Η καθυστέρηση στη δημιουργία πάγων της Αρκτικής...
Από RemoteSensing Wiki
Η καθυστέρηση στη δημιουργία των πάγων της Αρκτικής συνδέεται με την πρώιμη απώλεια
θαλάσσιου πάγου το καλοκαίρι : στοιχεία από δορυφορικές παρατηρήσεις
Πρωτότυπος Τίτλος:Delay in Arctic Sea Ice Freeze – up Linked to Early Summer Sea Ice Loss : Evidence from Satellite Observations
Συγγραφείς:Lei Zheng , Xiao Chreng , Zhuoqi Chen and Qi Liang
Δημοσιεύτηκε:MPDI remote sensing 2021,13,2162 School of Geospatial Engineering andScience. Sun Yat-sen University and Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory, Zhuhai 519082, China University Corporation for Polar Research. Beijing 100875 China
Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: https://www.mdpi.com/2072-4292/13/11/2162
Λέξεις – Κλειδιά:Αρκτική τηλεπισκόπηση, απώλεια θαλάσσιου πάγου, χρόνος τήξης , ανατροφοδότηση πάγου ,ice albedo=λευκαύγεια πάγου Η λευκαύγεια είναι το μέτρο της ανακλαστικότητας μιας επιφάνειας ή ενός σώματος.
Εισαγωγή
Οι πρόσφατες αλλαγές στους θαλάσσιους πάγους της Αρκτικής έχουν προσελκύσει την έντονη
προσοχή των ερευνητικών κοινοτήτων και των κυβερνητικών οργανισμών, καθώς η έκταση των
θαλάσσιων πάγων φτάνει συχνά στο ελάχιστο (επίπεδο ρεκόρ). Η Αρκτική έχει θερμανθεί με ρυθμούς
περίπου δύο φορές μεγαλύτερους από ότι τα χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη, με μείωση του πάχους
των πάγων και αύξηση της ταχύτητας μετακίνησης τους. Το λιώσιμο των θαλάσσιων πάγων
επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την ηλιακή ακτινοβολία που απορροφάται από το σύστημα πάγου-
ωκεανού, το οποίο επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τον χρόνο του επιφανειακού λιωσίματος.
Η παρούσα μελέτη έχει δύο κυρίους στόχους (1) να εξετάσει την απόδοση της πρόβλεψης του
ελάχιστου θαλάσσιου πάγου του καλοκαιριού από την έναρξη της εαρινής τήξης του χιονιού και (2) να
διερευνήσει τη σχέση μεταξύ της εξέλιξης του θαλάσσιου πάγου του καλοκαιριού και της
φθινοπωρινής ψύξης. Οι σχέσεις αυτές διερευνώνται στην Αρκτική και στις υποπεριοχές της ,
εξετάζοντας συσχετίσεις και ικανότητες πρόβλεψης με τη βοήθεια δορυφορικών καταγραφών
κλιματικών δεδομένων.
Υλικά και μέθοδοι Ο χρόνος λιωσίματος των πάγων (ως προϊόν) της Αρκτικής που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη ανακτάται από τη θερμοκρασία φωτεινότητας πολυκάναλων διαστημικών ραδιομέτρων, συμπεριλαμβανομένου του πολυκάναλου μικροκυματικού ραδιομέτρου σάρωσης Nimbus-7 (SSMR) και του ειδικού αισθητήρα μικροκυμάτων.(SSM/1).Το προϊόν περιλαμβάνει τη πρώιμη έναρξη τήξης , τη συνεχή τήξη των πάγων με τιμές από την 75η μέρα έως την 210η μέρα του έτους, καθώς και τη πρώιμη έναρξη της ψύξης και τη συνεχή ψύξη για το υπόλοιπο της χειμερινής περιόδου. Ο χρόνος τήξης έχει εκτιμηθεί με βάση αλγόριθμους ή αισθητήρες (σχεδασόμετρο και ραντάρ ). Το προϊόν που χρησιμοποιήθηκε στη παρούσα μελέτη είναι το μόνο που περιλαμβάνει την έναρξη των διαφόρων σταδίων τήξης σε ολόκληρη την Αρκτική, επιτρέποντας μια ολοκληρωμένη εξέταση των συνδέσεων μεταξύ της εξέλιξης των θαλάσσιων πάγων και του χρόνου τήξης. Οι Marcus (2019) δημιούργησαν το προϊόν χρονικού προσδιορισμού της τήξης των θαλάσσιων πάγων με βάση το προϊόν συγκέντρωσης θαλάσσιου πάγου (SIC) της NASA Team που αναπτύχθηκε από το Goddard Space Flight Center. Το προϊόν αυτό χρησιμοποιείται επίσης στη διερεύνηση της μεταβλητότητας των θαλάσσιων πάγων για λόγους συνοχής. Η μηνιαία έκταση των θαλάσσιων πάγων της Αρκτικής (SIA) και η έκταση των θαλάσσιων πάγων (SIE) υπολογίζονται με βάση το προϊόν SIC της NASA Team. Ο (SIE) υπολογίζεται αθροίζοντας την περιοχή με (SIC) πάνω από 15%. Ο (SIA) ορίζεται ως η συνολική έκταση που καλύπτεται από θαλάσσιο πάγο, η οποία αντιστοιχεί στο άθροισμα της έκτασης κάθε εικονοστοιχείου πολλαπλασιασμένη με το (SIC). Οι διαστημικοί ραδιομετρητές δεν απεικονίζουν μια κυκλική περιοχή πάνω από το Βόρειο Πόλο λόγω της κλίσης της τροχιάς (που αποκαλείται “τρύπα του Αρκτικού Πόλου”). Η τρύπα του Αρκτικού πόλου θεωρείται ότι καλύπτεται από πάγο και περιλαμβάνεται στον υπολογισμό SIE , ενώ δε λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό SIA. Ο AVHRR Polar Pathfinder (APP-x) χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των αλλαγών στην επιφανειακή λευκαύγεια του θαλάσσιου πάγου, την ακτινοβολία και τη θερμοκρασία της επιφάνειας κατά τις περιόδους τήξης. Το σύνολο των δεδομένων παρέχει δύο φορές την ημέρα δορυφορικές εκτιμήσεις των ροών ακτινοβολίας, των ιδιοτήτων των νεφών και των επιφανειακών χαρακτηριστικών στι ς πολικές περιοχές από το 1982 , διευκολύνοντας την εξέταση των τάσεων και των αλληλεπιδράσεων εντός των κλιματικών συστημάτων της Αρκτικής. Αυτές οι κλιματικές παράμετροι εκτιμώνται με βάση τις δορυφορικές ανακλάσεις ,τις θερμοκρασίες φωτεινότητας, το χρόνο λήψης και τις παραμέτρους των αισθητήρων καθώς και τις ατμοσφαιρικές μετρήσεις.( NASA) Για να ποσοτικοποιήσουμε τις σχέσεις μεταξύ του χρόνου τήξης των θαλάσσιων πάγων και την εξέλιξη τους , υπολογίζουμε τις συσχετίσεις μεταξύ της έναρξης /απόψυξης της τήξης των θαλάσσιων πάγων της Αρκτικής και της μηνιαίας SIA /SIE το καλοκαίρι για ολόκληρη την Αρκτική και τις υποπεριοχές της κατά τη διάρκεια των δορυφορικών δεδομένων. (1979-2018). Αρχικά υπολογίζονται οι μηνιαίοι θερινοί μέσοι όροι APP-x για κάθε έτος .Ένα αρκετά μεγάλο ποσοστό ασυνέχειας των δεδομένων υπάρχει στη πολική τρύπα της Αρκτικής λόγω της διασταυρούμενης πλατφόρμας και στην οριακή ζώνη θαλάσσιου πάγου λόγω της διαχρονικής μεταβλητότητας του. Ο χρόνος τήξης των θαλάσσιων πάγων, η λευκαύγεια τους, η ακτινοβολία και η θερμοκρασία της επιφάνειας των είναι δεδομένα της ετήσιας καταγραφής της περιοχής. Χρησιμοποιείται ένα μοντέλο γραμμικής εξίσωσης για να εξεταστεί η ικανότητα πρόβλεψης μεταξύ της κάλυψης του θαλάσσιου πάγου και του χρόνου τήξης : Y (y) = a + bX(y) + ε(y) όπου το y υποδηλώνει το χρόνο (έτος) το a και b με βάση την προσαρμογή ελαχίστων τετραγλωνων και το ε είναι το υπόλοιπο ή το σφάλμα. Η ικανότητα πρόβλεψης (s) μετράται ως εξής : <math>S = 1- σf 2 / σr 2</math> όπου σf 2 και σr 2 η διακύμανση του σφάλματος και της προβλεπόμενης μεταβλητής αντίστοιχα.
Αποτελέσματα- Συμπεράσματα Η παρούσα εργασία εξετάζει τις σχέσεις μεταξύ του χρόνου τήξης της Αρκτικής και της κατάστασης των θερινών θαλάσσιων πάγων , χρησιμοποιώντας χρονοσειρές μετρήσεων 40 ετών που δημιουργήθηκαν από παθητικές παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης μικροκυμάτων. Τόσο η επιφάνεια όσο και η έκταση του θαλάσσιου πάγου της Αρκτικής έχουν μειωθεί ραγδαία καθ’ όλη τη διάρκεια της περιόδους τήξης , συνοδευόμενη από σημαντική επιμήκυνση της περιόδου τήξης , η οποία κυριαρχείται από την καθυστέρηση της φθινοπωρινής ψύξης. Τα έτη με ρεκόρ χαμηλότερων ελάχιστων πάγων χαρακτηρίζονται επίσης από την πιο πρόσφατη έναρξη ψύξης. Οι θαλάσσιοι πάγοι στις θάλασσες Ανατολική Σιβηρία, Laptev, Chukchi και Beaufort παρουσίασαν την ταχύτερη μείωση της κάλυψης θαλάσσιου πάγου και σημαντική καθυστέρηση στην έναρξη της φθινοπωρινής ωύξης λόγω αυξημένης απορρόφησης ηλιακής ακτινοβολίας ως συνέπεια της απώλειας θαλάσσιου πάγουαπό τις αρχές του καλοκαιριού. Η παρούσα μελέτη παρουσιάζει στοιχεία από τη πλευρά της τηλεπισκόπησης.
