Υπολογισμός των επιπέδων του άνθρακα στις λίμνες με δέδομενα τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
.png)
.png)
.png)
Ο σκοπός της μελέτης: Η έρευνα σχετικά με το ποιά κλάσματα άνθρακα μιας λίμνης μπορούν να χαρτογραφηθούν μέσω τηλεπισκοπικών εφαρμογών. Σε αυτή την πιλοτική μελέτη έγινε προσπάθεια να εκτιμηθούν τόσο οι παράμετροι που έχουν άμεση επίπτωση στο χρώμα του νερού (όπως CDOM), όσο και τα χαρακτηριστικά που δεν έχουν γνωστή άμεση επίπτωση στο χρώμα του νερού (όπως PCO2). Ο δορυφορικός αισθητήρας που υπήρξε κατάλληλος και διαθέσιμος για τη συγκεκριμένη έρευνα ήταν ο MERIS. Ωστόσο, τα αποτελέσματα της έρευνας αφήνουν ανοιχτό το ενδεχόμενο μελλοντικής χρήσης του αισθητήρα OLCI που θα είναι συνέχεια του MERIS.
Παλαιοτερες έρευνες: Οι πρώτες προσπάθειες χαρτογράφησης λιμνών σε σχέση με την περιεκτικότητά τους σε άνθρακα με τη μέθοδο της τηλεπισκόπησης έχει γίνει ήδη κατά τη δεκαετία του 1980. Για παράδειγμα οι Vertucci & Likens (1989) εκτίμησαν την ποσότητα του διαλυμένου οργανικού άνθρακα (DOC) και την απορρόφηση στα 360 nm (CDOM) στις λίμνες Adirondack μέσω της ανακλαστικότητας που μετρήθηκε με φασματόμετρο από μια βάρκα. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτές τις παλαιότερες μελέτες ήταν οι :Landsat, Ali, και Hyperion, όμως δεν θεωρήθηκαν κατάλληλοι για την λειτουργική παρακολούθηση ή / και για μελέτες σε παγκόσμιο επίπεδο λόγω χαμηλής χωρικής και χρονικής κάλυψης και χαμηλής ραδιομετρικής ευαισθησίας. Αντίθετα, ο αισθητήρας MERIS προσφέρει παγκόσμια κάλυψη, υψηλή χρονική κάλυψη και επαρκή ραδιομετρική ευαισθησία και αποδείχτηκε οτι παράσχει αξιόπιστες εκτιμήσεις CDOM των βόρειων λιμνών.
Περιοχή Μελέτης: H μελέτη διεξήχθει σε δύο λίμνες της Σουηδίας τον Σεπτέμβριο του 2011. Οι περισσότερες από τις μετρήσεις διεξήχθησαν στη λίμνη Mälaren (Eικ. 1) ενώ ένας σταθμός δειγματοληψίας ήταν στη λίμνηTämnaren.
Μέθοδος: Χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικά δεδομένα πλήρους ανάλυσης από τον αισθητήρα MERIS (αρχείο CoastColour). Οι επί τόπου μετρήσεις ανακλαστικότητας έγιναν με φασματόμετρα Trios Ramses (φασματική περιοχή των 350 - 900 nm). Οι μετρήσεις των συντελεστών απορρόφησης, εξασθένισης και σκέδασης διεξήχθησαν επί τόπου με WetLabs AC-S, WetLabs ECO-VSF3, Wetlabs ECO-ΒΒ3 και ECO-VSF3 για τα οποία επιλέχθηκαν τα συμπληρωματικά μήκη κύματος για να καλύφθεί το ορατό τμήμα του φάσματος (ΒΒ3 412 nm, 595 nm και 715 nm; VSF3 460 nm, 532 nm και 660 nm). Τα αποτελέσματα των φασματικών μετρήσεων φαίνονται στην εικόνα 2. Τα κλάσματα του άνθρακα που μετρήθηκαν στο εργαστήριο είναι: διαλύμένος οργανικός άνθρακας (DOC), διαλυμένος ανόργανος άνθρακας (DIC), συνολικός οργανικός άνθρακας(TOC), συνολικός ανόργανος άνθρακας (TIC).
Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα για το CDOM από τον αισθητήρα MERIS δεν είναι κατάλληλα για την εκτίμηση του CDOM στις λίμνες Mälaren και Tämnaren και δεν ήταν μια καλή προσέγγιση για τη χαρτογράφηση των DOC και TOC από το διάστημα. Από την άλλη πλευρά ο συντελεστής συνολικής απορρόφησης του MERIS και μια αναλογία καναλιού πράσινο σε κόκκινο ήταν κατάλληλα για την εκτίμηση των CDOM, DOC και TOC της λίμνης από το διάστημα. Η στατιστική ανάλυση που πραγματοποιήθηκε με επιτόπια δεδομένα υποδηλώνει ότι ορισμένοι παράμετροι του άνθρακα συσχετίζονται με τις συγκεντρώσεις οπτικά ενεργών ουσιών των λιμνών. Για παράδειγμα ο διαλυμένος ανόργανος άνθρακας (DIC) συσχετίστηκε με τη χλωροφύλλη και υπήρξε ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του συνολικού συντελεστή απορρόφησης και του TOC καθώς και με το DOC. Αναλύοντας τις σχέσεις μεταξύ των αποτελεσμάτων του MERIS CoastColour και των επί τόπου μετρούμενων χαρακτηριστικών του άνθρακα στο νερό πρότεινε ότι μερικά απότελέσματα του MERIS, όπως ο δείκτης θολότητας, τα αιωρούμενα σωματίδια και οι συγκεντρώσεις χλωροφύλλης θα πρέπει να επιτρέπουν την εκτίμηση των παραμέτρων DIC, TIC και pCO2 του άνθρακα από το διάστημα στη λίμνη Mälaren ή / και στις δύο λίμνες. Παρόλο που οι συγκεντρώσεις των οπτικά ενεργών ουσιών και των κλασμάτων του άνθρακα από το CDOM έως και το PCO2 διαφέρουν σε σχετικά μεγάλο έυρος εξακολουθεί να υπάρχει μεγάλη ανάγκη να ελεγχθεί η εγκυρότητα αυτών των αποτελεσμάτων σε άλλους τύπους των λιμνών, για παράδειγμα σε ολιγοτροφικές και υπερτροφικές. Ο σχετικά μικρός αριθμός σταθμών δειγματοληψίας, δεν βοήθησε στη διεξαγωγή ισχυρών συμπερασμάτων σχετικά με την καταλληλότητα του OLCI για τη χαρτογράφηση διαφόρων παραμέτρων του άνθρακα σε λίμνες σε παγκόσμιο επίπεδο. Παρ 'όλα αυτά, τα αποτελέσματα της πιλοτικής μελέτης μας δείχνουν ότι είναι εφικτή η κτίμηση διαφόρων κλασμάτων του άνθρακα στις λίμνες από το διάστημα.
Πηγή: Estimating lake carbon fractions from remote sensing data
