Επιπτώσεις του κλίματος και του υψομέτρου χρησιμοποιώντας τηλεπισκοπική ανίχνευση για την κάλυψη χιονιού στο Θιβετιανό Οροπέδιο.

Από RemoteSensing Wiki

Τίτλος άρθρου:Impact of climate and elevation on snow cover using integrated remote sensing snow products in Tibetan Plateau

Σύνδεσμος:https://doi.org/10.1016/j.rse.2016.12.028

Συγγραφείς: Xiaodong Huang , Jie Deng ,Wei Wang , Qisheng Feng , Tiangang Liang

Πηγή: Remote Sensing of Environment

Αντικείμενο Μελέτης

Η μελέτη αυτή παρουσιάζει μια συστηματική ανάλυση των επιπτώσεων της αλλαγής του κλίματος ως προς την κάλυψη του χιονιού στο οροπέδιο του Θιβέτ κατά την περίοδο 2001-2014, χρησιμοποιώντας δεδομένα MODIS καθημερινά χωρίς συνθήκες νέφωσης.Τα οικοσυστήματα του Θιβετιανού οροπεδίου είναι μεταξύ των πιο ευαίσθητων στην παγκόσμια κλιματική αλλαγή η οποία αλλάζει ραγδαία τις συνθήκες του σε περιοχές με εποχιακό χιόνι.Ακόμη η μεταβολή αυτή επηρεάζει την ατμοσφαιρική κυκλοφορία και τα καιρικά συστήματα στην Ανατολική Ασία,καθώς και το κλίμα στην Κίνα. Το χιόνι αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό της υδρολογίας και των λεκανών απορροής και επηρεάζει τις παροχές γλυκού νερού, τα επίπεδα των λιμνών, την γεωργία και την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι οι μεταβολές στο ύψος χιονιού σε όλο το Θιβέτ επηρεάζουν αρνητικά την καλοκαιρινή περίοδο και τις βροχοπτώσεις στον Ινδικό Ωκεανό. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να εξηγήσει τους λόγους των αλλαγών στην κάλυψη του χιονιού σε όλη το οροπέδιο του Θιβέτ με βάση την καθημερινή ολοκληρωμένη οπτική τηλεπισκόπηση των δεδομένων χιονιού και ανάλυση της κατάστασης του χιονιού κατά την περίοδο 2001-2014, με ψηφιακό μοντέλο υψομέτρου (DEM) και κλιματικά δεδομένα από μετεωρολογικούς σταθμούς.

Μεθοδολογία

Στην μεθοδολογία χρησιμοποιήθηκαν μέσες θερμοκρασίες από 106 σταθμούς που βρίσκονται σε υψόμετρα από 1285μ. έως 4850μ. σε διάστημα 14 χρόνων.Οι τρεις δείκτες ανάλυσης της χιονοκάλυψης είναι ο δείκτης περιοχής κάλυψης, ο δείκτης διάρκειας κάλυψης και ο δείκτης ισοδύναμου χιονιού νερού.Ο αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή αυτόν των δεδομένων αποτελείται από τέσσερα βήματα : 1) σύνθετες καθημερινές εικόνες χιονοκάλυψης που να διακρίνονται χιόνια,σύννεφα και έδαφος 2) ανάλυση εικόνων από διαδοχικές μέρες έτσι ώστε αν μια μέρα το εικονοστοιχείο εμφανίζεται ως σύννεφο και την άλλη ως χιόνι ή έδαφος να γίνεται χιόνι ή έδαφος. 3) τα εικονοστοιχεία του νέφους αναταξινομούνται χρησιμοποιόντας DEM δεδομένα 4) τα αποτελέσματα συνδυάζονται με AMSR-E SWE εργαλεία που αντιλαμβάνοντας την χιονοκάλυψη δίνουν αντίστοιχα τιμές χιόνι ή έδαφος. Η ακρίβεια ΄΄αντίληψης΄΄ στον εντοπισμό του χιονιού σε συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες φθάνει το 98,4% με χιόνι πάνω από 3εκ. Επιπλέον, δεδομένα DEM προήλθαν από το εθνικά συστήματα διανομής χωρικών δεδομένων. Τα στοιχεία αυτά δημιουργήθηκαν από κοινού από την Εθνική υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος και τις εθνικές υπηρεσίες απεικόνισης και χαρτογράφησης των Ηνωμένων Πολιτειών. Στην παρούσα έρευνα, τα DEM δεδομένα της Κίνας έχουν χωρική ανάλυση 90 μέτρων. Η απόλυτη (κάθετη) ακρίβεια των δεδομένων αυτών φάνηκε να ήταν καλύτερη από 16 μέτρα. Τα αρχικά δεδομένα DEM επαναλήφθηκαν με την μέθοδο παρεμβολής του πλησιέστερου γείτονα για να ληφθεί ένα DEM με χωρική διακριτική ικανότητα 500μ.

Συμπεράσματα

Στην εικόνα 1 απεικονίζεται η χωρική κατανομή του πολυετούς ετήσιου μέσου όρου SCD(δείκτης διάρκειας κάλυψης) πάνω από το Θιβετιανό οροπέδιο κατά την περίοδο 2001-2014. Ο περιοχές υψηλής SCD κατανέμονται κατά κύριο λόγο σε ορεινές περιοχές, όπως π.χ. Mt. Kunlun, Nyenchen Τhanglha, Qilian και τα Ιμαλάια. Περιοχές με χαμηλά SCD κατανέμονται κατά κύριο λόγο στο εσωτερικό του οροπεδίου και στην λεκάνη του Qaidam, η οποία βρίσκεται στα βόρειο του Θιβέτ. Έτσι, η κάλυψη χιονιού είναι εξαιρετικά άνισα κατανεμημένη σε όλο το οροπέδιο.

Στην εικόνα 2 φαίνεται ότι το SCD μειώθηκε στο 59,7% της περιοχής κατά τη διάρκεια των δεκατριών ετών, κυρίως στο νοτιοδυτικό και βόρειο Θιβέτ. Οι μειώσεις ήταν σημαντικές στο 13,6% της συνολικής έκτασης.Επιπλέον, η περιοχή με αυξανόμενη SCD αντιπροσώπευε 38,5% της συνολικής έκτασης και οι αυξήσεις ήταν σημαντικές σε 5,9%, ,οι περιοχές αυτές ήταν διάσπαρτες στο κεντρικό και νοτιοανατολικό τμήμα των ορεινών. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η SCD παρουσιάζει μειώμενη τάση σε όλη την πλειοψηφία του οροπεδίου. Για την περαιτέρω ανάλυση του μηχανισμού απόκρισης του χιονιού στο κλίμα πρέπει να κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ SCD και SWE(snow water equivalent) την ετήσια μέση χιονόπτωση, βροχόπτωση και θερμοκρασία. Πρώτον, αναλύσαμε τη σχέση μεταξύ αλλαγών στο SCD και της ετήσιας μέσης χιονόπτωσης, την βροχόπτωση και την θερμοκρασία σε επίπεδο εικονοστοιχείων χρησιμοποιώντας συσχέτιση μέσω του συντελεστής Pearson. Το SCD συσχετίστηκε σημαντικά με την χιονόπτωση στο 20,2% του Θιβετ ,19,8% της περιοχής έδειξε θετική συσχέτιση και το 0,4% παρουσίασε αρνητική συσχέτιση. Η SCD συσχετίστηκε σημαντικά με τις βροχοπτώσεις στο 4,6% του οροπεδίου περιοχή μελέτης, το 2,8% της περιοχής έδειξε αρνητικό και 1,8% έδειξαν θετική συσχέτιση.Η περιοχή με αρνητική συσχέτιση βρισκόταν κυρίως στο βόρειο περιθώριο και το νοτιοδυτικό, και η περιοχή με θετική συσχέτιση ήταν πρωτίστως στο κέντρο και στα βορειοδυτικά.