Εκτίμηση θερμοκρασίας επιφάνειας νερού με Landsat 7 ETM + δεδομένα θερμικού υπέρυθρου με χρήση τη γενικευμένη μέθοδο ενός καναλιού

'''ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΝΕΡΟΥ LANDSAT 7 ETM + ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΥΠΕΡΥΘΡΟΥ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΝΟΣ ΚΑΝΑΛΙΟΥ: ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ EMBALSE DEL RIO TERCERO '''

'''Συγγραφείς: ''' Anabel Alejandra Lamaro (a), Alejandro Marinelarena (b,c), Sandra Edith Torrusio (d,e),
Silvia Estela Sala (a)

a) Departamento Cientı΄fico Ficologı΄a, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de la Plata, Paseo del Bosque s/n (1900), La
Plata, Argentina

b) Comisio΄ n Investigaciones Cientı΄ficas, Provincia de Buenos Aires, Argentina

c) Instituto de Limnologı΄a “R. Ringuelet”, Universidad Nacional de la Plata, CONICET, Argentina

d) Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de la Plata, Argentina

e) Comisio΄n Nacional de Actividades Espaciales, Argentina


'''Πηγή:''' [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117712006229]


'''Περίληψη:'''

Η παρακολούθηση της κατανομής θερμότητας στο νερό είναι θεμελιώδης για την κατανόηση της απόδοσης και της λειτουργίας των δεξαμενών και των λιμνών. Η θερμοκρασία των επιφανειακών υδάτων αποτελεί βασική παράμετρο της φυσικής των διεργασιών των υδάτινων συστημάτων, καθώς σχετίζεται στενά με τις ροές ενέργειας μέσω της αλληλεπίδρασης νερού-ατμόσφαιρας. Η τηλεπισκόπηση που εφαρμόζεται στις μελέτες ποιότητας των υδάτων στα εσωτερικά υδατικά σώματα είναι ένα ισχυρό εργαλείο το οποίο μπορεί να παράσχει πρόσθετες πληροφορίες που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με άλλα μέσα. Ο συνδυασμός καλής κάλυψης σε πραγματικό χρόνο, χωρικής ανάλυσης και ελεύθερης διαθεσιμότητας των δεδομένων καθιστά το σύστημα Landsat κατάλληλη εναλλακτική λύση. Σκοπός αυτής της μελέτης είναι η εφαρμογή του ενιαίου καναλιού (SCGM) που αναπτύχθηκε για την εκτίμηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του νερού από Landsat 7 ETM + σε θερμικές ζώνες. Θεωρούμε μια σταθερή τιμή εκπομπής νερού (0.9885) και συγκρίνουμε τα αποτελέσματα με την ακτινοβολία της κλασικής μεθόδου (RTM). Επιλέγουμε το Embalse del Rí'o Tercero (Co'rdoba, Αργεντινή) ως περιοχή μελέτης επειδή είναι μια δεξαμενή που επηρεάζεται από την έξοδο της ψυκτικού συστήματος πυρηνικού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, του οποίου η θερμότητα θα μπορούσε να επηρεάσει τη διανομή και τη βιοποικιλότητα της βιομάζας. Αυτά τα χαρακτηριστικά και η ύπαρξη μακροπρόθεσμων μελετών το καθιστά κατάλληλο χώρο για τη δοκιμή της μεθοδολογίας. Οι τιμές των εκτιμώμενων και παρατηρούμενων θερμοκρασιών της επιφάνειας του νερού που σημειώθηκαν από τις δύο μεθόδους συσχετίστηκαν εφαρμόζοντας ένα απλό μοντέλο παλινδρόμησης. Οι συντελεστές συσχέτισης ήταν σημαντικοί (R2: 0.9498 για τη μέθοδο SCGM και R2: 0.9584 για τη μέθοδο RTM) ενώ τα τυπικά σφάλματα τους ήταν αποδεκτά και στις δύο περιπτώσεις. Παρ 'όλα αυτά, Το SCGM θα μπορούσε να υπολογίσει μάλλον τις μικρές διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των τόπων σε συνάρτηση με τα αποτελέσματα που έχουν ληφθεί σε μετρήσεις πεδίου. Επιπλέον, έχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιεί μόνο τιμές ατμοσφαιρικών υδρατμών και μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικούς θερμικούς αισθητήρες χρησιμοποιώντας την ίδια εξίσωση και συντελεστές.

'''1. Εισαγωγή'''

Οι δεξαμενές κατασκευάζονται για διάφορους σκοπούς, όπως παροχή πόσιμου νερού, τον έλεγχο των πλημμυρών, την άρδευση ή την παραγωγή ενέργειας. Η θερμοκρασία του νερού στηρίζει τις περισσότερες από τις χημικές και βιοχημικές διεργασίες στα υδρόβια οικοσυστήματα. Η παρακολούθηση της κατανομής θερμότητας στο νερό είναι θεμελιώδη για την κατανόηση της απόδοσης και της λειτουργίας των δεξαμενών και των λιμνών κι επίσης σημαντική για τη διαχείριση της ποιότητας των υδάτων, τη χρήση γης, και υδρολογικές μελέτες. Για τα επιφανειακά νερά η θερμοκρασία είναι μια βασική παράμετρος στη φυσική του υδρόβιου δεδομένου και είναι στενά συνδεδεμένη με τις ροές μέσω της επίδρασης ύδατος-ατμόσφαιρας.

'''2. Στοιχεία και μέθοδοι '''

[[Εικόνα:Wiki_elli_44.jpg | thumb| right|Εικόνα 1]]

Τα κριτήρια για την επιλογή των εικόνων ήταν:

1) Υπάρχοντα δεδομένα σε ± 3 ημέρες για τις δορυφορικές διόδους.

2) Εικόνες από διαφορετικές εποχές για να βρεθούν οι διαφορές στη θερμοκρασία.

3) 0% νεφοκάλυψη όταν είναι δυνατόν.

4) Να μην υπάρχει έντονη βροχόπτωση πριν από την ημερομηνία της εικόνας για να ελαχιστοποιηθούν οι επιδράσεις των αλλαγών στις επιφάνειες νερού που διαταράσσουν τις εκτιμήσεις.


'''3.Αποτελέσματα'''

[[Εικόνα:Wiki_elli_45.jpg | thumb| right|Εικόνα 2]]

[[Εικόνα:Wiki_elli_46.jpg | thumb| right|Εικόνα 3]]

Οι τιμές των εκτιμώμενων και παρατηρούμενων θερμοκρασιών της επιφάνειας του νερού που προέκυψαν από τις δύο μεθόδους, συσχετίστηκαν εφαρμόζοντας ένα απλό μοντέλο παλινδρόμησης. Συσχέτιση οι συντελεστές ήταν σημαντικοί (R2: 0,9426 για τη μέθοδο SCGM και R2: 0,9584 για τη μέθοδο RTM), ενώ τα σφάλματα ήταν αποδεκτά και στις δύο περιπτώσεις (μέθοδος SCGM: RMS = 1.2250 και μέθοδος RTM: RMS = 1.0426). Και τα δυο τα μοντέλα έδειξαν πολύ καλή προσαρμογή, αν και το RTM ταιριάζει ελαφρώς καλύτερα.

'''4.Συμπεράσματα'''

Η θερμοκρασία επιφάνειας νερού στο Embalse del Río Tercero εκτιμήθηκε επαρκώς τόσο από τη μέθοδο ενός καναλιού όσο και από τη μέθοδο ακτινοβολίας. Παρ 'όλα αυτά, Το SCGM θα μπορούσε να υπολογίσει μάλλον μικρές διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των τόπων σε συνάρτηση με τα αποτελέσματα που αποκτήθηκαν στις μετρήσεις πεδίου. Συνεπώς, προκύπτει το συμπέρασμα ότι το SCGM είναι η πιο κατάλληλη μέθοδος για την παρακολούθηση της θερμότητας στη δεξαμενή χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες. Εκτός αυτού, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αυτή η μέθοδος έχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιεί μόνο τιμές ατμοσφαιρικού υδρατμού - που μπορεί εύκολα να ληφθεί - και μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικούς θερμικούς αισθητήρες χρησιμοποιώντας την ίδια εξίσωση και συντελεστές. Η εφαρμογή του SCG παρέχει ένα απλούστερο εργαλείο για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας της επιφάνειας του νερού σε αυτό το υδάτινο σώμα και διευρύνει τις δυνατότητες εφαρμογής σε άλλες εικόνες Landsat ή άλλους υπάρχοντες αισθητήρες.






 [[category: Υδάτινες Επιφάνειες]]