.
Δεδομένων των μεγάλων εποχιακών διακυμάνσεων της έκτασης της λίμνης, ποιος είναι ο κίνδυνος από την εξαγωγή συμπερασμάτων βάσει μόνο τριών μετρήσεων δορυφορικών εικόνων σε τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα;
Προτείνετε τρόπους με τους οποίους μπορούν να γίνουν πιο αξιόπιστες εκτιμήσεις.
6. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε το εργαλείο GIS για να σχεδιάσετε τις ακτογραμμές της λίμνης που εξαρτώνται από τη χρονική περίοδο του έτους σε ένα στρώμα GIS χρησιμοποιώντας πολύγωνα. Προσθέστε το ως νέα ιδιότητα εμβαδού και ιδιότητα μήκους.
Αποθηκεύστε καθένα από τα στρώματα σε ένα αρχείο .shp με διαφορετικό όνομα, όπως «Lake_Chad_coastline_1973.shp».
Τέλος, τοποθετήστε αυτά τα τρία στρώματα GIS πάνω στην ενημερωμένη εικόνα MERIS και επιλέξτε διαφορετικά χρώματα χρησιμοποιώντας το Layer Style Editor (Πρόγραμμα επεξεργασίας στυλ στρώματος).
Γράψτε μια μικρή έκθεση με βάση την ανάλυση της συρρίκνωσης της λίμνης Τσαντ σύμφωνα με τις μετρήσεις, τα γραφήματα και τις εικόνες σας.
Συγκρίνετε τα αποτελέσματά σας με εκείνα των άλλων συμμαθητών σας στην τάξη.
| |
