Coastal coverage of ESA’ Sentinel-2 mission
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Coastal coverage of ESA’ Sentinel 2 mission
Συγγραφείς: Erwin W.J. Bergsma, Rafael Almar
Πηγή: ELSEVIER, Advances in Space Research, Volume 65, Issue 11, 1 June 2020, Pages 2636-2644
Link πρωτότυπης εργασίας: https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.03.001
Λέξεις-κλειδιά: Sentinel-2, παράκτιες περιοχές, δορυφορική παρακολούθηση
Aντικείμενο εφαρμογής
Η παρούσα επιστημονική μελέτη έχει ως αντικείμενο εφαρμογής τη παρακολούθηση της εξέλιξης της ακτογραμμής μέσω δορυφορικών παρατηρήσεων που προέρχονται από τον δορυφόρο Sentinel-2. Η παρατήρηση της ακτογραμμής προβάλλεται σε κλίμακα μεγάλης ανάλυσης, όπως ποτέ άλλοτε και με τη μέγιστη χρονική επανα-επισκεψιμότητα (σε καθημερινή βάση) «πάνω» από τις περιοχές ενδιαφέροντος σε όλο τον κόσμο.
Η αβεβαιότητα γύρω από το μέγεθος επίδρασης των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και της ωκεάνιας επιρροής στην θαλάσσια ακτογραμμή, αλλά και η ταυτόχρονη ραγδαία αλλαγή της θαλάσσιας γεωμορφολογίας ετησίως, έχει οδηγήσει πολλούς επιστήμονες στην παρακολούθηση αυτού του φαινομένου και στην εξεύρεση αποτελεσματικότερων μεθόδων παρατήρησης και παρακολούθησης της ακτογραμμής. Η παρούσα ανάλυση αξιολογεί τον τρόπο με τον οποίο η χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων που προέρχονται από τον Sentinel-2 δύναται να προσδώσει μέγιστα αποτελέσματα ακριβείας. Πρώτον, αξιολογεί τον χρόνο της επισκεψιμότητας του δορυφόρου πάνω από την ακτογραμμή ετησίως, προτείνει τρόπους ελαχιστοποίησης του ποσοστού νεφοκάλυψης στην παραγώμενη εικόνα, τις επικαλύψεις από τη τροχιά του δορυφόρου στην ακτή για κατασκευή Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους καθώς και τη πιθανότητα υπολογισμού μεταβολών στα διάφορα βάθυ της θαλάσσιας μάζας.
Μεθοδολογία
Στο στάδιο της μεθοδολογίας, αξιοποιήθηκαν ποικίλα δεδομένα. Πιο αναλυτικά, χρησιμοποιήθηκαν περιβαλλοντικά δεδομένα (ατμοσφαιρικά, κυματικής, παγκόσμιας θαλάσσιας ακτογραμμής), δεδομένα που πηγάζουν από τις λήψεις του Sentinel-2 και τέλος δεδομένα κρίσιμου βάθους ή «βάθους κλεισίματος» (έως ποιο βάθος είναι άξια υπολογισμού η βαθυμετρική ανάλυση).
Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα της παγκόσμιας ακτογραμμής της τάξης των 20χλμ της υπεράκτιας ζώνης και δεδομένα από το NaturalEarth (1:10 ανάλυση) για την εξαγωγή αποτελεσμάτων. Επιπλέον, κατά τη μεθοδολογία για την αποτύπωση της διαχρονικής εξέλιξης της ακτογραμμής, υποδιαιρέθηκε το σύνολο της παραθαλάσσιας ακτογραμμής σε 14140 σημεία στα οποία μελετήθηκε η μεταβολή της νεφοκάλυψης, του κύματος, του ύψους, της διεύθυνσης της κατά τη χρονική περίοδο 1993-2016. Στο παρόν έργο αξιοποιήθηκαν δεδομένα του δορυφόρου Sentinel-2 μέχρι τον Απρίλιο του 2019 και προέκυψαν 6118 λήψεις και 1.724.617 στοιχεία προς στατιστική επεξεργασία. Το «βάθος κλεισίματος» αναφέρεται στο βάθος εκείνο της υδάτινης μάζας κατά το οποίο δεν παρατηρείται μεταφορά ιζημάτων. Το κλίμα της εκάστοτε περιοχής και τα υποθαλάσσια ρεύματα καθορίζουν το «βάθος κλεισίματος». Το συγκεκριμένο μέγεθος ορίζεται σύμφωνα με την εξίσωση της εικόνας 2.
Αποτελέσματα-Συζήτηση
Για τη παράκτια ζώνη, το μέσο διάστημα επισκεψιμότητας του δορυφόρου υπολογίζεται ανά τη μεταβολή του γεωγραφικού πλάτους. Στα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη (>60 μοίρες) από τους πόλους, οι εικόνες ανακτήθηκαν σε καθημερινή βάση. Στο διάγραμμα που ακολουθεί, απεικονίζεται το διάστημα επίσκεψης του δορυφόρου Sentinel 2 (σε ημέρες), πάνω από την ακτογραμμή.
Στα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη αποδεικνύεται ότι το χρονικό διάστημα επανεξέτασης της παράκτιας ζώνης μειώνεται. Ο δορυφόρος Sentinel-2 έχει την ικανότητα να παρέχει στοιχεία της παγκόσμιας παράκτιας βαθυμετρίας, ιδίως στις ανοιχτές ακτές που εκτίθενται σε κύματα. Καθοριστικό ρόλο στην βέλτιστη αποτύπωση της παράκτιας μεταβολής που υφίστανται, παίζει το μειωμένο ποσοστό νεφοκάλυψης. Περιοχές κοντά στον Ισημερινό, δίνουν υψηλά ποσοστά νεφοκάλυψης όμως παράλληλα προσδίδουν υψηλές συχνότητες επίσκεψης του δορυφόρου για τη διεύρυνση της αλλαγής σε μια εικόνα χωρίς σύννεφα.
Η παρακολούθηση της παράκτιας διάβρωσης εξαρτάται άμεσα από την ικανότητα άντλησης της αναδυόμενης τοπογραφίας, της βαθυμετρίας της περιοχής μελέτης καθώς και από τις συνθήκες κυμάτων και θολότητας των υδάτων. Στη διαμόρφωση της εργασίας, παράμετροι όπως η νεφοκάλυψη και η εκτίμηση της βαθυμετρίας είναι αλληλένδετες. Το επόμενο διάγραμμα αποτυπώνει τον τρόπο επίδρασης των σύννεφων (10%), σε συνδυασμό με το «βάθος κλεισίματος» και τη συχνότητα λήψεων από το δορυφόρο.
Συμπεράσματα
Συμπερασματικά, η παρούσα ανάλυση δείχνει ότι ο δορυφόρος Sentinel-2 δύναται να παρέχει υψηλής ακρίβειας οπτικά δεδομένα γύρω από θέματα παράκτιας διάβρωσης. Σε σχέση με τις in-situ μεθόδους, η αξιοποίηση δορυφορικών παρατηρήσεων επιτρέπει τη διάκριση των κλιματικών επιπτώσεων μεγάλης κλίμακας και υψηλής ευκρίνειας. Ο δορυφόρος Sentinel-2 παρέχει πληροφορίες για τη παγκόσμια παράκτια βαθυμετρία, ιδίως σε ανοικτές ακτές. Σε προστατευόμενες περιοχές, η κάλυψη της βαθυμετρίας μέσω που μεταφράζεται σε κυματική αποτύπωση στα διάφορα κανάλια του δορυφόρου καθίσταται ιδιαίτερα δύσκολη. Σε αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιείται διαδικασία χρωματισμού των εν λόγω περιοχών. Κατά συνέπεια, προτείνεται ο συνδυασμός των βαθυμετρικών εκτιμήσεων σε παγκόσμια κλίμακα. Ο δορυφόρος Sentinel-2 έχει την ικανότητα να προσδώσει ικανοποιητικά αποτελέσματα γύρω από τις μεταβολές της ακτογραμμής, ενδεχομένως όχι τόσο ακριβή όσο τα αποτελέσματα της επιτόπιας εργασίας, ωστόσο πλεονεκτεί σε θέμα επαναληψιμότητας για τη παρακολούθηση της παγκόσμιας εποχιακής μορφολογικής εξέλιξης σε ασυναγώνιστες χωρικές κλίμακες.
