Climate change and glacier retreat in northern Tien Shan (Kazakhstan/Kyrgyzstan) using remote sensing data

Σε αυτό το άρθρο παρουσιάζεται η ανάλυση υετικών και θερμοκρασιακών τάσεων  καθώς και μία έρευνα μεταβολών σε παγετώνες στο βόρειο Tien Shan, με την χρήση Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων (GIS). Η τρέχουσα κατάσταση των παγετώνων της περιοχής  προέκυψε με την χρήση του λόγου των καναλιών TM4/TM5 από λήψεις δορυφόρου LandSat ETM του έτους 1999 επιτιθέμενου σε ψηφιακό μοντέλο υψομέτρων (DEM) των προγραμμάτων SRTM-3 και ASTER. Τα μετρημένα μεγέθη παγετώνων συγκρίνονται με αυτά του Σοβιετικού Καταλόγου Παγετώνων (UdSSR, Academica Nauk, 1966-1983) για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την διαχρονική εξέλιξή τους.

Στα εισαγωγικά κεφάλαια του άρθρου γίνεται αναφορά στην αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας του αέρα κατά την διάρκεια του 20ου αιώνα και στο χαρακτηριστικό των παγετώνων να λειτουργούν σαν ιδιαίτερα ευαίσθητοι δείκτες στην άνοδο της θερμοκρασίας. Στην περιοχή  του βόρειου Tien Shan οι εναλλαγές του κλίματος σε μικρές αποστάσεις χάρη στο πολυσχιδές του αναγλύφου κάνουν την περιοχή κατάλληλη για μία μελέτη πολλών παραγόντων επίδρασης σε παγετώνες.

Για την γρήγορη και εύκολη μελέτη των παγετώνων προτείνονται  τα δορυφορικά δεδομένα όπως υποδεικνύει και η διεθνής κοινοπραξία GLIMS (Παγκόσμιες Μετρήσεις Γήινων Πάγων από το Διάστημα). Αναφέρεται ο αισθητήρας ASTER καθώς και ένας περαιτέρω σκοπός της έρευνας, οποίος είναι να αξιολογηθούν οι αιτίες και οι επιπτώσεις στο ανθρώπινο περιβάλλον των παγετώνων.

Στην περιοχή μελέτης περιλαμβάνονται τα υψηλά όρη Zailiyskiy και Kungey Alatau, στα σύνορα μεταξύ Καζακστάν και Κιργιστάν, με ελάχιστο υψόμετρο 800m και μέγιστο σχεδόν 5000m. Οι βόρειες περιοχές χαρακτηρίζονται σημαντικά πιο υγρές λόγω της πρόσκρουσης βόρειων αέριων μαζών στο ορογενές. Αναφέρεται το ελάχιστο βροχοπτώσεων για τον χειμώνα λόγω της επίδρασης του Σιβηρικού Αντικυκλώνα στην περιοχή και το μέγιστο την άνοιξη για τους βόρειους πρόποδες των προαναφερθέντων ορέων. Μετρήσεις μέσης ετήσιας θερμοκρασίας αέρα δίνουν 9ᵒC για υψόμετρα 850m 6.5ᵒC  για την λίμνη Issyk-Kul στα 1608m και -4ᵒC για τον σταθμό του παγετώνα Tuyuksu σε υψόμετρο 3434m.

Προηγούμενες έρευνες έχουν καταλήξει σε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 0.02ᵒΚ/y για την περίοδο 1879-1996 στους πρόποδες και 0.01ᵒΚ/y για τις ψηλότερες περιοχές για την περίοδο 1937-1996. Αναφέρεται η υποχώρηση μεγάλου αριθμού  παγετώνων από το τέλος της Μικρής Παγετώδους Περιόδου ενώ μόνο τρεις από τους 210 αναφέρονται να έχουν μεγαλώσει και 30 έχουν παραμείνει περίπου στο ίδιο μέγεθος. Αναφέρεται ακόμη η μείωση της έκτασης των παγετώνων κατά 29.2% και η μείωση του όγκου κατά 32.2%.

Για την ανάλυση του κλίματος μελετήθηκαν 16 χρονοσειρές θερμοκρασίας και υετού, οι οποίες ελέγχθηκαν για ανομοιογένειες και αναλύθηκε η συμμεταβλητότητα τους με σκοπό την συμπλήρωση  των μικρότερων σειρών με προσεγγιστικά δεδομένα από τις μεγαλύτερες. Για τον λόγο αυτό η περιοχή μελέτης χωρίστηκε σε 4 υποπεριοχές. Επιπλέον υπολογίστηκαν μέσες τιμές ηλιακής ακτινοβολίας για κάθε περιοχή με σκοπό να αναλυθούν οι αιτίες των διαφορετικού μεγέθους μεταβολών ανάμεσα στους διάφορους μελετώμενους παγετώνες. Στην μελέτη αυτή ενσωματώθηκαν στοιχεία υψομέτρου από το προαναφερθέν DEM καθώς και στοιχεία για τις επιδράσεις των βουνών στα κατακρημνίσματα που δέχονται οι επιμέρους περιοχές.

Οι παγετώδεις καλύψεις  χαρτογραφήθηκαν με την χρήση μίας λήψης LandSat ETM+ από την 8/8/1999. Ο διαχωρισμός παγετωδών από μη παγετώδεις περιοχές έγινε με την χρήση του λόγου TM4/TM5. Επιπλέον βοήθεια για διευκρίνιση της κατάστασης έδωσε ο δείκτης NDVI. Δημιουργήθηκαν DEMs της περιοχής μελέτης από λήψεις του δορυφόρου ASTER (2000, 2001) με ανάλυση 30m με την χρήση του λογισμικού PCI Geomatica και τα κενά λόγω νεφοκάλυψης καλύφθηκαν με δεδομένα από το πρόγραμμα SRTM-3, τα οποία υπέστησαν επαναδειγματοληψία για να συμπέσουν με την ανάλυση των 30m που χρησιμοποιούνταν με την χρήση του λογισμικού SAGA. Για τον ακριβή προσδιορισμό του σχήματος των παγετώνων (ειδικά στις γλώσσες οι οποίες περιβάλλονται ή και καλύπτονται από θραύσματα) χρησιμοποιήθηκε η τεχνική του προσδιορισμού της καμπυλότητας του εδάφους, μέσω του DEM. Αξιολογήσεις της χρησιμοποιούμενης μεθόδου δίνουν σφάλματα της τάξης του 3%. Μελετήθηκαν συνολικά 150 παγετώνες από περιοχές με όλες τις δυνατές κλιματικές διακυμάνσεις και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα δεδομένα του Σοβιετικού Καταλόγου Παγετώνων (1955).

Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν μία σταθερή (με ενδιάμεσες αυξομειώσεις) αύξηση της θερμοκρασίας για τον τελευταίο αιώνα με εντονότερη την αύξηση από το 1980 και έπειτα. Όσον αφορά τα κατακρημνίσματα δεν μπόρεσε να προσδιορισθεί μία ομοιογενής τάση για όλη την περιοχή μελέτης με επιμέρους αυξήσεις και μειώσεις της τάξης των 10mm/y.

Ανάλογες της θερμοκρασιακής αύξησης είναι και οι υποχωρήσεις των παγετώνων με ιδιαίτερα μελετημένο παράδειγμα τον παγετώνα Tuyuksu. Αναφέρεται ότι τα αποτελέσματα συνάδουν με παλιότερες έρευνες στο γεγονός ότι οι παγετώδεις επιφάνειες αρχικά βυθιζόταν (έχαναν πάχος) και μετά το 1980 ξεκίνησε η υποχώρησή τους σε έκταση με αποτέλεσμα μεταξύ 1957 και 1999 ο παγετώνας Tuyuksu  να μειωθεί σε έκταση κατά 21%. Από σύγκριση των αποτελεσμάτων της δορυφορικής λήψης με τον χάρτη του 1958 (1/10.000 – διαφέρει κατά 5% από τις καταγραφές του SGI) προέκυψε μείωση της συνολικής παγετωνικής κάλυψης κατά 32,6%, με μεγαλύτερες μειώσεις σε κοιλάδες με κατεύθυνση Δ>Α, ενώ η ελάχιστη μείωση παρατηρήθηκε σε παγετώνα με βόρειο προσανατολισμό. Ανακαλύφθηκαν τέλος συσχετίσεις ανάμεσα στα καλοκαιρινά χιόνια και στους μικρότερους ρυθμούς μείωσης των παγετώνων σε περιοχές με ηπειρωτικού τύπου παγετώνες όπου το σύνολο των κατακρημνισμάτων συγκεντρώνεται στην καλοκαιρινή περίοδο.

Στα συμπεράσματα της έρευνας αναφέρεται η πιθανή σύνδεση της αύξησης της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας αέρα με την εξασθένιση του Σιβηρικού Αντικυκλώνα. Αναφέρεται επίσης ότι για την μείωση της έκτασης των παγετώνων ευθύνεται η θερμοκρασιακή αύξηση η οποία αντιστοιχίζεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες κατά το φθινόπωρο και τις αρχές του χειμώνα, η οποία συνεπάγεται διεύρυνση της περιόδου λιωσίματος των αποθηκευμένων ποσοτήτων χιονιού και πάγου. Τέλος συγκρίνεται η μείωση κατά 32% της συνολικής έκτασης των παγετώνων με την μικρότερη (23%) που χαρακτηρίζει την παραλίμνια περιοχή της λίμνης Issyk-Kul Ak Shirak και την επίσης μικρότερη μείωση (20%) της περιοχής των Άλπεων.

[Tobias Bolch, Climate change and glacier retreat in northern Tien Shan (Kazakhstan/Kyrgyzstan) using remote sensing data, Global and Planetary Change 56 (2007) 1–12]

[[category:Χαρτογράφηση γεωμορφών και ανάλυση τοπίου μέσω γεωμορφομετρικών παραμέτρων]]