Forecasting wet-snow avalanche probability in mountainous terrain

Από RemoteSensing Wiki

Εικόνα 1: Wet-snow avalanche danger level maps are shown for Switzerland in 2.5 km grid cell resolution (in Swiss coordinates). (a) Derived from wet-snow avalanche probability maps based on three probability levels. (b) Most predicted avalanche probability level in each observation region. (c) Forecasted by the avalanche warning service in the morning (7 UTC). Black indicates areas without active avalanche observers or areas outside avalanche terrain. Red crosses show observed avalanches. The size of the crosses relate to the number of avalanches ranging from 1 to 17 on 4 March, to 12 on 5 March and to 37 on 6 March. On 6 March, there was no forecasted wet-snow avalanche danger.

Εικόνα 2: Daily mean of forecastedmeteorological variables for Switzerland on 6 March 2013 (in Swiss coordinates): (a) Surface air temperature Ta downscaled to a grid cell size of 2.5 km, (b) incident SWradiation (SW) downscaled and corrected for subgrid topography to a grid cell size of 2.5 km. Computedmean subgrid terrain parameters: (c) Slope angles (see details in Helbig and Löwe, 2012), (d) Sky view factors (cf. Helbig and Löwe, 2014) with a grid cell size of 2.5 km

Συγγραφείς: N. Helbig, A. van Herwijnen, T. Jonas

Πηγή:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X15001512 30/10/2015

Εισαγωγή

Η παρούσα μελέτη έχει ως στόχο την ανάπτυξη μιας μεθόδου πρόβλεψης υγρών χιονοστιβάδων διαφόρων μορφών, σε χωρικό επίπεδο αλλά και σε περίπλοκο τοπογραφικό ανάγλυφο. Γι’ αυτό το λόγο, δημιουργούνται χάρτες επικινδυνότητας χιονοστιβάδων, βασισμένοι σε μετεωρολογικές μεταβλητές και σε εδαφικές παραμέτρους συσχετίζοντας παλαιότερες χιονοστιβάδες στην Ελβετία. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο (DEM), καθημερινά δεδομένα παρατηρήσεων χιονοστιβάδων στο σύνολο των Ελβετικών Άλπεων, υψηλής ποιότητας δεδομένα παρατηρήσεων από ένα παρατηρητήριο στο Νταβός της Ελβετίας και έγιναν διορθώσεις σε σφάλματα τοπογραφικού περιεχομένου, τα οποία οφείλονταν στην ακτινοβολία βραχέων ραδιοκυμάτων (σκιάσεις, περιορισμένη κατοπτρική θέαση, αντανακλάσεις εδάφους).

Μέθοδοι και δεδομένα

Για την πρόγνωση υγρών χιονοστιβάδων, απαιτούνται μετεωρολογικά δεδομένα, χωρικά κατανεμημένα σε κλίμακες, οι οποίες να επιτρέπουν την επιχειρησιακή χρήση τους. Έτσι χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από το αριθμητικό μοντέλο πρόβλεψης καιρού COSMO-7. Οι κλίσεις στο τοπογραφικό ανάγλυφο μειώνονται σημαντικά σε ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο (DEM) όσο αυξάνεται το μέγεθος των κελιών υποπλέγματος. Γι’ αυτό και πραγματοποιήθηκαν κατάλληλες διορθώσεις μέσω παραμετροποιήσεων στην εισερχόμενη ακτινοβολία βραχέων κυμάτων. Η παραμετροποίηση αποτελείται από 3 κύρια βήματα:

1. Εισαγωγή των δεδομένων της εκάστοτε άμεσης και της διάχυτης στον ουρανό ακτινοβολίας.

2. Εισαγωγή των εδαφικών παραμέτρων.

3. Εισαγωγή δεδομένων σχετικά με την ανακλαστική ικανότητα των διάφορων επιφανειών (αλμπέντο).

Για την συσχέτιση της δημιουργίας χιονοστιβάδων με τις μετεωρολογικές μεταβλητές, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα φωτογραφίας από την καταγραφή χιονοστιβάδων στην τοποθεσία Ντόρφμπεργκ, στο Νταβός της Ελβετίας, καθώς και δεδομένα από τον μετεωρολογικό σταθμό, ο οποίος είναι εγκατεστημένος στην ίδια τοποθεσία. Για να ταυτοποιηθούν οι μετεωρολογικές μεταβλητές, οι οποίες σχετίζονται με τη δημιουργία υγρών χιονοστιβάδων, ακολουθήθηκε η προσέγγιση που περιγράφεται από τον Σλώτερ και χρησιμοποιεί το τεστ των δύο δειγμάτων των Κολμογκόροφ – Σμιρνόφ, για την αξιολόγηση των διαφορών μεταξύ ημερών με και χωρίς χιονοστιβάδες.

Αποτελέσματα

Οι χάρτες έδειξαν ό,τι μια απλή προσέγγιση λειτουργεί αρκετά καλά. Τυπικά μοντέλα, συσχετιζόμενα με το έδαφος αποτυπώθηκαν ξεκάθαρα και ακόμα και τα μεγάλης κλίμακας χωρικά μοτίβα ήταν ρεαλιστικά. Οι μέθοδοι, που ακολουθήθηκαν σ’ αυτή την έρευνα μπορούν έτσι, να αποτελέσουν ένα βήμα προς την αυτοματοποιημένη χωρική πρόγνωση υγρών χιονοστιβάδων, πάντα βασισμένη εν μέρει στην εμπειρία. Σε αυτή τη μελέτη βρέθηκε ό,τι χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις χιονοστιβάδων μιας συγκεκριμένης πλαγιάς, με ένα μικρό μόνο εύρος προσανατολισμού των κλίσεων, φαίνεται ικανό να παράγει χωρικούς χάρτες πλαγιών με διαφορετικούς περιορισμούς. Τέλος, προτείνεται η περεταίρω έρευνα για τη βελτιστοποίηση των χαρτών επικινδυνότητας, μέσω της συλλογής περισσότερων μετεωρολογικών δεδομένων σχετικών με την παρατήρηση των χιονοστιβάδων καθώς και με τη διερεύνηση διάφορετικών συνδυασμένων πιθανολογικών λειτουργιών.