H THΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 11:55, 3 Μαρτίου 2010

1. Αντικείμενο Εφαρμογής: H THΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

2. Είδη Δορυφόρων, Δεκτών και Καναλιών:

• Το πιο κατάλληλο μήκος κύματος για το διαχωρισμό στεριάς από καθαρό νερό είναι το εγγύς και μέσο υπέρυθρο 740 - 2,500 nm. Όπως φαίνεται και στις ΕΙΚΟΝΕΣ 1, 2 στις εγγύς και μέσες υπέρυθρες περιοχές του φάσματος τα υδάτινα σώματα φαίνονται πολύ σκούρα, ακόμα κ μαύρα επειδή απορροφούν σχεδόν όλη την προσπίπτουσα ενέργεια ειδικά όταν πρόκειται για πολύ βαθιά και καθαρά νερά με μικρή περιεκτικότητα σε αιωρούμενα σωματίδια ή σε οργανική ύλη. Στις ΕΙΚΟΝΕΣ 3, 4, 5 παρουσιάζεται η διεισδυτικότητα του πράσινου, κόκκινου και εγγύς υπέρυθρου καναλιού στα υδάτινα σώματα. Από τις εικόνες συμπεραίνουμε ότι πράγματι στο εγγύς υπέρυθρο το νερό παρουσιάζει μεγάλη απορρόφηση.

• Το βέλτιστο κανάλι για την εξαγωγή βαθυμετρικής πληροφορίας είναι στα 480nm. Το κανάλι του Landsat για τη διείσδυση του νερού είναι στα 0.45-0.52μm. Η μέθοδος αυτή για να είναι αποτελεσματική θα πρέπει το νερό να μην περιέχει ανόργανα ή οργανικά στοιχεία. Τα περισσότερα βαθυμετρικά διαγράμματα δημιουργούνται με δεδομένα από ενεργητικούς δέκτες sonar.

• Από τα δορυφορικά δεδομένα μπορούμε να πάρουμε πληροφορίες για το είδος των αιωρούμενων σωματιδίων στο τμήμα 580-690nm και για την ποσότητά τους στο εγγύς υπέρυθρο 714-880nm.

• Μία τηλεπισκοπική μέθοδος υπολογισμού της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης αποτελείται από τον υπολογισμό της επιφανειακής βιομάζας για τους βαθείς ωκεανούς, όπου υπάρχει μικρός κίνδυνος μόλυνσης από ανόργανα αιωρούμενα σωματίδια. Η εξίσωση που περιγράφει τη σχέση μεταξύ των φασματικών καναλιών και της συγκέντρωσης ωκεάνιας χλωροφύλλης δίνεται παρακάτω: Chl = x [L(λ1)/L(λ2)]y όπου L(λ1) και L(λ2) είναι οι ακτινοβολίες που καταγράφει ο κάθε δέκτης και τα x και y είναι εμπειρικές σταθερές. Οι πιο σημαντικοί αλγόριθμοι του SeaWiFS χρησιμοποιούν τους λόγους 443/555 nm και 490/555 nm. Στην ΕΙΚΟΝΑ 6 φαίνεται η κατανομή της χλωροφύλλης-α έτσι όπως προέκυψε από τα δεδομένα SeaWiFS.

• Για τη μελέτη της επιφανειακής θερμοκρασίας χρησιμοποιούνται θερμικοί δέκτες οι οποίοι παίρνουν μετρήσεις και τις πρωινές και τις βραδινές ώρες. Τα υδάτινα σώματα μεταδίδουν θερμότητα με ρεύματα και γι’ αυτό η θερμική ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί εκατοντάδες μέτρα στο εσωτερικό του. Το φαινόμενο αυτό είναι υπεύθυνο για την ομοιομορφία η οποία παρατηρείται στην επιφανειακή θερμοκρασία των υδάτινων σωμάτων μεταξύ των πρωινών και βραδινών ωρών δηλαδή την υψηλή θερμοκρασιακή αδράνεια. Ο συντελεστής εκπομπής ενέργειας του νερού είναι κοντά στο 1 και γι’ αυτό μπορούμε να λάβουμε σχετικά ακριβείς μετρήσεις για την επιφανειακή του θερμοκρασία. Όμως οι θερμικοί υπέρυθροι δέκτες δεν μπορούν να ανιχνεύσουν τη σημαντική διαφορά στη θερμοκρασία που υπάρχει αμέσως μετά το επιφανειακό στρώμα νερού του υδάτινου σώματος. Κυριότεροι δέκτες για θερμικές εφαρμογές είναι οι NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer (με διακριτική χωρική ικανότητα 1x1km) και NOAA Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES). Στις ΕΙΚΟΝΕΣ 7,8 φαίνονται εικόνες του NOAA AVHRR από το υπέρυθρο κανάλι του.

• Η Τηλεπισκόπηση δίνει δύο μεθόδους για τη μελέτη των ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων: Α) Η φωτεινότητα της ανακλώμενης ηλιακής ακτινοβολίας στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο τμήμα του φάσματος αποτελεί ένδειξη για την πυκνότητα των σύννεφων και συνεπώς για την πιθανότητα να φέρουν βροχή. Β) Η θερμοκρασία στο ψηλότερο σημείο των σύννεφων επίσης αποτελεί ένδειξη για την εκτίμηση των ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων. Όσο πιο ψυχρές οι κορυφές των σύννεφων, τόσο μεγαλύτερη η πιθανότητα κατακρήμνισης. Για τέτοιου είδους εφαρμογές χρησιμοποιείται η longwave ακτινοβολία από το δέκτη AVHRR και ο δείκτης κατακρημνίσεων (GPI) που προκύπτει από τα θερμικά υπέρυθρα δεδομένα του GOES (τα εικονοστοιχεία ταξινομούνται ως «με πιθανότητα βροχής» για T>235K). Για την εκτίμηση της βροχόπτωσης εκτοξεύθηκε ο Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), ο οποίος περιέχει πέντε όργανα:

1. Ραντάρ κατακρημνίσεων με 3D κατανομή της βροχόπτωσης και χωρική δ.ι. 4.3km 2. Μικροκυματικός δέκτης (TMI) για ποσοτικές πληροφορίες που αφορούν στη βροχόπτωση. 3. Σκάνερ καταγραφής στο ορατό και υπέρυθρο τμήμα του φάσματος (VIRS) για την κάλυψη των σύννεφων, το είδος και τη θερμοκρασία τους. 4. Δέκτης για την απόκτηση εικόνων από κεραυνούς (LIS) 5. Σύστημα μέτρησης της ανακλώμενης από τα σύννεφα και την επιφάνεια της Γης ενέργειας (CERES)

Η ΕΙΚΟΝΑ 9 προήλθε από τον TMI

• Επειδή υπάρχει μεγάλη ποικιλία στα είδη σύννεφων, στα ύψη τους, στην περιεκτικότητά τους σε υδρατμούς καθώς και στην τοποθεσία τους οι επιδράσεις τους στο παγκόσμιο κλίμα είναι δύσκολο να προσδιοριστούν. Οι δέκτες που χρησιμοποιούνται για τέτοιες μελέτες είναι ο GOES που συλλέγει στοιχεία την ημέρα και το EOS Terra Multi- angle Imaging Spectroradiometer με 9 γωνίες παρατήρησης, το οποίο συλλέγει στερεοσκοπικά δεδομένα επειδή τα σύννεφα δεν ανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία εξίσου καλά σε όλες τια διευθύνσεις. Οι ΕΙΚΟΝΕΣ 10,11 παρουσιάζουν το ορατό και υπέρυθρο κανάλι του GOES.

• Μπορούμε να ανιχνεύσουμε τους υδρατμούς με την καταγραφή σε κανάλια απορρόφησης υδρατμών. Το πιο συνηθισμένο κανάλι είναι κοντά στα 6.7 μm. Το χιόνι είναι πιο φωτεινό από τη βλάστηση, το έδαφος και το νερό. Αν σε μία εικόνα υπάρχει και χιόνι και σύννεφα τότε μπορούμε να μελετήσουμε τα φαινόμενα αυτά στο μέσο υπέρυθρο κανάλι της εικόνας. Οι πιο συνηθισμένοι δέκτες είναι οι Landsat TM5 (1.55-1.75μm) και SPOT 4. Με το πέρασμα του χρόνου το χιόνι παρουσιάζει χαμηλότερη ανακλαστικότητα στο υπέρυθρο τμήμα.

ΠΡΩΤΟΤΥΠΟ ΚΕΙΜΕΝΟ

REMOTE SENSING OF WATER

JENSEN Carolina Distinguished Professor Department of Geography University of South Carolina Columbia, South Carolina 29208 jrjensen@sc.edu