Εφαρμογή τηλεπισκόπησης για την έγκαιρη προειδοποίηση φυσικών μετεωρολογικών και υδρολογικών καταστροφών...

Από RemoteSensing Wiki

Εφαρμογή τηλεπισκόπησης για την έγκαιρη προειδοποίηση φυσικών μετεωρολογικών και υδρολογικών καταστροφών με σκοπό την παροχή ασφάλειας των μεταφορών στην Μαύρη θάλασσα στην Γεωργία

Πρωτότυπος τίτλος: Remote sensing for early warning of natural meteorological and hydrological disasters and provision of transportation safety over the Black Sea in Georgia

Συγγραφείς: G. Kordzakhiaa a*, L.Shengeliaa a*, G. Tvaurib b*, M. Tatishvilia a*, I. Mkurnalidzea a*

a* Institute of Hydrometeorology of Georgia, 150 D. Agmashenebeli Av., Tbilisi, 0112, Georgia

b* M. Nodia Geophysical Institute of Georgia, 1 Alesdidze St., Tbilisi, 0193, Georgia

Δημοσιεύθηκε: Procedia Social and Behavioral Sciences, 2011

Σύνδεσμος πρότυπου κειμένου: [1]

Λέξεις-Κλειδιά: Καταστροφές, Ασφάλεια μεταφορών, Δορυφόροι τηλεπισκόπησης, Μαύρη Θάλασσα

Εικόνα 1: TERRA/MODIS δορυφορικές εικόνες: α) χωρίς χιονοκάλυψη β) με χιόνι

Eικόνα 2: Το περίγραμμα της παράκτιας ζώνης της Γεωργίας σύμφωνα με δορυφορικά δεδομένα

Αντικείμενο Εφαρμογής

Ερευνήθηκε η αποτελεσματικότητα της χρήσης δορυφορικών πληροφοριών για την έγκαιρη προειδοποίηση από μετεωρολογικές και υδρολογικές καταστροφές και την παροχή ασφάλειας των μεταφορών στη Μαύρη Θάλασσα στη Γεωργία. Προσδιορίστηκαν οι θερμοκρασίες θαλάσσιας επιφάνειας μέσω δορυφορικών πληροφοριών και πραγματοποιήθηκε επαλήθευση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν με βάση διαδικασίες ποιοτικής αξιολόγησης.

Εισαγωγή

Η συχνότητα και η ένταση των φυσικών καταστροφών έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία δέκα χρόνια στη Γεωργία λόγω της κλιματικής αλλαγής. Διαπιστώνεται ότι το 80% των φυσικών καταστροφών, το 70% των ανθρώπινων ατυχημάτων και το 65% των οικονομικών απωλειών εξαρτώνται από τις καταστροφές που σχετίζονται με τον καιρό και το νερό. Ως εκ τούτου, ο εντοπισμός των φυσικών καταστροφών που σχετίζονται με τον καιρό και το νερό και η πρόβλεψή τους είναι εξαιρετικά σημαντική. Η χρήση των Δορυφορικών Τεχνολογιών έχει μεγάλη σημασία, καθώς:

• Οι δορυφόροι έχουν τη δυνατότητα να λαμβάνουν μετεωρολογικές και υδρολογικές πληροφορίες από ωκεανούς και δύσκολα προσπελάσιμες περιοχές της γης.
• Οι δορυφόροι αναγνωρίζουν γρήγορα τις φυσικές μετεωρολογικές και υδρολογικές καταστροφές και με αυτόν τρόπο προειδοποιούνται έγκαιρα οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής.

Μεθοδολογία-Ανάλυση

Ανάμεσα σε ένα μεγάλο αριθμό δορυφόρων που κινούνται σε πολική τροχιά επιλέχθηκαν οι πιο αποτελεσματικοί για την έγκαιρη προειδοποίηση καταστροφών χαρακτηριστικών στην Γεωργία. Η ανάλυση έδειξε ότι οι πιο σημαντικοί είναι οι: NOAA, TERRA, AQUA, LANDSAT, SPOT, ERS και RADARSAT. Οι αναλύσεις των δορυφορικών δεδομένων που προαναφέρθηκαν δείχνουν ότι η χρήση δορυφορικών πληροφοριών για το έδαφος της Γεωργίας είναι πιο αποτελεσματική στην έγκαιρη προειδοποίηση πλημμυρών, περιβαλλοντικών ατυχημάτων όπως πετρελαιοκηλίδων, πυρκαγιές δασών και παροχή ασφάλειας στη ναυτιλία. Ανάμεσα στις φυσικές καταστροφές οι πλημμύρες είναι το πιο διαδεδομένο φαινόμενο. Οι πληροφορίες τηλεπισκόπησης είναι αποτελεσματικές για τη διαχείριση των πλημμυρών και παρέχουν δυνατότητες για:

• Λεπτομερή χαρτογράφηση που απαιτείται για την προετοιμασία χαρτών εκτίμησης επικινδυνότητας.
• Παροχή υδρολογικών μοντέλων με αρχικές συνθήκες.
• Ποσοτική αξιολόγηση της κατάστασης του εδάφους.
• Μοντελοποίηση πλημμυρών μεγάλης κλίμακας για τον προσδιορισμό των περιοχών υψηλού κινδύνου.
• Δυνατότητα έγκαιρης προειδοποίησης.

Για την σωστή πρόβλεψη της πλημμύρας χρειάζονται δεδομένα κάλυψης χιονιού. Οι εικόνες κάλυψης γης με και χωρίς κάλυψη χιονιού από τον δορυφόρο TERRA / MODIS παρουσιάζονται στην Εικόνα 1. Ένα από τα μέτρα για την παροχή ασφάλειας στις μεταφορές στη θαλάσσια περιοχή είναι η επίτευξη προβλέψεων υψηλής ακρίβειας, ειδικά σε περίπτωση καταστροφών. Η επίτευξη επιτυχημένων προβλέψεων εξαρτάται από τα αρχικά δεδομένα της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας. Για τον προσδιορισμό αυτών των δεδομέων ήταν απαραίτητο ένα δίκτυο από υδρομετεωρολογικούς (ωκεανογραφικούς) σταθμούς που βρίσκονται στα Batumi, Kobuleti και Poti. Η έρευνα έδειξε ότι η χρήση των αισθητήρων AVHRR και MODIS ήταν η πιο αποτελεσματική, αλλά τα ληφθέντα δεδομένα χρειαζόντουσαν κάποια προσαρμογή και διόρθωση για να ελαχιστοποιηθούν τα αντίστοιχα σφάλματα. Αυτό πραγματοποιήθηκε εφαρμόζοντας βήμα προς βήμα ειδικές διαδικασίες ελέγχου ποιότητας /αξιολόγησης ποιότητας. Το πρώτο στάδιο ελέγχου αφορούσε σε επίπεδο των εικονοστοιχείων και το δεύτερο στάδιο σε επίπεδο δικτύου. Το κύριο στοιχείο της ανάλυσης ήταν ο εντοπισμός των ανωμαλιών και η απομάκρυνσή τους. Η ακρίβεια της θέσης είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχία του ελέγχου των δορυφορικών πληροφοριών. Για τη βελτίωση του περιγράμματος της παράκτιας ζώνης της Γεωργίας στη Μαύρη Θάλασσα, χρησιμοποιήθηκαν οι εικόνες αρχείου Landsat/ETM. Το περίγραμμα της παράκτιας ζώνης της Γεωργίας της Μαύρης Θάλασσας παρουσιάζεται στην Εικόνα 2. Με βάση την έρευνα η μεθοδολογία ελέγχου ποιότητας /αξιολόγησης ποιότητας συνοψίζεται ως εξής:

• Κατά τη διάρκεια των υπολογισμών εξαιρέθηκαν τα εικονοστοιχεία για τα οποία η γωνία ζενιθ του δορυφόρου ήταν μεγαλύτερη των 530 και η γωνία ζενίθ του Ηλίου ήταν μικρότερη των 10.

• Οι τιμές της επιφανειακής θερμοκρασίας στην Μαύρη Θάλασσα υπολογίσθηκαν με νυχτερινό αλγόριθμο, αν η γωνία ζενίθ του Ηλίου υπερβεί τις 7500 , και αντίστοιχα με ημερήσιο αλγόριθμο εάν η γωνία ζενίθ του Ηλίου είναι μικρότερη από 7500.

• Οι υπολογισθείσες τιμές της επιφανειακής θερμοκρασίας είναι αντιπροσωπευτικές και χρησιμοποιούνται για εκείνα τα εικονοστοιχεία όπου οι δείκτες νεφών ισοδυναμούν με το 0.

• Το περίγραμμα της Μαύρης Θάλασσας για δορυφόρους με ανάλυση 30 m ή λιγότερο θα πρέπει να είναι παρόμοιο με αυτό της Εικόνας 2 για την επίτευξη υψηλής ακρίβειας θέσης.

• Έλεγχος δορυφορικών δεδομένων που χαρακτηρίζονται ως ανεπαρκή εάν η απόκλιση των δορυφορικών υδρομετεωρολογικών δεδομένων τους είναι μεγαλύτερη από 3°C.

• Οι τιμές της επιφανειακής θερμοκρασίας της ακτής της Γεωργίας πρέπει να υπολογιστούν με πολυκαναλική μέθοδο για συγκεκριμένα εικονοστοιχεία των σταθμών Kobuleti και Poti.

Συμπεράσματα

Συμπερασματικά, από τη μεγάλη ποικιλία δορυφόρων παρατήρησης της Γης, η χρήση των δορυφόρων NOAA, AQUA, TERRA, LANDSAT και SPOT και των δορυφορικών συστημάτων RADARSAT και ERS είναι τα καταλληλότερα για την έγκαιρη προειδοποίηση των μετεωρολογικών και υδρολογικών καταστροφών που παρατηρούνται στην Γεωργία. Από όλες τις φυσικές καταστροφές που σχετίζονται με τις καιρικές συνθήκες και το νερό, η χρήση δορυφορικών δεδομένων είναι η πλέον αποτελεσματική για την έγκαιρη προειδοποίηση πλημμυρών, δασικών πυρκαγιών και για την παροχή ασφάλειας των μεταφορών στη Μαύρη Θάλασσα. Επιπλέον, οι καθιερωμένες διαδικασίες ελέγχου ποιότητας /αξιολόγησης ποιότητας είναι αποτελεσματικές για τη ρύθμιση και τη διόρθωση των δορυφορικών δεδομένων της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας στη Μαύρη Θάλασσα.