Podnebni detektivi Projekti 2022-2023


Tema projekta: Požari v naravi

Naslov projekta: "Boj s plameni"

Ekipa: Otroci v ognju

2 Dimotiko Scholio Pyrgou   Pirgos   Grčija   15 Starost učenca: 10-11 let

Raziskovalno vprašanje

Pogostost in intenzivnost požarov v naši državi se vsako leto povečujeta. Ali je to povezano s povišanjem temperature in suhostjo ozračja, ki ju pripisujemo podnebnim spremembam?
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;

Povzetek projekta

Naša prefektura je območje z bogatimi gozdovi, ki so jih žal močno poškodovali zaporedni požari. Ti požari so bili včasih posledica človekovega delovanja, včasih pa naravnih vzrokov. Vendar na njihov razvoj močno vplivajo visoke temperature ozračja in pomanjkanje padavin, zlasti od aprila do sredine septembra, ter pogostost in hitrost vetrov. Vsi trije dejavniki so podnebni dejavniki, pri katerih je verjetno, da se bodo spreminjali preko običajne spremenljivosti, zato smo se odločili preučiti prva dva od njih.
Naš program je potekal v sodelovanju s 1. srednjo šolo v Pyrgosu. Dijake liceja so postavili učitelji, ki so vodili skupine učencev osnovne šole. Vsi skupaj so sodelovali, delali, iskali, preučevali, spoznavali in uporabljali možnosti, ki jih ponujajo nove tehnologije, ter prišli do zaključkov.
Za meritve na terenu smo uporabili urne in mesečne podatke o temperaturi zraka in padavinah z meteoroloških postaj Nacionalnega atenskega observatorija (E.A.A.) v Pyrgosu in Nacionalne meteorološke službe (N.M.S.) v Andravidi, ki sta blizu preučevanih gozdnih območij. Te podatke smo statistično analizirali, da bi ugotovili trend spreminjanja določenih fizikalnih spremenljivk.
Kot satelitske slike smo uporabili tiste, ki sta jih zagotovila ESA EO Browser in Google Earth.
Kot druge podatke smo uporabili letalske posnetke s spletne strani https://maps.gov.gr/gis/map/. Podatke o številu in obsegu požarov, ki so se zgodili na območju, za katerega je pristojen, nam je posredoval tudi gozdarski oddelek Pyrgosa.
S slikami in fotografijami smo izmerili spremembe v gozdnem pokrovu v antičnem porečju Olimpije, da bi ocenili obseg posledic požarov na tej sveti deželi.
Na koncu smo s platformo Arduino izdelali sistem za merjenje vlage, temperature in CO2 v ozračju, ki bi ga lahko uporabili za zgodnje opozarjanje na gozdne požare.

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 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.

Glavni rezultati in sklepi

Zgornji podatki so prikazani grafično. Statistična študija je temeljila na testu intervala zaupanja 95%.
Graf povprečne mesečne temperature skozi čas kaže, da je za našo regijo značilen dolg interval toplih mesecev. Povprečna letna temperatura dejansko kaže statistično značilen trend naraščanja. Potrdili smo tudi, da so poletni meseci in september, v katerih se pojavijo najbolj uničujoči požari, vse toplejši. Zdi se, da se povečuje tudi število vročih dni (dni s θ>250 C), čeprav smo ugotovili, da to povečanje ni statistično značilno. Zato se zdi, da se dolžina sušnega obdobja verjetno podaljšuje, prav tako so temperature vedno višje.
Diagrami padavin kažejo, da je v naši regiji veliko padavin, vendar je za poletne mesece značilna dolgotrajna suša. Čeprav to ni statistično dokumentirano, se število deževnih dni dejansko zmanjšuje, količina padavin na leto pa povečuje. Posledično se zdi, da padavine postajajo vse bolj burne, saj v manj dneh pade več padavin.
Pri požarih opažamo večje število požarov v poletnih mesecih, kar je pričakovano zaradi vročih in suhih mesecev ter povečanega kopičenja gorljivega materiala, pa tudi aprila in oktobra, saj se takrat izvajajo kmetijska dela, ki povzročijo požar. Vendar pa so površine, ki pogorejo v poletnih mesecih, tragično večje kot v drugih mesecih. Naša povprečna letna požgana površina kaže, da so pred leti bibličnih nesreč v našem okrožju dolga obdobja suše. Pokrovnost gozdov v antični Olimpiji razkriva splošno obnašanje naših gozdov: hitro okrevanje sredozemskega gozda po katastrofah (druga svetovna vojna, požari).
Na koncu lahko ugotovimo, da zvišanje temperature in povečanje suše v poletnih mesecih, ki sta lahko posledica podnebnih sprememb, pospešujeta nastanek in širjenje požarov.

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.

Kaj sledi? Ukrepi, s katerimi lahko spremenite in zmanjšate problem

Da bi pomagali zmanjšati to težavo, smo izdelali napravo, ki bi jo lahko uporabili za zgodnje odkrivanje požarov in sprememb občutljivih parametrov, kot sta temperatura ali sestava ozračja, na območjih z visokim tveganjem. Napravo bi lahko povezali s centralno nadzorno točko za centraliziran nadzor in primerjavo podatkov.
S platformo Arduino smo izdelali sistem za merjenje vlage, temperature in CO2 v ozračju. Ta sistem nam je omogočil merjenje navedenih parametrov v realnem času. Te meritve smo prek povezave GSM brezžično prenašali v virtualno centralno postajo. V primeru, da je eden ali več zgornjih parametrov presegel določeno vrednost, je bilo mogoče aktivirati virtualni alarm.
Določbo bi lahko uporabili v številnih primerih, na primer pri preprečevanju požarov. Na ključnih točkah gozdnega območja bi lahko namestili več naprav na baterijski pogon. Pristojna agencija bi neprekinjeno prejemala podatke z vseh senzorjev in tako imela popolno sliko o prevladujočih razmerah v realnem času. Če bi eden ali več senzorjev sprožilo alarm glede parametrov, kot sta temperatura ali vlažnost, bi lahko pristojna agencija povečala nadzor nad območjem z morebitno mobilizacijo gasilskih sil. Dejstvo, da bi bila lokacija senzorjev znana agenciji, pomeni, da bi lahko takoj nadzorovala zadevno območje z uporabo kopenskih sil ali celo z uporabo ustrezno opremljenega drona, ki bi se lahko hitro odpravil na območje in ga preveril s svojimi senzorji. Podobno bi lahko v primeru, da bi eden ali več senzorjev CO2 pokazali povišane vrednosti, kar bi lahko pomenilo nastanek požara, le-tega veliko hitreje zaustavili.

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.

Plakat projekta:

Prenesi plakat projekta PDF

Predstavitev projekta

Ta projekt je bil samodejno preveden v angleščino.
Projekte oblikujejo ekipe, ki so v celoti odgovorne za skupne podatke.
← Vsi projekti