Κανονική και επιταχυνόμενη διάβρωση
Η διάβρωση (erosion), μαζί με την ιζηματαπόθεση (sedimentation), συνιστούν μια συνολική διαδικασία η οποία αφορά στη μετακίνηση στερεών σωματιδίων (ιζημάτων), εμπλέκοντας τις διεργασίες της διάβρωσης, της μεταφοράς και της απόθεσης αυτών των σωματιδίων. Γενικά, η διάβρωση, η στερεομεταφορά/στερεοαπορροή και η ιζηματαπόθεση, ως φυσικές διεργασίες, έχουν διαμορφώσει σε πολύ μεγάλο βαθμό το σημερινό ανάγλυφο και τα τοπία της Γης. Ο ρυθμός με τον οποίο η διάβρωση, ειδικότερα, διαμορφώνει το γήινο ανάγλυφο είναι προοδευτικός. Ωστόσο, η ενεργός παρουσία ενός παράγοντα ή συνδυασμού των παραγόντων που καθορίζουν τη διάβρωση, ήτοι: κατακρημνίσματα, γεωλογικό υπόβαθρο, κλίση εδάφους, σύσταση εδάφους, είδος φυτικής κάλυψης και χρήσεις γης, δυνητικά επιταχύνουν την εξέλιξη της διάβρωσης.
Η ανθρωπογενής δραστηριότητα επιδρά σημαντικά και με σχετικά άμεσο τρόπο (πχ. άροση, αποψίλωση, αστικοποίηση) στη διαμόρφωση και μεταβολή αυτών των παραγόντων, επαυξάνοντας τη δριμύτητα και επιταχύνοντας τους ρυθμούς της κανονικής ή γεωλογικής (normal/geological) διάβρωσης. H κανονική εδαφική διάβρωση αποτελεί διεργασία που οδηγεί, τυπικά, σε απομάκρυνση 25-50 kg εδαφικού υλικού/στρέμμα σε ετήσια βάση (0.25-0.50 t ha-1 year-1) και οι ρυθμοί διάβρωσης σε φυσικά, μη-καλλιεργημένα εδάφη είναι, εν γένει, χαμηλότεροι των 2 t ha-1 year-1 . Σε περιπτώσεις, όμως, επενέργειας της ανθρωπογενούς παρέμβασης, η διάβρωση μπορεί να σημειώσει ρυθμούς ακόμη και 100 φορές μεγαλύτερους του κανονικού. Οι ρυθμοί της εδαφικής διάβρωσης βρίσκονται σε δυναμική σχέση με τις διεργασίες ανάπτυξης και αναγέννησης των εδαφών (εδαφογενετικές διεργασίες). Ειδικότερα, κατά την εκδήλωση της κανονικής/γεωλογικής διάβρωσης, οι ρυθμοί είναι τέτοιοι ώστε να σχηματίζεται ετησίως μεγαλύτερο εδαφικό στρώμα από αυτό που καταστρέφει η διάβρωση, καθώς το επιφανειακό στρώμα που απομακρύνεται λόγω της διάβρωσης αντικαθίσταται από το υλικό που προκύπτει από την αποσάθρωση. Αυτή η φυσική, δυναμική διαδικασία απομάκρυνσης και «αναπλήρωσης» του εδαφικού καλύμματος συντελείται με σχετικά βραδείς ρυθμούς και διέπεται από μια δυναμική ισορροπία.
Αντίθετα, σε περιπτώσεις αυξημένων ρυθμών διάβρωσης, το εδαφικό στρώμα που καταστρέφεται είναι μεγαλύτερο από αυτό που σχηματίζεται και τότε η διάβρωση λογίζεται ως ανθρωπογενής ή επιταχυνόμενη (accelerated erosion). H επιταχυνόμενη, λοιπόν, διάβρωση αποτελεί διεργασία και αιτία της εδαφικής απώλειας/απομάκρυνσης εδαφών (soil loss). Οι δε παράγοντες που προκαλούν την επίσπευση της διάβρωσης είναι κυρίως ανθρωπογενείς, ανάμεσα στους οποίους συγκαταλέγονται οι εκχερσώσεις λόγω υπερβόσκησης, αλόγιστης υλοτομίας και πυρκαγιών.
Η διάβρωση ως φυσική διεργασία
Η εδαφική διάβρωση συντελείται κυρίως σε δύο φάσεις. Σε πρώτη φάση, γίνεται η απόσπαση εδαφικών σωματιδίων από τη μάζα του εδάφους. Έπειτα, αυτά τα σωματίδια μεταφέρονται από τους διαβρωτικούς συντελεστές/ παράγοντες (agents). Η απόθεση συνιστά την τρίτη φάση, η οποία λαμβάνει χώρα όταν δεν υπάρχει πλέον επαρκής ενέργεια για να μεταφερθούν τα σωματίδια. Πλέον αυτών των τριών σταδίων/φάσεων, κάποιοι μελετητές εντάσσουν και το στάδιο της ανακατανομής του εδαφικού υλικού, στάδιο το οποίο προκύπτει από τη μεταφορά. Οι παράγοντες που συμβάλλουν στην εκδήλωση της εδαφικής διάβρωσης μπορούν να διακριθούν σε δύο γενικές κατηγορίες: στους γενεσιουργούς και στους ρυθμιστικούς.
Γενεσιουργοί παράγοντες της διάβρωσης του εδάφους είναι οι παράγοντες που προκαλούν την αρχική απόσπαση και μεταφορά των εδαφικών σωματιδίων, ήτοι ο άνεμος και το κινούμενο νερό στις διάφορες «εκφάνσεις» του (κύματα, βροχή, υδατορέματα, χιόνι, παγετώνες). Τα είδη της προκαλούμενης διάβρωσης καλούνται αιολική και υδατική διάβρωση, αντίστοιχα. Αξίζει να σημειωθεί ότι η αιολική διάβρωση δεν είναι ο συνήθης τύπος διάβρωσης που εμφανίζεται στην ελληνική επικράτεια, με εξαίρεση τις ημι-άνυδρες περιοχές της βορειοανατολικής Ελλάδας και, κυρίως, τα νησιά του Αιγαίου Πελάγους. Επιπλέον, οι συνέπειές της αιολικής διάβρωσης δεν είναι τόσο καταστροφικές όσο εκείνες της υδατικής.
Υδατική διάβρωση: Γενεσιουργοί παράγοντες
Η υδατική διάβρωση παρουσιάζει μια εκτεταμένη παρουσία και, ταυτόχρονα, συνιστά ένα σημαντικό πρόβλημα εδαφικής υποβάθμισης για τις ορεινές και λοφώδεις περιοχές της Ελλάδας. Εν γένει, η διαβρωτική δράση του νερού είναι σύμφυτη με τη διαδικασία δημιουργίας και διαμόρφωσης του υδρογραφικού δικτύου. Καθώς η ξηρά ανυψώνεται τεκτονικά, το νερό που συσσωρεύεται στη γήινη επιφάνεια διαβρώνει την τελευταία, τείνοντας να ταπεινώσει το γήινο ανάγλυφο έως την επιφάνεια της θάλασσας (απόλυτο βασικό επίπεδο), κάτι που έχει πολλές φορές ως αποτέλεσμα τη δημιουργία υδρογραφικών δικτύων. Η υδατική διάβρωση διακρίνεται σε διαφορετικούς τύπους ή/και εξελίσσεται σε διαφορετικά στάδια. Η έναρξή ή και η ανάπτυξη των διαφόρων τύπων/σταδίων της διάβρωσης καθορίζεται κυρίως από την πρόσκρουση των σταγόνων της βροχής στην επιφάνεια του εδάφους, από τη συγκέντρωση του νερού και από την ταχύτητα της ροής.
Έτσι, από την πτώση των σταγόνων της βροχής προκαλείται η διάβρωση διασποράς, η οποία εκδηλώνεται με την αποκόλληση και απομάκρυνση με εκτόξευση μικρών σωματιδίων/τεμαχιδίων εδάφους, ενώ από την επενέργεια τόσο της βροχόπτωσης όσο και της επιφανειακής απορροής (υδροστρωματορροής) προκαλείται η επιφανειακή/φυλλοειδής διάβρωση ή διάβρωση κατά στρώσεις, η οποία εκδηλώνεται μέσω της απομάκρυνσης ενός σχετικά ομοιόμορφου, λεπτού επιφανειακού στρώματος εδάφους. Η διάβρωση κατά στρώσεις είναι μια αργόσυρτη διαδικασία, κατά την οποία σταδιακά μειώνεται η διηθητικότητα του εδάφους σε ευρείες επιφάνειες. Αν, τώρα, ξεπεραστούν οι τιμές κάποιων κρίσιμων παραμέτρων, το νερό που απέρρεε πρωτίστως κατά στρώσεις, τείνει να συγκλίνει σε κάποια τοπική ταπείνωση του εδάφους και να διαβρώνει με μεγαλύτερη σφοδρότητα. Υπό αυτές τις συνθήκες (επαρκής ποσότητα ύδατος, μια κρίσιμη επιφάνεια λεκάνης απορροής και τοπογραφική κλίση), πλέον, λαμβάνει χώρα η αυλακωτή/αυλακοειδής διάβρωση (rill erosion), διεργασία που απαντά κυρίως σε επικλινή, πρόσφατα καλλιεργημένα εδάφη, όπου σχηματίζονται πολυάριθμα -συνήθως μερικών εκατοστών (30-45 cm)- αυλάκια, οι λεγόμενες αυλακώσεις. Η αυλακωτή διάβρωση δυνάμει μετεξελίσσεται σε χαραδρωτική/ χαραδρωτή/ χαραδρώδη διάβρωση ή σε διάβρωση χαντακιών (gully erosion) και, εν γένει, οφείλεται στη συγκεντρωμένη ροή του νερού σε στενά κανάλια ή σε σαφώς σχηματισμένες κοίτες. Ουσιαστικά, κατά την εκδήλωση αυτού του τύπου/σταδίου διάβρωσης, το νερό (υπερ)συγκεντρώνεται σε χαράδρες, απομακρύνοντας εδαφικό υλικό με ταχείς ρυθμούς σε σημαντικό βάθος αλλά και πλάτος. Το τυπικό βάθος μιας χαραδρωτικής διάβρωσης μπορεί να κυμαίνεται από λίγα μέτρα (0,5-5m), ενώ σε ιδιαίτερες περιπτώσεις (πχ. κατά τη διάρκεια καταιγίδων), μπορεί να ανέρχεται σε βάθη ακόμη και άνω των 200 m. Στις ορεινές περιοχές, ιδιαίτερα, η δράση της χαραδρωτικής διάβρωσης είναι τέτοια η οποία αποκόπτει εδαφικό υλικό με πολύ ταχείς ρυθμούς, καθώς οι χαράδρες που σχηματίζονται είναι υγρές και ασταθείς.
Υδατική διάβρωση: Ρυθμιστικοί παράγοντες
Πλέον της αρχικής επενέργειας των κατακρημνισμάτων και της αρχικής δράσης του νερού, η συνέχιση της διαβρωτικής δράσης του νερού -τόσο ως προς την ένταση, όσο και ως προς τον τρόπο- θα εξαρτηθεί από τη γενικότερη τοπογραφία της περιοχής, τις συνθήκες και τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του εδάφους, ήτοι: υφή του εδάφους (μέγεθος και σχήμα κόκκων), ύπαρξη βλάστησης και λιθολογία του υποεπιφανειακού στρώματος. Τέτοιοι παράγοντες οι οποίοι παρεμβαίνουν έμμεσα ή και άμεσα στη ρύθμιση της έντασης του φαινομένου της διάβρωσης και αφορούν στη μορφολογία του αναγλύφου, στις φυσικοχημικές ιδιότητες του εδάφους, στον τύπο της βλάστησης, αλλά και στις καλλιεργητικές και αρδευτικές πρακτικές λογίζονται ως ρυθμιστικοί παράγοντες της διάβρωσης.
Οι πυρκαγιές και, κυρίως, οι δασικές πυρκαγιές (forest fires), μπορούν να θεωρηθούν ως άλλος ένας παράγοντας που ρυθμίζει την επενέργεια της εδαφικής διάβρωσης. Σε γενικές γραμμές, η συχνότητα και η δριμύτητα των δασικών πυρκαγιών συνιστούν παραμέτρους που ρυθμίζουν τα μεγέθη της επιταχυνόμενης εδαφικής διάβρωσης. Αναλυτικότερα, η επίδραση στη μεταβολή της φυτοκάλυψης λόγω καύσης αυτής, επιφέρει την επαύξηση των διαβρωτικών διεργασιών. Από την άλλη, η εδαφική διάβρωση επηρεάζεται από τις πυρκαγιές διαμέσου της αλλαγής των ιδιοτήτων του εδάφους. Επιπλέον, οι δασικές πυρκαγιές επιδρούν στη διάβρωση και στη στερεοαπορροή μεταβάλλοντας τη συνολική επιφανειακή απορροή και την επιφανειακή απορροή αιχμής, καθώς και τις γενικότερες υδρολογικές αποκρίσεις μιας περιοχής. Η καταστροφή (καύση) της φυτοκάλυψης, τόσο της κομοστέγης όσο και του ορίζοντα εδάφους Ο, όπου συγκεντρώνεται οργανική ύλη φύλλων (ξηρά φύλλα κλπ.), επαυξάνει της επιφανειακή απορροή, τις απορροές αιχμής καταιγίδων και, εν τέλει, τους ρυθμούς διάβρωσης. Σε κάθε περίπτωση, πάντως, η σχέση μεταξύ δασικών πυρκαγιών και υδατικής διάβρωσης είναι αρκετά πολύπλοκη, καθώς εμπλέκει, επιπλέον, τη βροχόπτωση, την κατείσδυση και την επιφανειακή απορροή.
Συνέπειες εδαφικής διάβρωσης
Μία από τις βασικές συνέπειες της επιταχυνόμενης εδαφικής διάβρωσης είναι η υποβάθμιση των εδαφών (soil degradation), τόσο σε όρους ποιότητας (πχ. απόπλυση θρεπτικών συστατικών των φυτών, πτώση γονιμότητας και παραγωγικότητας εδάφους), όσο και σε όρους μειωμένης παροχής και απόδοσης οικοσυστημικών υπηρεσιών (ecosystem services), χρήσιμων για τους ανθρώπους και για την προστασία και διατήρηση του φυσικού περιβάλλοντος. Συνολικά, λοιπόν, η εδαφική απώλεια λόγω της εδαφικής διάβρωσης συνιστά απειλή με άμεση επίδραση στις ανθρώπινες κοινωνίες (πχ. επισιτιστική επισφάλεια), ενώ ταυτόχρονα επιδρά αρνητικά στην παραγωγικότητα και στην αειφορία των καλλιεργειών και των φυσικών οικοσυστημάτων, υποβαθμίζει την ποιότητα του περιβάλλοντος και επιφέρει απώλεια της βιοποικιλότητας.
Εκτός από τις επί τόπου (on-site) συνέπειες που σχετίζονται με την απώλεια του εδαφικού καλύμματος και την υποβάθμιση της γης, προκαλούνται και «έμμεσες», απομακρυσμένες (off-site) επιπτώσεις από τη μεταφορά και απόθεση των φερτών υλικών. Η μεταφορά ιζημάτων (στεροαπορροή/στερεομεταφορά) σε επιφανειακά υδατικά σώματα διαταράσσει την ισορροπία και υποβαθμίζει την ποιότητα των αντίστοιχων οικοσυστημάτων, «μολύνοντάς» τα με χημικές ουσίες από λιπάσματα (νιτρικά και φωσφορικά) και παρασιτοκτόνα που περιέχονται στα σωματίδια των ιζημάτων. Στις έμμεσες συνέπειες της υδατικής διάβρωσης επίσης συγκαταλέγεται η προσάμμωση (siltation) καναλιών, φραγμάτων και ταμιευτήρων που οδηγεί στη μειωμένη δυνατότητα αποθήκευσης νερού και λειτουργικότητά τους, στην αύξηση του κόστους συντήρησης των φραγμάτων, καθώς και στην ελάττωση του χρόνου ζωής των ταμιευτήρων. Συνολικότερα, ο όρος «λασπο-πλημμύρα» ή λασπώδης κατάκλυση (muddy-flooding), ο οποίος περιγράφει την υδατοαπορροή και στερεοαπορροή στα κατερχόμενα/χαμηλότερα τμήματα, συμπεριλαμβάνει όλες τις έμμεσες επιπτώσεις της υδατικής διάβρωσης που οδηγούν στην πρόκληση φθορών, ζημιών ή και καταστροφών σε υδάτινες οδούς, σε ιδιοκτησίες, καθώς και σε κατασκευές και υποδομές, όπως κατοικίες, δρόμους και φράγματα.
Επιπλέον, η διάβρωση αποτελεί μία από τις κυριότερες φυσικές διεργασίες που επιφέρουν την ερημοποίηση, διαμέσου της εδαφικής υποβάθμισης.
Εδαφική διάβρωση στην Ελλάδα και στις ορεινές περιοχές
Όπως φαίνεται στην Εικόνα 1, η λεκάνη της Μεσογείου είναι μία από τις περιοχές η οποία, σε παγκόσμιο επίπεδο, είναι «ενεργή» σε όρους εδαφικής διάβρωσης και στερεοαπορροής, (εκφρασμένη σε φορτίο αιωρούμενων σωματιδίων/ ιζημάτων). Η Ελλάδα χαρακτηρίζεται από ένα από τα υψηλότερα επίπεδα υδατικής διάβρωσης (υψηλές έως και πολύ υψηλές τιμές) σε σχέση με τις υπόλοιπες χώρες της λεκάνης της Μεσογείου. Οι παράγοντες στους οποίους οφείλεται η υψηλή ένταση του φαινομένου της εδαφικής διάβρωσης στην Ελλάδα είναι οι ακόλουθοι:
- Έντονο, ορεινό ανάγλυφο με απότομες κλίσεις
- Παρουσία αρκετά μεγάλου ποσοστού αδιαπέρατων πετρωμάτων
- Κλίμα μεσογειακού τύπου: ξηρά και θερμά καλοκαίρια, χειμώνες με πολλές και ραγδαίες βροχοπτώσεις
- Συχνές δασικές πυρκαγιές οι οποίες δυνητικά καταστρέφουν ολοσχερώς την υπερκείμενη βλάστηση και αφήνουν το έδαφος απροστάτευτο για μεγάλο χρονικό διάστημα
- Κακές πρακτικές διαχείρισης του εδάφους και μη ορθολογική χρήση των φυσικών πόρων: εκχέρσωση και καλλιέργεια έντονα επικλινών εδαφών, αλόγιστη υλοτόμηση, υπερβόσκηση των ορεινών εδαφών, χρήση φωτιάς για τη δημιουργία νέων βοσκοτόπων και «βοσκήσιμης ύλης» κ.ά.
Εικόνα 1. Παγκόσμια γεωγραφική κατανομή της (ειδικής) στερεοαπορροής εκφρασμένης σε φορτίο αιωρούμενων σωματιδίων/ ιζημάτων (Πηγή: Walling and Webb, 1983[1])
Οι ορεινές περιοχές είναι οι πλέον ευάλωτες στο πρόβλημα της εδαφικής απώλειας. Πιο συγκεκριμένα, στις απότομες κλιτύες των ορεινών και λοφωδών εκτάσεων της Ελλάδας, τα εδάφη είναι μικρού βάθους, φτωχά σε θρεπτικά συστατικά και υπερβολικά διαβρωμένα (Lithosols), οπότε είναι εν γένει ακατάλληλα για καλλιέργεια. Η δε αυξημένη επενέργεια της υδατικής διάβρωσης υπό την παρουσία ευδιάλυτων λιθολογικών υποβάθρων σε αυτές τις εκτάσεις επιδεινώνεται ακόμη περισσότερο από ακατάλληλες καλλιεργητικές πρακτικές και, γενικότερα, από μη αειφόρες πρακτικές διαχείρισης του εδάφους. Η χρήση βαρέων και ισχυρών μηχανημάτων για την άροση του εδάφους, τα οποία οργώνουν σε διευθύνσεις κάθετες ως προς τις ισοϋψείς σε ορεινές περιοχές, οδηγούν στην απομάκρυνση τεράστιων ποσοτήτων εδαφικού υλικού από τα υψηλότερα, κυρτά τμήματα της εδαφικής επιφάνειας αυτών των περιοχών (πχ. κορυφές/κορυφογραμμές) προς τα χαμηλότερα, κοίλα. Επομένως, οι καλλιεργητικές πρακτικές και, ειδικότερα, το (μεγάλο) βάθος και η (κάθετη ως προς τις ισοϋψείς) διεύθυνση της άροσης, σε συνάρτηση με τις (υψηλές) κλίσεις των πρανών συνιστούν σημαντικούς παράγοντες για την απομάκρυνση και απώλεια εδαφών, αλλά και τη μείωση της εδαφικής παραγωγικότητας στις ορεινές και λοφώδεις περιοχές της Ελλάδας. Επιπλέον, ένας παράγοντας που τροποποιεί και, μάλιστα, επαυξάνει τους ρυθμούς διάβρωσης στην Ελλάδα είναι οι δασικές πυρκαγιές.
Επίδραση κλιματικής αλλαγής στην επιτάχυνση του κινδύνου της εδαφικής διάβρωσης
Σύμφωνα με τα ερευνητικά ευρήματα, η κλιματική αλλαγή αναμένεται να έχει επιπτώσεις στη χωρική επέκταση, τη συχνότητα, αλλά και την ένταση της εδαφικής διάβρωσης, μέσω μιας πληθώρας τρόπων. Γενικά, αυτές οι επιπτώσεις αυτές μπορεί να είναι άμεσες και να σχετίζονται με τα κατακρημνίσματα (μεταβολές στις ποσότητες των βροχοπτώσεων) και τη διαβρωτική δράση τους, ή έμμεσες και να σχετίζονται με το νέο κλιματικό καθεστώς, κυρίως διαμέσου της ανόδου της θερμοκρασίας, κάτι που αποτυπώνεται σε μεταβολές στη φυτο-κάλυψη (βλάστηση) αλλά και στην εδαφική υγρασία. Στις πιο «απομακρυσμένα» έμμεσες επιπτώσεις εντάσσονται οι υιοθετούμενες καλλιεργητικές πρακτικές (πχ. μεταβολή περιόδων σποράς και θερισμού ή καλλιεργητικών ποικιλιών) ως αποκρίσεις στις μεταβολές βροχοπτώσεων.
Στην κατεύθυνση της πληρέστερης κατανόησης της συμβολής της κλιματικής αλλαγής στην επιταχυνόμενη διάβρωση, θα πρέπει να υπεισέλθει και ο παράγοντας των δασικών πυρκαγιών. Πέραν των βασικών παραγόντων της θερμοκρασίας και των κατακρημνίσεων, παράγοντες όπως η σχετική υγρασία, οι νεφώσεις, το ανεμολογικό καθεστώς κλπ. πρόκειται να μεταβληθούν στο γενικότερο συγκείμενο της κλιματικής αλλαγής, επιφέροντας τροποποίηση των ακραίων συμβάντων. Σε αυτό το πλαίσιο, προβλέπεται μια σημαντική αύξηση των προκαλούμενων από κεραυνούς πυρκαγιών (lighting fires), με ακόμη μεγαλύτερη συνεπαγόμενη αύξηση της πληττόμενης εδαφικής επιφάνειας.
Περισσότερες πληροφορίες για τη συγκεκριμένη ενότητα είναι διαθέσιμες στα Παραδοτέα ΠΕ1 (Π1.1) και ΠΕ4 (Π4.1 και Π4.2) του έργου.
[1] Walling, D.E., & Webb, B.W. 1983. Patterns of sediment yield. In Gregory, K.J. (ed.), Background to palæohydrology. Chichester: Wiley, pp. 69-100.