Klimato detektyvai 2022-2023 m. projektai


Projekto tema: Laukiniai gaisrai

Projekto pavadinimas: "Kova su liepsnomis"

Komanda: Degantys vaikai

2 Dimotiko Scholio Pyrgou   Pirgos   Graikija   15 Mokinio amžius: 10-11 metų

Tyrimo klausimas

Kasmet mūsų šalyje vis dažniau ir intensyviau kyla gaisrai. Ar tai susiję su klimato kaitos nulemtu temperatūros didėjimu ir atmosferos sausumu?
Η συχνότητα και η ένταση των πυρκαγιών στον τόπο μας αυξάνεται κάθε χρόνο. Υπάρχει συσχέτιση με την αύξηση της θερμοκρασίας και ξηρασίας της ατμόσφαιρας που αποδίδονται σε κλιματική αλλαγή;

Projekto santrauka

Mūsų prefektūroje yra daug miškų, kurie, deja, smarkiai nukentėjo nuo vienas po kito kilusių gaisrų. Kartais šie gaisrai kildavo dėl žmogaus įsikišimo, o kartais dėl natūralių priežasčių. Tačiau jų plitimui didelę įtaką daro aukšta oro temperatūra ir kritulių trūkumas, ypač nuo balandžio iki rugsėjo vidurio, taip pat vėjų dažnumas ir greitis. Visi šie trys veiksniai yra klimato veiksniai, kurie, tikėtina, gali keistis daugiau nei įprastas jų kintamumas, todėl nusprendėme ištirti pirmuosius du iš jų.
Mūsų programa vyko bendradarbiaujant su Pyrgoso 1-ąja vidurine mokykla. Licėjaus mokiniai buvo įtraukti mokytojų, vadovaujančių pradinės mokyklos mokinių grupėms. Visi kartu jie bendradarbiavo, dirbo, ieškojo, tyrinėjo, susipažino ir naudojosi Naujųjų technologijų teikiamomis galimybėmis, padarė išvadas.
Kaip antžeminius matavimus naudojome valandinius ir mėnesinius atmosferos temperatūros ir kritulių duomenis, gautus iš Atėnų nacionalinės observatorijos (E.A.A.) meteorologijos stočių Pyrgos mieste ir Nacionalinės meteorologijos tarnybos (N.M.S.) Andravidoje, t. y. vietovėse, esančiose netoli tiriamų miškų. Šiuos duomenis statistiškai analizavome, siekdami nustatyti konkrečių fizikinių kintamųjų kitimo tendencijas.
Kaip palydovinius vaizdus naudojome ESA EO Browser ir Google Earth pateiktus vaizdus.
Kaip kitus duomenis naudojome aerofotonuotraukas iš https://maps.gov.gr/gis/map/. Be to, Pyrgoso miškų departamentas mums pateikė duomenis apie jo atsakomybės teritorijoje kilusių gaisrų skaičių ir mastą.
Naudodamiesi nuotraukomis ir vaizdais, išmatavome Senovės Olimpijos baseino miškų dangos pokyčius, kad galėtume įvertinti gaisrų padarinių mastą šioje šventoje žemėje.
Galiausiai, naudodamiesi "Arduino" platforma, sukūrėme drėgmės, temperatūros ir CO2 koncentracijos atmosferoje matavimo sistemą, kurią būtų galima naudoti ankstyvam įspėjimui apie miškų gaisrus.

Ο νομός μας είναι μία περιοχή με πλούσια δάση που, δυστυχώς, αλλεπάλληλες πυρκαγιές τα έχουν λαβώσει βαριά. Το ξέσπασμα αυτών των πυρκαγιών έχει αποδοθεί άλλοτε σε ανθρωπογενή παρέμβαση και άλλοτε σε φυσικά αίτια. Η εξέλιξή τους, όμως, επηρεάζεται έντονα από την υψηλή θερμοκρασία της ατμόσφαιρας και την έλλειψη βροχοπτώσεων κυρίως από τον Απρίλιο έως και τα μέσα Σεπτεμβρίου, καθώς και από τη συχνότητα και την ταχύτητα των ανέμων. Και οι τρεις παράγοντες αποτελούν κλιματικούς παράγοντες που πιθανόν να υπόκεινται σε αλλαγή πέραν της φυσιολογικής μεταβλητότητάς τους, οπότε εμείς αποφασίσαμε να μελετήσουμε τους δύο πρώτους από αυτούς.
Το πρόγραμμά μας πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με το 1ο ΓΕΛ Πύργου. Μαθητές του Λυκείου τέθηκαν από τους εκπαιδευτικούς, επικεφαλής ομάδων μαθητών του Δημοτικού. Όλοι μαζί συνεργάστηκαν, δούλεψαν, αναζήτησαν, εξέτασαν, εξοικειώθηκαν και χρησιμοποίησαν τις δυνατότητες που προσφέρουν οι Νέες Τεχνολογίες, κατέληξαν σε συμπεράσματα.
Ως μετρήσεις εδάφους χρησιμοποιήσαμε ωριαία και μηνιαία δεδομένα ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και ύψους βροχοπτώσεων, από τους μετεωρολογικούς σταθμμούς του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (Ε.Α.Α.) στον Πύργο και της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας (Ε.Μ.Υ.) στην Ανδραβίδα, περιοχές που βρίσκονται κοντά στις υπό μελέτη δασικές μας περιοχές. Αναλύσαμε στατιστικά αυτά τα δεδομένα για να βρούμε την τάση της μεταβολής των συγκεκριμένων φυσικών μεγεθών.
Ως δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιήσαμε τις προσφερόμενες από τον EO Browser της ESA και το Google Earth.
Ως άλλα δεδομένα χρησιμοποιήσαμε αεροφωτογραφίες από το https://maps.gov.gr/gis/map/. Επίσης, το Δασαρχείο Πύργου μας έδωσε δεδομένα πλήθους και έκτασης πυρκαγιών που εκδηλώθηκαν στην περιοχή ευθύνης του.
Με τις εικόνες και τις φωτογραφίες μετρήσαμε τις μεταβολές της δασικής κάλυψης της λεκάνης της Αρχαίας Ολυμπίας για να εκτιμήσουμε το μέγεθος των συνεπειών των πυρκαγιών σε τούτη την ιερή γη.
Τέλος, χρησιμοποιήσαμε την πλατφόρμα Arduino για να κατασκευάσουμε σύστημα μετρήσεων υγρασίας, θερμοκρασίας και ποσοστού CO2 στην ατμόσφαιρα, που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην έγκαιρη ειδοποίηση έναρξης δασικής πυρκαγιάς.

Pagrindiniai rezultatai ir išvados

Pirmiau pateikti duomenys pavaizduoti grafiškai. Statistinis tyrimas atliktas remiantis 95% pasikliautinojo intervalo testu.
Vidutinės mėnesio temperatūros grafikas rodo, kad mūsų regionui būdingi ilgi šilti mėnesiai. Iš tikrųjų vidutinė metinė temperatūra statistiškai rodo didėjimo tendenciją. Taip pat patvirtinome, kad vasaros mėnesiai ir rugsėjo mėnuo - mėnesiai, kai kyla daugiausiai nuostolingų gaisrų - tampa šiltesni. Atrodo, kad karštų dienų (dienų, kurių θ>250 C) skaičius taip pat didėja, nors nustatėme, kad šis padidėjimas nėra statistiškai reikšmingas. Todėl atrodo, kad sausojo sezono trukmė tikriausiai ilgėja, taip pat kad temperatūra vis aukštesnė.
Iš kritulių kiekio diagramų matyti, kad mūsų regione iškrinta daug kritulių, tačiau vasaros mėnesiais vyrauja užsitęsusi sausra. Iš tiesų, nors tai nėra statistiškai užfiksuota, per metus lietingų dienų skaičius mažėja, o kritulių kiekis didėja. Todėl atrodo, kad kritulių kiekis darosi vis smarkesnis, nes per mažiau dienų iškrinta daugiau kritulių.
Kalbant apie gaisrus, pastebima, kad daugiau gaisrų kyla vasaros mėnesiais, kaip ir tikėtasi, dėl to, kad jie yra karšti ir sausi, o degiųjų medžiagų susikaupia daugiau, taip pat balandžio ir spalio mėnesiais, nes tada atliekami žemės ūkio darbai, dėl kurių kyla gaisrai. Tačiau vasaros mėnesiais išdegę plotai yra tragiškai didesni nei kitais mėnesiais. Mūsų vidutinis metinis išdegusių plotų plotas rodo, kad prieš biblinių nelaimių metus mūsų apskrityje buvo ilgi sausros laikotarpiai. Senovės Olimpo miškingumas atskleidžia bendrą mūsų miškų elgseną: po nelaimių (Antrojo pasaulinio karo, gaisrų) Viduržemio jūros miškai greitai atsigauna.
Apibendrinant galima daryti išvadą, kad dėl klimato kaitos didėjanti temperatūra ir sausra vasaros mėnesiais skatina gaisrų atsiradimą ir plitimą.

Τα παραπάνω δεδομένα τα αναπαραστήσαμε γραφικά. Η στατιστική μελέτη βασίστηκε στον έλεγχο του 95% διαστημάτων εμπιστοσύνης.
Το γράφημα της διαχρονικής μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας δείχνει ότι η περιοχή μας χαρακτηρίζεται από μεγάλο διάστημα θερμών μηνών. Μάλιστα, η ετήσια μέση θερμοκρασία παρουσιάζει στατιστικά αυξητική τάση. Επίσης, επιβεβαιώσαμε στατιστικά ότι οι καλοκαιρινοί μήνες και ο Σεπτέμβριος, οι μήνες δηλαδή που εκδηλώνονται οι καταστροφικότερες πυρκαγιές, γίνονται θερμότεροι. Το πλήθος των ζεστών ημερών (ημέρες με θ>250 C) δείχνει κι αυτό να αυξάνεται, αν και βρήκαμε ότι αυτή η αύξηση δεν είναι στατιστικά σημαντική. Φαίνεται λοιπόν ότι μάλλον αυξάνεται η διάρκεια της ξηρής περιόδου, αλλά και ότι οι θερμοκρασίες που επικρατούν τότε είναι όλο και υψηλότερες.
Τα διαγράμματα βροχοπτώσεων δείχνουν ότι η περιοχή μας έχει υψηλά ποσοστά βροχοπτώσεων αλλά ταυτόχρονα οι καλοκαιρινοί μήνες χαρακτηρίζονται από παρατεταμένη ανομβρία. Μάλιστα, αν και στατιστικά δεν τεκμηριώνεται, παρατηρείται ελάττωση των ημερών βροχής και αύξηση της βροχόπτωσης ανά έτος. Συνεπώς, οι βροχοπτώσεις φαίνεται να γίνονται όλο και πιο βίαιες καθώς έχουμε μεγαλύτερη ποσότητα ύψους βροχής σε λιγότερες ημέρες.
Στις πυρκαγιές, παρατηρούμε μεγαλύτερο πλήθος τους στους θερινούς μήνες, όπως αναμενόταν λόγω του ότι αυτοί είναι θερμοί και ξηροί και συντελείται αυξημένη συσσώρευση καύσιμης εύφλεκτης ύλης, αλλά και τον Απρίλιο και Οκτώβριο γιατί τότε γίνονται αγροτικές εργασίες που προκαλούν εκδήλωση πυρκαγιάς. Παρόλα αυτά, οι εκτάσεις που καίγονται στους θερινούς μήνες είναι τραγικά μεγαλύτερες από αυτές των άλλων μηνών. Η μέση ετήσια καμένη έκταση μας δείχνει ότι μεγάλες περίοδοι ξηρασίας είχαν προηγηθεί των ετών των βιβλικών καταστροφών στο νομό μας. Η δασική κάλυψη της Αρχαίας Ολυμπίας φανερώνει τη γενικότερη συμπεριφορά των δασών μας: τη γρήγορη ανάκαμψη του μεσογειακού δάσους μετά από καταστροφές (Β΄ Παγκόσμιος πόλεμος, πυρκαγιές).
Συμπερασματικά, η αύξηση της θερμοκρασίας και η αύξηση της ανομβρίας των θερινών μηνών που μπορεί να οφείλονται σε κλιματική αλλαγή, διευκολύνουν την εκδήλωση και εξάπλωση των πυρκαγιών.

Kas toliau? Veiksmai, kurie padės pakeisti situaciją ir sumažinti problemą

Siekdami padėti sumažinti šią problemą, sukūrėme prietaisą, kurį būtų galima naudoti ankstyvam gaisrų ir jautrių parametrų, tokių kaip temperatūra ar atmosferos sudėtis, pokyčių nustatymui didelės rizikos zonose. Prietaisą būtų galima prijungti prie centrinio valdymo taško, kad būtų galima centralizuotai valdyti ir lyginti duomenis.
Naudodami "Arduino" platformą sukūrėme sistemą drėgmei, temperatūrai ir CO2 koncentracijai atmosferoje matuoti. Ši sistema leido mums matuoti minėtus parametrus realiuoju laiku. Šie matavimai buvo belaidžiu būdu perduodami GSM ryšiu į virtualią centrinę stotį. Vienam ar keliems iš minėtų parametrų viršijus tam tikrą vertę, buvo galima įjungti virtualų pavojaus signalą.
Ši nuostata galėtų būti taikoma įvairiais atvejais, pavyzdžiui, gaisrų prevencijos srityje. Svarbiausiuose miško ploto taškuose būtų galima įrengti keletą baterijomis maitinamų prietaisų. Kompetentinga agentūra nuolat gautų duomenis iš visų jutiklių, todėl realiuoju laiku turėtų išsamų vaizdą apie vyraujančias sąlygas. Jei vienas ar daugiau jutiklių sukeltų pavojaus signalą dėl tokių parametrų, kaip temperatūra ar drėgmė, atsakinga agentūra galėtų sustiprinti teritorijos priežiūrą ir galbūt pasitelkti priešgaisrines pajėgas. Tai, kad agentūra žinotų jutiklių buvimo vietą, reiškia, kad ji galėtų iš karto kontroliuoti atitinkamą teritoriją pasitelkdama antžemines pajėgas arba net tinkamai įrengtą droną, kuris galėtų greitai nuskristi į teritoriją ir patikrinti ją savo jutikliais. Taip pat, jei vienas ar keli CO2 jutikliai rodytų padidėjusias vertes, o tai galėtų reikšti gaisro kilimą, dabar jį būtų galima daug greičiau sustabdyti.

Προκειμένου να βοηθήσουμε στη μείωση του προβλήματος δημιουργήσαμε μια διάταξη η οποία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τον έγκαιρο εντοπισμό πυρκαγιών αλλά και αλλαγών σε ευαίσθητες παραμέτρους όπως η θερμοκρασία ή η σύνθεση της ατμόσφαιρας σε περιοχές υψηλού κινδύνου. Η διάταξη θα μπορούσε να συνδεθεί με ένα κεντρικό σημείο ελέγχου προκειμένου να υπάρχει κεντρικός έλεγχος και σύγκριση των δεδομένων.
Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήσαμε την πλατφόρμα Arduino προκειμένου να κατασκευάσουμε ένα σύστημα μετρήσεων υγρασίας, θερμοκρασίας και ποσοστού CO2 στην ατμόσφαιρα. Το συγκεκριμένο σύστημα μας έδωσε τη δυνατότητα να μετράμε σε πραγματικό χρόνο τις παραπάνω παραμέτρους. Οι μετρήσεις αυτές μεταδίδονταν ασύρματα μέσω GSM σύνδεσης σε έναν εικονικό κεντρικό σταθμό. Στην περίπτωση που κάποια ή κάποιες από τις παραπάνω παραμέτρους ξεπερνούσαν μια συγκεκριμένη τιμή, υπήρχε η δυνατότητα να ενεργοποιηθεί ένας εικονικός συναγερμός.
Η διάταξη θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε σειρά περιπτώσεων όπως για παράδειγμα στην πρόληψη πυρκαγιών. Μια σειρά διατάξεων, τροφοδοτούμενων από μπαταρίες, θα μπορούσαν να τοποθετηθούν σε κομβικά σημεία μιας δασικής περιοχής. Μία αρμόδια υπηρεσία θα δεχόταν συνεχώς δεδομένα από όλους τους αισθητήρες, έχοντας έτσι μια πλήρη εικόνα των συνθηκών που επικρατούν σε πραγματικό χρόνο. Στην περίπτωση που ένας ή περισσότεροι αισθητήρες σήμαιναν συναγερμό σε παραμέτρους όπως η θερμοκρασία ή η υγρασία, η αρμόδια υπηρεσία θα μπορούσε να θέσει την περιοχή σε κατάσταση αυξημένης επιτήρησης με πιθανή κινητοποίηση δυνάμεων πυρόσβεσης. Το γεγονός ότι το στίγμα των αισθητήρων θα ήταν γνωστό στην υπηρεσία σημαίνει ότι θα μπορούσε άμεσα να ελέγχει τη συγκεκριμένη περιοχή είτε με χρήση χερσαίων δυνάμεων είτε ακόμα και με τη χρήση ενός αντίστοιχα εξοπλισμένου drone που θα μπορούσε τάχιστα να μεταβεί στην περιοχή και να ελέγξει με τους δικούς του αισθητήρες. Αντίστοιχα, στην περίπτωση που ένας ή περισσότεροι αισθητήρες CO2 έδιναν αυξημένες τιμές, κάτι που θα μπορούσε να σημαίνει την έναρξη μια πυρκαγιάς, αυτή θα μπορούσε πλέον να αναχαιτιστεί πολύ πιο γρήγορα.

Projekto plakatas:

Atsisiųsti projekto plakatą PDF formatu

Projekto pristatymas

Šis projektas buvo automatiškai išverstas į anglų kalbą.
Projektus kuria komandos ir prisiima visą atsakomybę už bendrus duomenis.
← Visi projektai