Σχεδιασμός και ανάπτυξη χωρικού συστήματος λήψης αποφάσεων για την πρόληψη και αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών: η περίπτωση των δασικών πυρκαγιών στη Θάσο

Abstract

The island of Thasos constitutes an area which has greatly been affected by forest fires. To this end, the necessity of design and development of an innovative Spatial Decision Support System (SDSS) has been emerged, so that this SDSS may substantially contribute to the active forest and urban fires management, focusing on the effective prevention and suppression of this natural disaster. The proposed system consists of distinctive and interrelated sub modules which are responsible for the prevention and immediate suppression of forest and urban fires, such as: The fire risk map highlights the surface natural and anthropogenic features of the island that may contribute to fire ignition. These features are: topography (slope and aspect); fuel types and characteristics; active areas adjacent to road and urban network (Wildland – Urban Interface). The results of the integrated fire risk map showed that the low fire risk zone covers 15.5% of the island, the moderate fire risk zone covers 42% of the study area, while the respective percentage for the high fire risk zone was 42.5% of the Thasos island, based on the multi-criteria analysis preceded. Hence, the study area presents a high percentage of (flammable) forest land with steep slopes and ground with southern aspect, factors that heavily favor the fire spread. In the same context, the presence of anthropogenic structures and their interaction with the natural environment may further affect the risk and vulnerability of the island. Visibility analysis constitutes a valuable tool for the exploration of optimal positions concerning the establishment of watchtowers as a preventative measure against forest and urban fires. Primary aim of this analysis was the timely detection and immediate suppression of fires through the minimization of critical time of response. The main criteria that were taken into consideration were the maximization of visibility range as well as the minimization of the number of the watchtowers. The results yielded 20 optimal positions for the establishment of watchtowers, reaching a visibility percentage of 70% of the total area. Specifically, the visibility was estimated above 70% for each land use/cover with one exception. The respective percentage for the shrubs was 53%, a fact that is due to the spatial structure of this land cover (the majority of shrubs are located close to the coast). Generally, the visibility percentages are considered highly satisfying owing to the intense topography of the island. The burn probability map is based on the Canadian burn probability model, known as Burn P3. All the local dimensions of the study area were integrated into this model (topography; fuel; fire history and spatial patterns of fires; estimation of moisture indexes and meteorological conditions that are conducive to intense forest fires phenomena; influence of winds etc.), and a significant number of forest fire events were simulated. This simulation involves the fire evolution on the ground, so that the most susceptible areas of the island to be comprehensively mapped. Relied on the simulation results, the most vulnerable areas were located in the central and south side of the study area, while the north and eastern part of the island seems to concentrate fewer possibilities for manifestation of intense forest fire events. Therefore, the flexibility of redeployment of the necessary fire personnel and machinery is provided through the broad development of fire agency forces into the most susceptible areas. Another valuable tool for immediate forest and urban fires management constitutes a user-interface information system. The sub modules of this system provide the opportunity of finding the optimal route between the fire unit and the fire hotspot as well as the immediate rerouting in case of natural or artificial barriers. In the same context, the activation of the nearest fire unit for timely and effective response between several alternatives was explored. In addition, the current service area of the preexisted fire agency was calculated aiming to the best service of the critical forest and urban areas. Finally, beyond the fulfillment of operational objectives, great emphasis was given to the strategic part of fire management as well. More specifically, the optimal locations for the temporary parking of fire vehicles (next to water points) was studied, based on the burn probability of the study area and the residential structure, given the current capability of the fire agencies that are actively involved in fires suppression. Furthermore, the possibility of establishment new fire branches and/or the relocation of the current fire agency was explored, so that the process of immediate approach of forest/urban fires to be optimized. All the procedures adopted two possible scenarios. The first one was based on the timely response and ideal situation, where the fire forces may act within 10 minutes, time frame which is considered the most appropriate for the immediate containment of fires, before they take immense dimensions. The second one was adjusted to the Greek conditions and adopted as critical time of response the mean critical time of response of the wider area amounts to 31 minutes, even though, after the optimization techniques, the fire forces responded much earlier than this time frame. For both scenarios, the optimal location options for the establishment/temporary parking of fire vehicles was estimated, completing the exhibition of effective prevention and suppression measures that could be implemented in Thasos island.

Το νησί της Θάσου αποτελεί μια περιοχή που έχει υποστεί με έντονο τρόπο τις καταστροφικές συνέπειες των πυρκαγιών. Για αυτό το λόγο προέκυψε η ανάγκη σχεδιασμού και ανάπτυξης ενός καινοτόμου χωρικού συστήματος λήψης αποφάσεων που θα συνδράμει με ουσιαστικό τρόπο στην ενεργό διαχείριση των πυρκαγιών, εστιάζοντας τόσο στην πρόληψη όσο και στην καταστολή αυτού του φαινομένου. Το όλο σύστημα αποτελείται από διακριτά και αλληλένδετα υποσυστήματα πρόληψης και άμεσης καταστολής των δασικών και αστικών πυρκαγιών όπως: Ο χάρτης επικινδυνότητας που αναλύει τα επιφανειακά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης που δύνανται να συμβάλουν στην εκκίνηση και πρόκληση των πυρκαγιών και που επηρεάζονται από φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες, όπως η τοπογραφία (κλίση και προσανατολισμός εδάφους), ο τύπος και τα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης και οι ζώνες επιρροής του οδικού και οικιστικού δικτύου (σημεία διεπαφής αστικού – δασικού μετώπου). Ο ενιαίος χάρτης επικινδυνότητας ανέδειξε ότι η ζώνη χαμηλής επικινδυνότητας ανέρχεται σε ποσοστό της τάξεως του 15,5%, τα εδάφη μέτριας επικινδυνότητας σε ποσοστό 42%, ενώ τέλος η περιοχή του νησιού που χαρακτηρίζεται ως υψηλής επικινδυνότητας συγκεντρώνει ποσοστό της τάξεως του 42,5% με βάση την πολυκριτηριακή ανάλυση που πραγματοποιήθηκε παραπάνω. Έτσι, η περιοχή κυριαρχείται από υψηλό ποσοστό (και λίαν εύφλεκτων) δασικών εκτάσεων, αρκετά μεγάλων κλίσεων, εδάφη με προσανατολισμούς που ευνοούν την διάδοση των πυρκαγιών, αλλά και υψηλό βαθμό παρουσίας ανθρωπογενών σχηματισμών, που αθροιστικά όλα μαζί επηρεάζουν την επικινδυνότητα και ευαισθησία της περιοχής μελέτης. Η ανάλυση ορατότητας αποτέλεσε το εργαλείο εκείνο για τον εντοπισμό γεωγραφικά των βέλτιστων θέσεων εγκατάστασης παρατηρητηρίων ως προληπτικού μέτρου αντιμετώπισης των δασικών και όχι μόνο πυρκαγιών. Πρωταρχικός σκοπός του εργαλείου αυτού είναι η έγκαιρη ανίχνευση των πυρκαγιών και η άμεση καταστολή τους μέσω της σύντμησης του κρίσιμου χρόνου ανταπόκρισης. Τα δύο βασικά κριτήρια που λήφθηκαν υπόψη ήταν μεγιστοποίηση της χωρικής κάλυψης της ορατότητας και η ελαχιστοποίηση του αριθμού των παρατηρητηρίων αυτών. Η ανάλυση απέδωσε ως βέλτιστα σημεία τέσσερις πεντάδες παρατηρητηρίων, με συνολική κάλυψη της περιοχής μελέτης που προσεγγίζει το 70%. Πιο συγκεκριμένα, για όλες τις καλύψεις γης, η ορατότητα βρίσκεται σε επίπεδα άνω του 70%, με εξαίρεση τους θαμνώνες, όπου το αντίστοιχο ποσοστό προσεγγίζει το 53%, γεγονός που οφείλεται στη χωροταξική διάρθρωση της συγκεκριμένης κάλυψης γης, αλλά και της χωροθέτησης των αντίστοιχων παρατηρητηρίων. Τα ποσοστά αυτά θεωρούνται ικανοποιητικά δεδομένης και της έντονης γεωμορφολογίας του νησιού. Ο χάρτης πιθανοτήτων καύσης βασίζεται σε ένα μοντέλο εκτίμησης πιθανοτήτων καύσης, το καναδικό Burn P3. Σε αυτό το μοντέλο λαμβάνονται υπόψη όλοι οι τοπικοί παράγοντες (τοπογραφία, καύσιμη ύλη, ιστορικό και χωρικά πρότυπα πυρκαγιών, εκτίμηση δεικτών υγρασίας και μετεωρολογικών συνθηκών που συντείνουν έντονα σε ακραία περιστατικά πυρκαγιών, αλληλεπίδραση χαρακτηριστικών ανέμων με το έδαφος κλπ.) και προσομοιώνεται ένας σημαντικός αριθμός περιστατικών πυρκαγιάς και η αντίστοιχη εξέλιξή τους, ώστε να χαρτογραφηθούν οι περιοχές εκείνες που είναι περισσότερο πιθανόν να ξεσπάσουν φαινόμενα πυρκαγιών, ύστερα από τη συνεξέταση όλων αυτών των παραγόντων. Με βάση τα αποτελέσματα της προσομοίωσης διαπιστώθηκε ότι τα πιο ευάλωτα σημεία της περιοχής μελέτης εντοπίζονται στην κεντρική και νότια κυρίως περιοχή του νησιού, ενώ το βόρειο και ανατολικό τμήμα του φαίνεται να διατρέχει τις μικρότερες πιθανότητες εκδήλωσης καταστροφικών περιστατικών πυρκαγιών, χωρίς φυσικά να αποκλείεται εντελώς μια τέτοια περίπτωση. Έτσι παρέχεται η δυνατότητα ευελιξίας ανακατανομής του απαραίτητου προσωπικού με αύξηση των αντίστοιχων πυροσβεστικών δυνάμεων στις πιο ευαίσθητες περιοχές και μείωσης του ανθρώπινου δυναμικού στις περιοχές που χαρακτηρίζονται ως χαμηλότερης επικινδυνότητας με βάση τα τοπικά δεδομένα της περιοχής αναφοράς.Τέλος, ένα χρήσιμο εργαλείο άμεσης διαχείρισης πυρκαγιών αποτέλεσε η ανάπτυξη ενός αμφίδρομου πληροφοριακού συστήματος μεταξύ μοντέλου και χρήστη. Τα επιμέρους υποσυστήματα του μοντέλου αυτού παρέχουν την ευκαιρία εξεύρεσης της βέλτιστης διαδρομής μεταξύ του πυροσβεστικού σταθμού και της εστίας πυρκαγιάς και της άμεσης αναδρομολόγησης σε περίπτωση φυσικών ή/και τεχνητών εμποδίων. Στο πλαίσιο αυτό, διερευνήθηκε η επιλογή της πλησιέστερης πυροσβεστικής υποδομής μεταξύ διαφόρων εναλλακτικών λύσεων για έγκαιρη και πιο αποτελεσματική επέμβαση. Επίσης, εξετάστηκε η υφιστάμενη ζώνη εξυπηρέτησης του παρόντος πυροσβεστικού κλιμακίου με στόχο την κάλυψη των κενών και την καλύτερη εξυπηρέτηση των κρίσιμων δασικών ή/και αστικών περιοχών. Τέλος, εκτός από την ικανοποίηση των επιχειρησιακών στόχων, έμφαση δόθηκε και στο στρατηγικό μέρος της διαχείρισης πυρκαγιών. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε ο βέλτιστος αριθμός εγκατάστασης επίγειων πυροσβεστικών μέσων σε κατάλληλες τοποθεσίες (πλησίον πηγών υδροληψίας), με βάση την πιθανότητα πρόκλησης και εκκίνησης των πυρκαγιών της περιοχής μελέτης, αλλά και της οικιστικής διάρθρωσης, δεδομένων των υφιστάμενων δυνατοτήτων των υπηρεσιών που εμπλέκονται στην καταστολή των πυρκαγιών. Ακόμη, διερευνήθηκε η πιθανότητα εγκατάστασης νέων παραρτημάτων του πυροσβεστικού κλιμακίου ή/και η πιθανότητα μετεγκατάστασής του, προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η όλη διαδικασία άμεσης προσέγγισης των πυρκαγιών με βάση τα τοπικά χαρακτηριστικά και ιδιαιτερότητες. Όλες οι διαδικασίες υιοθέτησαν δύο πιθανά σενάρια. Το πρώτο βασίστηκε σε άμεση επέμβαση και σε ιδανικές συνθήκες, ώστε το δυναμικό των αρμόδιων φορέων να ανταποκρίνεται εντός 10 λεπτών, χρονικό διάστημα που θεωρείται ιδανικό για την άμεση ανάσχεση των πυρκαγιών, πριν λάβουν ανεξέλεγκτες διαστάσεις. Το δεύτερο σενάριο προσαρμόστηκε στις ελληνικές συνθήκες και υιοθέτησε ως χρόνο ανταπόκρισης τα 31 λεπτά, που είναι και ο μέσος χρόνος ανταπόκρισης για το νομό Καβάλας. Και για τα δύο σενάρια προσδιορίστηκαν οι βέλτιστες χωροθετικές επιλογές εγκατάστασης/προσωρινής στάθμευσης των επίγειων πυροσβεστικών μονάδων.