Αντιμετώπιση κλιματικής αλλαγής: σύστημα έγκαιρων προειδοποιήσεων ακραίων φαινομένων

Καθ. Νικόλαος Δαλέζιος, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας e-mail: dalezios.n.r@gmail.com

Λόγω κλιματικής αλλαγής στη Μεσόγειο και στην Ελλάδα αναμένεται αύξηση θερμοκρασίας, μείωση βροχοπτώσεων και αύξηση της δριμύτητας και συχνότητας ακραίων φαινομένων, όπως ξηρασίες, καύσωνες, ή πλημμύρες. Επισημαίνεται ότι οι μέσες ετήσιες απώλειες της ελληνικής γεωργίας από φυσικές καταστροφές και εχθρούς-ασθένειες, ανέρχονται στα 350.000.000 ευρώ περίπου. Η έμφαση της παρουσίασης δίνεται στην πρόληψη, δηλαδή στα συστήματα έγκαιρων προειδοποιήσεων, που εκτιμάται ότι μπορεί να μειώσουν τις ετήσιες απώλειες τουλάχιστον κατά 50%. Άρα, προκύπτει σημαντική προστιθέμενη αξία για τη γεωργία και την εθνική οικονομία.  Το αντικείμενο είναι η ανάπτυξη και επιχειρησιακή εφαρμογή ψηφιακών μεθοδολογιών στο τρίπτυχο: πρόγνωση (πριν), παρακολούθηση (κατά τη διάρκεια) και εκτίμηση και επιβεβαίωση (μετά) για τα ακραία φαινόμενα, που επηρεάζουν τη γεωργική παραγωγή. 

Στόχοι. Οι στόχοι είναι τα καινοτόμα στοιχεία του έργου και περιλαμβάνουν: 

1. Σύγχρονη ψηφιακή τεχνολογία με χρήση radar καιρού και νέων δορυφορικών δεδομένων υψηλής διακριτικής ικανότητας και σύγχρονων μεθόδων επεξεργασίας και ανάλυσης, που οδηγούν σε αξιόπιστες προγνώσεις βραχείας διάρκειας ακραίων φαινομένων. 
2. Σύγχρονα γεωπληροφοριακά συστήματα, που συμβάλλουν, μαζί με τα δορυφορικά, στην πιστότερη εκτίμηση της χωρικής μεταβλητότητας των παραμέτρων. 
3. Χωροχρονικές μεθοδολογίες προσομοίωσης περιβαλλοντικών κινδύνων υψηλής ευκρίνειας και διακριτικής ικανότητας στο σύστημα έδαφος-νερό-φυτό-ατμόσφαιρα.
4. Αυτόματη ενημέρωση των ενδιαφερομένων με διαδικτυακά μέσα για τη χρήση μέτρων περιορισμού του περιβαλλοντικού αποτυπώματος στη γεωργία. 
5. Τεχνολογική αναβάθμιση των εφαρμοζόμενων πολιτικών με στόχο τη σύγχρονη διακυβερνητική σε εθνικό επίπεδο. 
6. Το έργο αναμένεται να οδηγήσει στην παραγωγή γνώσης αιχμής και βάση για την περαιτέρω εφαρμογή σύγχρονων ψηφιακών τεχνολογιών στην ελληνική γεωργία.

2. Μεθοδολογία

Οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι και καταστροφές, που αφορούν στη γεωργία, διακρίνονται σε υδρομετεωρολογικούς (πλημμύρες, ξηρασίες, καταιγίδες, χαλάζι, ερημοποίηση) και βιοφυσικούς (παγετός, καύσωνας, δασικές πυρκαγιές, επιδημίες). Η μεθοδολογία μπορεί να περιλαμβάνει:

2.1: Βάση Δεδομένων. Δημιουργείται μια ψηφιακή βάση δεδομένων, που συνίσταται από τα δεδομένα εισόδου στο έργο και αποτελούν τις ιστορικές καταγραφές περιβαλλοντικών δεδομένων των περιοχών μελέτης των εξεταζόμενων κινδύνων στην Ελλάδα. 

2.2. Διαδικτυακή πλατφόρμα κινδύνων. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας της πληροφορίας, ο σκοπός του έργου είναι να καθορίσει μια σύγχρονη μέθοδο διαχείρισης των δεδομένων κινδύνων μέσα από την ανάπτυξη υπηρεσίας με τη χρήση ενός νέου και καινοτόμου πρωτοκόλλου Geospatial Service Web (GSW). Πραγματοποιείται κατανεμημένη συλλογή πληροφοριών στις περιοχές εφαρμογής: διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT: Internet of Things), συλλογή, αποθήκευση, ανάλυση της πληροφορίας σε πραγματικό χρόνο (νέφος:cloud). Δηλαδή, γίνεται επεξεργασία της πληροφορίας από μεγάλο όγκο δεδομένων (big data analysis) και εξόρυξη δεδομένων (data mining), ανάπτυξη μοντέλων και εξαγωγή συμπερασμάτων.

2.3. Σύστημα έγκαιρων προειδοποιήσεων. Αναπτύσσονται μεθοδολογίες έγκαιρων προειδοποιήσεων με έμφαση στην πρόληψη για κάθε κίνδυνο ανά αγροκλιματική ζώνη. Αυτό απαιτεί συνδυασμό καινοτομικών μεθόδων, όπως μέθοδοι τηλεπισκόπησης και προσομοίωσης. Εκδίδεται καθημερινά μετεωρολογική πρόγνωση υψηλής ευκρίνειας με χρήση του συστήματος WRF ανά ώρα και ανά 2 τετρ. χλμ. μέχρι 4 μέρες με έμφαση στις περιοχές κινδύνου. Με βάση την πρόγνωση και σε συνδυασμό με την εξειδικευμένη πρόγνωση για κάθε κίνδυνο εκδίδονται οι αντίστοιχες προειδοποιήσεις. Επιπλέον, για κάθε κίνδυνο υπάρχουν οι υποενότητες εργασίας:  

2.3.1 Πλημμύρες και έντονες βροχοπτώσεις. Εκτιμάται η έκταση πλημμύρας και έντονων βροχοπτώσεων με δυο προσεγγίσεις: (1) συχνότητα εμφάνισης πλημμυρών και/ή υπερβολική βροχόπτωση (π.χ. πλημμύρα στην περιοχή με πιθανότητα 1 κάθε 5 έτη), (2) δυνητική ζημιά που θα υποστεί η πλημμυρισμένη περιοχή (π.χ. απώλεια γεωργικής παραγωγής) με αξιοποίηση και των radar καιρού της 3Δ.  

2.3.2 Ξηρασία. Για τον ποσοτικό προσδιορισμό της ξηρασίας χρησιμοποιείται συνδυασμός δεικτών μετεωρολογικής (π.χ. ο Αναγνωριστικός Δείκτης Ξηρασίας-Reconnaissance Drought Index-RDI) και γεωργικής ξηρασίας (π.χ. δείκτης υγιούς βλάστησης-Health Vegetation Index-VHI) με μηνιαία δεδομένα. Για την πρόγνωση και παρακολούθηση της ξηρασίας χρησιμοποιείται ένα εμπειρικό μοντέλο, που βασίζεται επίσης στα ίδια δορυφορικά δεδομένα, που σχετίζονται με τη δριμύτητα και περιοχική έκταση της ξηρασίας κατά τη διάρκεια κάθε υδρολογικού έτους. 

2.3.3 Καταιγίδες-Χαλάζι. Για τον ποσοτικό προσδιορισμό και την παρακολούθηση καταιγίδων και χαλαζιού χρησιμοποιείται ένα πολύ γνωστό μετεωρολογικό αριθμητικό μοντέλο, το WRF, σε συνδυασμό με τα radar καιρού της 3Δ. Επιπλέον, χρησιμοποιείται μια εμπειρική μέθοδος για την  πρόγνωση μεγέθους χαλαζιού, που συνδυάζει δείκτες ατμοσφαιρικής αστάθειας και ταξινόμηση μεγέθους χαλαζιού. Η μέθοδος αυτή έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε προηγούμενα έργα. 

2.3.4. Παγετός και Καύσωνας. Και οι δύο κίνδυνοι βασίζονται στη θερμοκρασία και στη χωροχρονική μεταβλητότητά της. Για τον ποσοτικό προσδιορισμό και των δύο κινδύνων χρησιμοποιείται η ίδια μεθοδολογική προσέγγιση, καθόσον η ημερήσια μεταβολή της θερμοκρασίας ακολουθεί μια ημιτονοειδή συνάρτηση. Για τον παγετό λαμβάνεται υπόψη η ελάχιστη θερμοκρασία, ενώ για τον καύσωνα η μέγιστη θερμοκρασία. Η βάση δεδομένων αποτελείται από χρονοσειρές δορυφορικών εικόνων και του μοντέλου WRF.

2.3.5. Δασικές πυρκαγιές. Χρησιμοποιείται ένας πρόδρομος δείκτης, ο Καναδικός δείκτης καιρού πυρκαγιάς ((FWI: Fire Weather Index), που παρέχει μια κλιμάκωση του δυνητικού κινδύνου πυρκαγιάς κάθε μέρα σε κάθε ζώνη.

2.4. Σύστημα υποστήριξης αποφάσεων (ΣΥΑ). Όλες οι επιλογές διαχείρισης κινδύνου χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των απαιτούμενων αλλαγών στις προσεγγίσεις διαχείρισης κινδύνου και ενσωματώνονται σε μια διαδικτυακή πλατφόρμα. Η πλατφόρμα αυτή έχει δυνατότητα αναλύσεων σε διάφορες κλίμακες, ενώ παράλληλα είναι ένα διαδραστικό σύστημα υποστήριξης αποφάσεων (Decision Support System-DSS). Χρησιμοποιείται το χωρικό πολυκριτηριακό μοντέλο, που μπορεί να συνδυάσει ετερογενή σύνολα διαφορετικών παραγόντων και περιορισμών, όπως οι πληροφορίες για φυσικές καταστροφές. Όλα αυτά αναμένεται να οδηγήσουν σε μείωση του κινδύνου. Για την ανάπτυξη του DSS ακολουθούνται τα παρακάτω βήματα: (α) η φάση των πληροφοριών που σχετίζεται με την ανάλυση του προβλήματος, (β) η φάση του σχεδιασμού για την παραγωγή εναλλακτικών λύσεων και (γ) η φάση λήψης αποφάσεων. Επίσης, με βάση την αγροκλιματική ζωνοποίηση και την ανάλυση κινδύνων σε κάθε ζώνη, χρησιμοποιείται το ΣΥΑ για την προσομοίωση εναλλακτικών σεναρίων πολιτικής, τη λήψη εναλλακτικών σχεδίων παραγωγής και τη διερεύνηση των επιπτώσεων στο γεωργικό εισόδημα της περιφέρειας, στην απασχόληση και στο περιβάλλον. 

Όλα αναρτώνται στην πλατφόρμα. Προωθούνται όλες οι πληροφορίες ευρύτερα. Ειδικότερα, γίνεται ενημέρωση αγροτών, ενδιαφερομένων φορέων και κοινού για τις απαιτούμενες ενέργειες σε πραγματικό χρόνο και εφαρμογή κανόνων ελέγχου μέσω του ΣΥΑ (DSS: Decision Support System). Η πληροφορία διοχετεύεται μέσω διαδικτύου (portal), ή με τεχνολογίες τηλεφωνίας (σταθερής – κινητής), ή με έξυπνα τηλέφωνα (web/smartphone applications).

3. Αναμενόμενα αποτελέσματα

Τα αναμενόμενα αποτελέσματα περιλαμβάνουν: 

1. Ανάπτυξη σημαντικής τεχνογνωσίας και δυνατότητα εξαγωγής τεχνολογίας. 
2. Αξιόπιστες προγνώσεις και προειδοποιήσεις βραχείας διάρκειας ακραίων φαινομένων.
3. Σύγχρονο διαδικτυακό σύστημα και αξιόπιστο σύστημα υποστήριξης αποφάσεων από τους χρήστες. 
4. Σημαντική μείωση του κόστους παραγωγής και ετήσιων απωλειών με σημαντικό όφελος για την εθνική οικονομία. 

Έμμεσα, ακόμα μπορεί να προκύψει: 

5. Αύξηση του αγροτικού εισοδήματος και αύξηση της απασχόλησης νέων υψηλής τεχνολογικής εξειδίκευσης. 
6. Συνεισφορά στο στόχο του Εθνικού Σχεδίου Δράσης 128/2009 για μια γεωργία με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα. 
7. Συμβολή στην ποσοτική και ποιοτική αναβάθμιση της γεωργικής παραγωγής. 
8. Ενίσχυση της περιβαλλοντικής συνείδησης των παραγωγών προωθώντας τη μελλοντική υιοθέτηση ανάλογων μέτρων ορθής γεωργικής πρακτικής συνάδοντας με τους στόχους της ΕΕ για προστασία του περιβάλλοντος.