Klimata detektīvu projekti 2022-2023


Projekta tēma: Meža ugunsgrēki

Projekta nosaukums: "Cīņa ar liesmām"

Komanda: Bērni ugunsgrēkā

2 Dimotiko Scholio Pyrgou   Pirgos   Grieķija   15 Skolēna vecums: 10-11 gadus vecs

Pētījuma jautājums

Ugunsgrēku biežums un intensitāte mūsu valstī ar katru gadu pieaug. Vai tas ir saistīts ar temperatūras paaugstināšanos un atmosfēras sausumu, kas saistīts ar klimata pārmaiņām?
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;

Projekta kopsavilkums

Mūsu prefektūra ir apgabals ar bagātiem mežiem, kurus diemžēl ir smagi skāruši vairāki ugunsgrēki. Šo ugunsgrēku izcelšanos dažkārt skaidro ar cilvēka iejaukšanos, bet dažkārt - ar dabiskiem cēloņiem. Tomēr ugunsgrēku attīstību lielā mērā ietekmē augsta gaisa temperatūra un nokrišņu trūkums, jo īpaši no aprīļa līdz septembra vidum, kā arī vēju biežums un ātrums. Visi trīs faktori ir klimatiskie faktori, kas, iespējams, var mainīties, pārsniedzot to parasto mainīgumu, tāpēc mēs nolēmām pētīt pirmos divus no tiem.
Mūsu programma notika sadarbībā ar Pirgosas 1. vidusskolu. Līceja skolēni bija skolotāju vadībā, vadot sākumskolas skolēnu grupas. Visi kopā viņi sadarbojās, strādāja, meklēja, pētīja, iepazinās un izmantoja jauno tehnoloģiju piedāvātās iespējas, nonāca pie secinājumiem.
Mērījumiem uz zemes tika izmantoti atmosfēras temperatūras un nokrišņu stundas un mēneša dati no Atēnu Nacionālās observatorijas (E.A.A.) meteoroloģiskajām stacijām Pirgosā un Nacionālā meteoroloģiskā dienesta (N.M.S.) Andravidā, kas atrodas tuvu pētāmajām meža teritorijām. Mēs statistiski analizējām šos datus, lai noskaidrotu konkrēto fizikālo mainīgo lielumu izmaiņu tendenci.
Kā satelītattēlus mēs izmantojām ESA EO Browser un Google Earth sniegtos attēlus.
Kā citi dati tika izmantotas aerofotogrāfijas no https://maps.gov.gr/gis/map/. Arī Pyrgosas Mežsaimniecības departaments mums sniedza datus par tā atbildības teritorijā notikušo ugunsgrēku skaitu un apmēru.
Izmantojot attēlus un fotogrāfijas, mēs izmērījām izmaiņas meža masīvā Senās Olimpijas baseinā, lai novērtētu ugunsgrēku seku apmēru šajā svētajā zemē.
Visbeidzot, mēs izmantojām Arduino platformu, lai izveidotu sistēmu mitruma, temperatūras un CO2 mērīšanai atmosfērā, ko varētu izmantot meža ugunsgrēku agrīnai brīdināšanai.

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 ωωριαία και μηνιαία δεδομένα ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και ύψους βροχοπτώσεων, από τους μετεωρολογικούς σταθμούς 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.

Galvenie rezultāti un secinājumi

Iepriekš minētie dati ir attēloti grafiski. Statistiskā pētījuma pamatā bija 95% ticamības intervāla tests.
Mēneša vidējās temperatūras grafiks laika gaitā liecina, ka mūsu reģionam ir raksturīgs ilgs siltu mēnešu intervāls. Patiesībā gada vidējā temperatūra uzrāda statistiski nozīmīgu pieauguma tendenci. Mēs esam arī apstiprinājuši, ka vasaras mēneši un septembris, kad notiek vispostošākie ugunsgrēki, kļūst siltāki. Šķiet, ka pieaug arī karsto dienu skaits (dienas ar θ>250 C), lai gan mēs konstatējām, ka šis pieaugums nav statistiski nozīmīgs. Tāpēc šķiet, ka sausās sezonas ilgums, visticamāk, palielinās, arī temperatūra kļūst arvien augstāka.
Nokrišņu diagrammas rāda, ka mūsu reģionā ir liels nokrišņu daudzums, bet vasaras mēnešos ir raksturīgs ilgstošs sausums. Patiesībā, lai gan tas nav statistiski dokumentēts, ir vērojams lietus dienu skaita samazinājums un nokrišņu daudzuma pieaugums gadā. Līdz ar to nokrišņu daudzums, šķiet, kļūst aizvien spēcīgāks, jo nokrišņu ir vairāk mazāk dienās.
Attiecībā uz ugunsgrēkiem novērojams lielāks ugunsgrēku skaits vasaras mēnešos, kas ir sagaidāms, jo tie ir karsti un sausi un tajos ir palielināta degošu materiālu uzkrāšanās, bet arī aprīlī un oktobrī, jo tad tiek veikti lauksaimniecības darbi, kas izraisa ugunsgrēku. Tomēr vasaras mēnešos izdegušās platības ir traģiski lielākas nekā citos mēnešos. Mūsu vidējā gadā izdegusī platība liecina, ka pirms Bībeles katastrofu gadiem mūsu apgabalā ir bijuši ilgi sausuma periodi. Senās Olimpijas mežaudze atklāj mūsu mežu vispārējo uzvedību: Vidusjūras mežu ātru atjaunošanos pēc katastrofām (Otrā pasaules kara, ugunsgrēkiem).
Secināms, ka temperatūras paaugstināšanās un sausuma palielināšanās vasaras mēnešos, ko, iespējams, izraisa klimata pārmaiņas, veicina ugunsgrēku rašanos un izplatīšanos.

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 ελάτττωση 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 tālāk? Pasākumi, lai mainītu situāciju un palīdzētu mazināt problēmu

Lai palīdzētu mazināt šo problēmu, mēs izveidojām ierīci, ko varētu izmantot ugunsgrēku un jutīgu parametru, piemēram, temperatūras vai atmosfēras sastāva, izmaiņu agrīnai atklāšanai augsta riska zonās. Ierīci varētu savienot ar centrālo vadības punktu, lai nodrošinātu centralizētu kontroli un datu salīdzināšanu.
Konkrēti, mēs izmantojām Arduino platformu, lai izveidotu sistēmu mitruma, temperatūras un CO2 mērīšanai atmosfērā. Šī sistēma ļāva mums mērīt iepriekš minētos parametrus reāllaikā. Šos mērījumus bezvadu režīmā, izmantojot GSM savienojumu, nosūtīja uz virtuālo centrālo staciju. Gadījumā, ja viens vai vairāki no iepriekš minētajiem parametriem pārsniegtu noteiktu vērtību, bija iespējams aktivizēt virtuālu trauksmes signālu.
Šo noteikumu varētu izmantot vairākos gadījumos, piemēram, ugunsgrēku novēršanā. Vairākas ar baterijām darbināmas ierīces varētu uzstādīt galvenajos meža teritorijas punktos. Kompetentā aģentūra nepārtraukti saņemtu datus no visiem sensoriem, tādējādi iegūstot pilnīgu priekšstatu par valdošajiem apstākļiem reālajā laikā. Gadījumā, ja viens vai vairāki sensori iedarbinātu trauksmes signālu par tādiem parametriem kā temperatūra vai mitrums, atbildīgā aģentūra varētu pastiprināt teritorijas uzraudzību un, iespējams, mobilizēt ugunsdzēsības spēkus. Tas, ka aģentūrai būtu zināma sensoru atrašanās vieta, nozīmē, ka tā varētu nekavējoties kontrolēt attiecīgo teritoriju, izmantojot sauszemes spēkus vai pat izmantojot atbilstoši aprīkotu dronu, kas varētu ātri nokļūt attiecīgajā teritorijā un pārbaudīt to ar saviem sensoriem. Tāpat arī gadījumā, ja viens vai vairāki CO2 sensori uzrādītu paaugstinātas vērtības, kas varētu nozīmēt ugunsgrēka izcelšanos, to tagad varētu apturēt daudz ātrāk.

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.

Projekta plakāts:

Lejupielādēt projekta plakātu PDF

Projekta prezentācija

Šis projekts tika automātiski tulkots angļu valodā.
Projektus veido komandas, un tās uzņemas pilnu atbildību par koplietojamajiem datiem.
← Visi projekti