Εκτιμήσεις βασισμένες σε MODIS των ανωμαλιών της θερμοκρασίας χιονισμένων επιφανειών λόγω σεισμών σε υψηλό υψόμετρο το 2015.
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς: Anshuman Bhardwaj, Shaktiman Singh, Lydia Samb, Akanksha Bhardwaj, F. Javier Martín-Torres, Atar Singh, Rajesh Kumar
Λέξεις κλειδιά: σεισμοί, ανωμαλία LST, MODIS, χιόνι
Πηγή: Remote Sensing of Environment, Elsevier
Τα επίπεδα αβεβαιότητας που σχετίζεται με την πρόγνωση των σεισμών καθιστούν τους σεισμούς μερικές από τις χειρότερες φυσικές καταστροφές. Εδώ παρουσιάζονται παρατηρήσεις μέτριας ανάλυσης Φασματοφωτομετρικών απεικονίσεων (MODIS) – εξάγοντας τις ανωμαλίες της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους από τους σεισμούς στη μεγαλύτερη τεκτονικά ενεργή ζώνη αυτή των Ιμαλαΐων και των Άνδεων. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα χρονοσειράς (2000-2015) MODIS LST ώστε να παρουσιαστούν τα αποτελέσματα για 3 από τους πιο καταστροφικούς σεισμούς που σημειώθηκαν το 2015 στα ψηλά βουνά του Νεπάλ, της Χιλής και του Αφγανιστάν.
Μεθοδολογία
Αρχικά έγινε επιλογή των χωρικών ορίων ανάλυσης. Οι σεισμοί που εξετάζoνται δεν περιγράφονται ως προς το επίκεντρο μόνο αλλά σε μεγαλύτερα χωρικά όρια ώστε η LST να συσχετίζεται και με τις γεωφυσικές ανωμαλίες στο εσωτερικό σεισμικό ή γεωδαιτικό πεδίο. Χρησιμοποιήθηκαν μέτριας ανάλυσης φασματοφωτομετρικές απεικονίσεις (MODIS), Terra LST και προϊόντα χιονοκάλυψης σε αυτή τη μελέτη. Το χρησιμοποιημένο προϊόν LST είναι το MOD11A1 Έκδοση 5 (V5) διατίθενται σε ημερήσια βάση και με χωρική ανάλυση 1km. Οι απεικονίσεις αυτές παρείχαν 4 κατηγορίες κάλυψης γης στις ορεινά: χιονισμένα, μη χιονισμένα, λίμνες και παγωμένες λίμνες. Για κάθε μια από αυτές τις κλάσσεις μετρήθηκε η μέση θερμοκρασία επιφάνειας μετρήθηκαν οι μέσες θερμοκρασίες στην επιφάνεια χρησιμοποιώντας MODIS LST. Μια λεπτομερής επισκόπηση της βιβλιογραφίας πρότεινε την πρώτη εμφάνιση της ανωμαλίας LST συνήθως μέσα σε 2-3 εβδομάδες πριν από το σεισμό. Παραλληλα παρατηρήσεις έγιναν εντός 40 ημερών με τις ημερομηνίες του σεισμού να βρίσκονται ενδιάμεσα. Προκειμένου να αυξηθεί η αξιοπιστία της ανάλυσης η παρατήρηση επεκτάθηκε τα τελευταία 15 χρόνια χρησιμοποιώντας τη διαθεσιμότητα των προϊόντων MODIS από το 2000. Αυτός ο μακροπρόθεσμος μέσος όρος αναιρεί μεγάλο μέρος της χωρικής και εποχιακής μεταβλητότητας λόγω ποικίλης μετεωρολογίας εντός της βραχυπρόθεσμης παρατήρησης 40 ημερών.
Αποτελέσματα
Η έρευνα αυτή υποκινήθηκε από τις παρατηρήσεις των εικόνων που φαίνονται στο στο Σχήμα 1. Επανεξετάζοντας εικόνες Landsat 8 για την αξιολόγηση αλλαγών στην κρυόσφαιρα γύρω από το επίκεντρο του σεισμού στο Νεπάλ παρατηρήθηκε ευρείας κλίμακας μείωση των επιπέδων χιονοκάλυψης μέσα σε μόλις ένα μήνα. Αυτή η σημαντική μείωση στο χιόνι δεν μπορεί να αποδοθεί εξ ολοκλήρου σε ατμοσφαιρικούς και μετεωρολογικούς παράγοντες, επειδή η περίοδος Μάρτιος-Απρίλιος εμφανίζει σχεδόν σταθερή θερμοκρασία και βροχοπτώσεις στην περιοχή αυτή.
Σχήμα 1. Landsat 8 παγχρωματικό κανάλι: (α) της 5ης Απριλίου και (β) 7ης Μαΐου 2015 δείχνει τα επίπεδα κάλυψης χιονιού πριν και μετά το σεισμό του Νεπάλ.
Δημιουργήθηκαν γραφήματα για την ανίχνευση μη φυσιολογικών τιμών LST με την εκτίμηση των μέγιστων και ελάχιστων αποκλίσεων τους από τη μέση τιμή σε μη σεισμικά χρόνια σε μια συγκεκριμένη ημέρα (Εικόνα 3). Στην περίπτωση του Νεπάλ οι κατηγορίες κάλυψης γης όχι χιόνι, λίμνη, και λίμνη πάγου δεν παρουσιάζουν ανώμαλα σήματα (Εικ. 1α). Ωστόσο, η χιονοκάλυψη αποδείχθηκε να είναι πιο ευαίσθητη στην προ-σεισμού ανωμαλία και έδειξε ανώμαλα σήματα στις 12 Απριλίου 2 εβδομάδες πριν από τον σεισμό. Το παρατηρούμενο σήμα ήταν αρκετά υψηλότερο από το μέγιστη απόκλιση από την μέση τιμή. Η παρουσία αυτών των ανώμαλων σημάτων εδραιώθηκε περαιτέρω με παρατηρήσεις για τη Χιλή (Εικ. 1β) και το Αφγανιστάν (Εικ. 1γ). Στην περίπτωση της Χιλής, μια εξαιρετικά μεγάλη απόκλιση από τη μέση τιμή (~ 15 Κ) παρατηρήθηκε για χιονοκαλύψεις 2 ημέρες πριν από το σεισμό. Η έναρξη ή επέκταση αυτής της ανωμαλίας ήταν ασαφής, λόγω της παρουσίας σύννεφου πάνω από τα χιονισμένα pixels πριν και μετά από αυτή την ανωμαλία. Για το σεισμό στο Αφγανιστάν συνεχή δεδομένα χωρίς σύννεφα ήταν διαθέσιμα για τις τέσσερις κατηγορίες κάλυψης γης καθ 'όλη τη διάρκεια της περιόδου παρατήρησης. Ενώ οι κατηγορίες κάλυψης μη χιονισμένη, η λίμνη και η λίμνη με πάγο έδειξε ανωμαλίες για μόνο μία ή δύο ημέρες, η χιονοκάλυψη έδειξε για τέσσερις ημέρες μέσα στις δύο εβδομάδες πριν από τον σεισμό.Το πλάτος αυτών των ανώμαλων σημάτων ήταν επίσης σημαντικά υψηλότερο από ό,τι η μέγιστη απόκλιση (φθάνοντας ~ 3 Κ) στην περίπτωση των χιονισμένων περιοχών.
Εικόνα 1. LST αποκλίσεις από το μέσο όρο για τους σεισμούς (α) στο Νεπάλ, (β) στη Χιλή, και (γ) στο Αφγανιστάν. Η διακεκομμένη κόκκινη έλλειψη σηματοδοτεί το υψηλότερο LST ανωμαλία πριν από το σεισμό, και η διακεκομμένη κόκκινη γραμμή σηματοδοτεί την ημέρα του σεισμού. Λίμνη πάγου ήταν απούσα στην περίπτωση του σεισμού της Χιλής.
