Vetrolom Črnivec in njegova sanacija

Understanding, predicting and managing windthrow

APLIKACIJA: naravne nesreče, daljinsko zaznavanje

SODELUJOČA SREDNJA ŠOLA:  Šolski center Rudolfa Maista Kamnik

RAZISKOVALNA SKUPINA: Simon Golob, Polona Pevec,

MENTOR: Sonja Trškan, prof. geog., Nataša Đurić, Center odličnosti Vesolje-SI

Plakat, ki je bil predstavljen na konferenci Small Satellites Systems and Services – The 4S Symposium v Portorožu od 4. do 8. junija 2012.

V sklopu raziskovalne naloge smo preučili vetrolom, ki se je 13.7.2008 zgodil v kamniški občini, na območju Črnivca in Gozda.  V prvem delu smo predstavili večje vetrolome v Sloveniji  v drugi polovici 20. stoletja ter  vremenske vzroke za nastanek vetroloma.  Prikazali smo  območje Črnivca danes in pred vetrolomom in poskušali povezati naklon, kamninsko sestavo, drevesno sestavo s procesi na površju zaradi vetroloma. Zbrali in uredili smo podatke o materialni škodi na kmetijskih področjih, gozdnih površinah in objektih, ter raziskali načine sanacije in višino zneska, ki je bil dodeljen v ta namen. Opravili smo tudi intervjuje s prebivalci raziskovanega področja ter izvedeli nekaj o njihovih načrtih za prihodnost.

Slika 1: Občina Kamnik, zgoraj desno tudi občina Gornji Grad.

Za raziskovalno nalogo smo si zastavili več raziskovalnih vprašanj:

  • Kateri vremenski pogoji so prispevali k nastanku vetroloma okoli Črnivca?
  • Ali je pri posledicah vetroloma povezava z naklonom, kamninsko sestavo ali sestavo dreves?
  • Kako močno je veter poškodoval drevje, objekte in kmetijske površine?
  • Kakšni načini sanacije so potekali po vetrolomu in kako uspešni so bili?

Glavne metode preučevanja so bile terensko delo  z intervjuji prebivalcev prizadetega območja in fotografiranjem le tega, primerjava kart terena pred in po vetrolomu ter zbiranje slikovnega gradiva in prebiranje literature.

Različne tematske karte, posnetke satelita SPOT 5 ter posnetke državnega ortofota (DOF) smo pridobili na Centru odličnosti in Zavodu za gozdove Slovenije, OE Ljubljana, GGE Kamnik. Nekatere tematske karte smo poiskali tudi v literaturi. Prizadeto območje smo z uporabo posnetkov državnega ortofota analizirali v programskem okolju Geopedia. Geopedia je interaktivni tematski atlas, ki registriranim uporabnikom omogoča urejanje in dodajanje raznih vsebin o Sloveniji. Satelitski posnetki so predstavljali dodaten vir informacij razsežnosti ujme. Zemljevide, na katerih je prikazana škoda in delo s posameznimi stroji za spravilo lesa, smo dobili na zavodu za gozdove Slovenije, OE Ljubljana, GGE Kamnik.

Slika 2: Poškodovana ostrešja (S. Golob).

Iz poročil državne meteorološke službe je razvidno, da je bilo v nedeljo 13.7. 2008 za vremensko situacijo nad širšim območjem Slovenije značilno, da je bilo ozračje v nižjih zračnih plasteh pregreto, vsebovalo je veliko vodne pare, saj je že v prejšnjih dneh iznad severnega  Sredozemlja dotekal topel in vlažen zrak. Vremenska motnja se je zadrževala na območju Alp, hladen zrak pa je v višinah prek zahodne Evrope prodrl na jug vse do zahodnega Sredozemlja. Takšna sinoptična situacija je bolj značilna za jesensko oz. zimsko podnebje.

Državna meteorološka služba je že v soboto zjutraj izdala opozorilo z naslednjim besedilom: »V nedeljo popoldan so možne močnejše nevihte s točo, močnimi nalivi in močnim vetrom«. Vremenski alarm je za omenjeno časovno obdobje razglasil drugo najvišjo (oranžno) stopnjo vremenske ogroženost.

Slika 3: Radarski posnetek nevihte v nedeljo, 13.8.2008, ob 14h (ARSO).

Sunki vetra so po podatkih državne mreže meteoroloških postaj dosegli do okoli 90 kilometrov na uro, po posledicah na terenu pa je očitno, da so bili lokalno znatno večji (verjetno okoli 120 km/h). Pri analizi posledic rušilne moči vetra ob neurju  je potrebno upoštevati tudi samo lokacijo krajev, ki so bili najbolj prizadeti zaradi piša ob nevihti.

Obseg poškodovanega gozda smo analizirali tako z uporabo satelitskih posnetkov SPOT 5 kot tudi s pomočjo posnetkov državnega ortofota (DOF).

Državni ortofoto prikazuje topografijo posnetega območja v ortogonalni projekciji. To je geometrijsko popravljena fotografija v digitalni obliki, pridobljena kot rezultat transformacije digitalnih posnetkov iz centralne v ortogonalno projekcijo. Ortofoto zagotavlja dragocene prostorske in spektralne informacije za različne GIS in kartografske aplikacije. Geometrijsko pravilen prikaz vsebine in enotno merilo ortofota uporabnikom omogoča merjenje razdalj, izračun površine, geografsko lociranje in količinsko opredelitev sprememb.

Pri analizi sprememb smo uporabili barvne ortofote s prostorsko ločljivostjo 0,5 m (DOF050) iz leta 2006 in 2011 ter bližnje infrardeče barvne ortofote s prostorsko ločljivostjo 1 m (DOF100 IR) iz leta 2006. Prostorska ločljivost predstavlja najmanjšo velikost predmeta, ki jih na posnetku še prepoznamo. Bližnje infrardeči posnetek, ki ga pogosto imenujemo tudi prikaz v lažnih barvah (angl. false color image) omogoča enostavno identificiranje iglastega gozda, ki se za razliko od listnatega gozda na tej podobi kaže v izrazitih temnejših odtenkih rdeče barve. Spodnje slike prikazujejo izrazite spremembe površja na območju Črnivca in Gozda v različnih časovnih obdobjih.

Slika 4: Območje Črnivca, prikazano na barvnem državnem ortofotu iz leta 2006 (levo) in 2011 (desno).

Slika 5: Območje Gozda, prikazano na barvnem državnem ortofotu iz leta 2006 (levo) in 2011 (desno).

 Slika 6: Območje Črnivca prikazano na infrardečem ortofoto posnetku iz leta 2006. V temnejših odtenkih rdeče se kaže iglasti gozd.

Analiza vegetacije z uporabo daljinsko zaznanih podob zahteva razumevanje strukture in mehanizmov delovanja vegetacije in njenih odbojnih karakteristik v različnih delih elektromagnetnega spektra. Podobe v lažnih barvah, kot so npr. bližnje infrardeči ortofoto posnetki, predstavljajo pomemben vir informacij za preučevanje vegetacije. Za določitev odboja svetlobe oz. potek odbojne krivulje v bližnjem infrardečem območju je tako pomembna predvsem celična zgradba, ki za svetlobo bližnjega infrardečega dela spektra predstavlja odličen razpršen odbojnik. Če bi bile naše oči občutljive na infrardečo svetlobo, bi se nam vitalna in zdrava drevesa zdela izredno svetla, saj je odboj v tem delu spektra petkrat večji kot v vidnem. Če na celični ravni pride do bolezenskih sprememb ali poškodb, se spremeni tudi vrednost spektralnega odboja. Gobasto tkivo lista ali iglice infrardeče svetlobe ne lomi in odbija v tolikšni meri kot nepoškodovano tkivo. Zmanjšani odboj infrardečega sevanja spremljajo tudi spremembe odboja v zelenem in rdečem spektralnem pasu, ki skupno povzročajo zelo diferencialno preslikavanje različnih stopenj poškodovanosti. Merjenje in opazovanje odboja v infrardečem spektru tako predstavlja zelo natančen mehanizem določanje zdravosti ali poškodovanosti vegetacije kot tudi sestoja pod njim, v kolikor so bila drevesa odstranjena.

Za spremljanje stanja vegetacije so posnetki satelita SPOT 5 še posebej primerni, saj so za njih značilni dobra prostorska ločljivost in snemanje v več delih elektromagnetnega spektra. SPOT (Satelilite Pour l’Observation de la Terre) je skupina satelitov za opazovanje Zemlje, ki jo je pripravil in izstrelil francoski Centre National d’Études Spatiales (CNES), z njimi pa upravlja podjetje Spot Image. Prvi satelit iz skupine, to je SPOT 1, so izstrelili leta 1986, temu pa so vsake tri do štiri leta sledili nasledniki. Zadnji – SPOT 5, ki smo ga uporabili tudi pri naši analizi – je bil izstreljen 3. maja 2002.

Posledice vetroloma smo opazovali na posnetkih, zajetih dne 5.8. 2007 in 23.7. 2009, t.j. eno leto pred in po vetrolomu in prostorsko ločljivostjo 2,5 m. Spodnji sliki, ki prikazujeta območje Črnivca, razkrijeta, da je identifikacija poškodovanih območij na teh posnetkih zares enostavna in učinkovita, saj je zaradi porušenih dreves za obravnavano območje značilen popolnoma drugačen spektralen podpis, kar se kaže v značilni modri barvi. Modra barva prikazuje gola tla, ki po ujmi ne vsebujejo velikih količin klorofila, saj se poškodovana območja počasi zaraščajo.

Slika 7: Območje Črnivca na satelitskem posnetku SPOT 5 leta 2007 (SPOT 5).

Slika 7: Območje Črnivca na satelitskem posnetku SPOT 5 leta 2009 (SPOT 5).

Analiza poškodovanosti dreves nam na celotnem območju, ki ga je prizadel močan veter, omogoča še natančnejšo rekonstrukcijo smeri vetra, ki je prikazana na spodnji sliki.

Slika 8: Smer vetra, prikazana z zeleno linijo, na območju med Kamnikom (levo spodaj), preko Črnivca in Gornjim Gradom (desno zgoraj). (SPOT 5)

Glede na povzročeno škodo naj bi veter presegel hitrost 120 km/h. Poškodovanih je bilo 304 objektov, 84 objektov je bilo poškodovanih  v občini Gornji Grad, 220 objektov pa v občini Kamnik. Samo na Gozdu je veter razkril strehe 38 hiš in 9 gospodarskih poslopij.

Na območjih,  ki jih je poškodovalo neurje z močnim vetrom, je treba takoj po spravilu lesa zasaditi ali posejati nova drevesa, da se gozd hitreje obnavlja, ter da se ne razširi trnje in ostalo grmičevje, ki dela škodo na mladem drevju. V načrtih sanacije so načrtovana vsa potrebna preventivno-varstvena dela za preprečevanje in zatiranje podlubnikov, izgradnja oziroma rekonstrukcija prometnic, potrebnih za izvajanje sanacije, obnova gozda in potrebna zaščita ter nega mladja. Stroški sanacije so znašali blizu 5 milijonov evrov. Pomoč države za sanacijo pa je znašala 915.000 evrov.

Slika  9: Podrta drevesa na območju Gozda (levo) in na območju Črnivca (desno).

Najpomembnejše rezultate raziskovalne naloge si lahko pogledate v tem dokumentu.