Ο Ρόλος της Τηλεπισκόπησης για την πρόβλεψη και τον Προσδιορισμό των Επιπτώσεων της Παράκτιας Θύελλας

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 16:00, 9 Μαρτίου 2020

Ο Ρόλος της Τηλεπισκόπησης για την πρόβλεψη και τον Προσδιορισμό των Επιπτώσεων της Παράκτιας Θύελλας

Πρωτότυπος τίτλος: The Role of Remote Sensing in Predicting and Determining Coastal Storm Impacts

Εισαγωγή

Η μελέτη των τυφώνων λόγω της έντασης της καταιγίδας και των ανέμων είναι αναγκαία. Αυτή γίνεται κυρίως για τις παράκτιες περιοχές της Αμερικής, όπου σχεδόν κάθε χρόνο πλήττονται και οι ζημιές τίθενται ανυπολόγιστες. Η έμφαση που δίδεται είναι πριν το χτύπημα του τυφώνα, κατά τη διάρκεια και οι καταστροφές αφού προσκρουστεί στη στεριά. Ειδικότερα, πριν το χτύπημα, περιγράφεται η σημαντικότητα της τηλεπισκόπησης πάνω σε ένα μοντέλο πρόβλεψη του ύψους της καταιγίδας και της ταχύτητας του ανέμου, το SLOTH. Κατά τη διάρκεια της, το σύστημα τηλεπισκόπησης SAR, διαδραματίζει κύριο ρόλο στην παρακολούθηση κάθε χρονική στιγμή και σε πραγματικό χρόνο του τυφώνα. Μετά την έλευση του τυφώνα σε στέρεα εδάφη, η τηλεπισκόπηση χρησιμεύει στην αποτίμηση των ζημιών μέσω χωρικών αναλύσεων, στην ανίχνευση αλλαγής κάλυψης γης και στη λεπτομερή χαρτογράφηση της διάβρωσης μετά το πέρασμά του. Τέλος, αναλύεται η ειδική περίπτωση του τυφώνα Κατρίνα, στα προαναφερθέντα στάδια , και κυρίως στην αποτίμηση των ζημιών.

Εικόνα 1: Διαστημικές τεχνικές ανίχνευσης ωκεανών.

Εικόνα 2:

Εικόνα 3: Principles of operation of a LIDAR bathymeter. The water depth can be calculated from the travel time difference (t) between the surface (S1) and bottom (S2) pulse returns.

Εικόνα 4: Hurricane Katrina in the Gulf of Mexico (TRMM precipitation over VIRS; NASA, 2005).

Περιγραφή

Όπως προαναφέρθηκε, ο SLOTH(Sea, Lake and Overland Surges from Hurricanes), είναι ο καταλληλότερος δείκτης ώστε να δείξει ποιο είναι το ύψος του νερού σε μία συγκεκριμένη περιοχή καθώς και την ταχύτητα του ανέμου, δυναμικά μέσα στον χρόνο. Αυτό επιτυγχάνεται διότι είναι ένας αλγόριθμος ουσιαστικώς, ο οποίος λαμβάνει υπόψη τις εξισώσεις του Νεύτωνα αλλά και τις εξισώσεις συνέχεια που εφαρμόζονται σε υγρό με ελεύθερη επιφάνεια. Η αρχικός του στόχος ήταν αν προβλέπει τυφώνες/καταιγίδες υψηλής έντασης σε περιοχές ευάλωτες ώστε να εκκενώνονται γρήγορα αυτές. Στη συνέχεια βέβαια, με τη βοήθεια του αμερικάνικου στρατού, άρχισαν να προστίθενται και άλλες παράμετροι. Τα δεδομένα που χρειάζεται το πρόγραμμα αυτό δεν θα μπορούσε να τα παρέχει άλλος πέρα από την τηλεπισκόπηση, και συγκεκριμένα δορυφόροι οι οποίοι βρίσκονται πάνω από τον ισημερινό σε υψόμετρο 36.000 km και μπορούν να παρέχουν εκτιμήσεις για την τοποθεσία, το μέγεθος , και την ένταση μιας καταιγίδας με τους ορατούς και θερμικούς υπέρυθρους δορυφόρους σε μεγάλες περιοχές σε χωρική ανάλυση 4 km (NOAA, 2006).

Κατά τη διάρκεια της δημιουργίας καταιγίδας από τυφώνες, επειδή μία σημαντική λεπτομέρεια είναι να γνωρίζουμε το ύψος της πλημμύρας που έχει καταγραφεί, χρησιμοποιούμε τα συστήματα ραντάρ τύπου SAR, επειδή αυτοί είναι ικανοί να διαπεράσουν τα σύννεφα, και να ανιχνεύσουν τυχόν πλημμύρες ακόμη και σε δύσκολα σημεία, παραδείγματος χάρη κάτω από τα δέντρα.

Το πιο σημαντικό, μετά το πέρασμα μίας ισχυρής καταιγίδας, είναι να υπάρχουν δεδομένα χωρικής υψηλής ανάλυσης σε μεγάλο αριθμό φασματικών συχνοτήτων. Αυτό, επιτυγχάνεται από αισθητήρες αεροσκαφών υψηλής ανάλυσης ή από δορυφόρους και πρέπει να υπάρχουν οι κατάλληλοι φωτοερμηνευτές για ένα ακριβές αποτέλεσμα. Η εμπειρία ενός ανθρώπου σε σχέση με την πολυπλοκότητα της περιοχής, καθώς υπάρχουν πολλές παράμετροι που πρέπει να λάβει υπόψη, είναι ένα στοιχείο το οποίο ο υπολογιστής δεν μπορεί να εκτελέσει, επομένως είναι αναγκαία η σωστή φωτοερμηνεία.

Επίσης, όταν έρχεται μία ισχυρή καταιγίδα, μέσω ενός τυφώνα, γίνονται αλλαγές κάλυψης της γης. Αυτό, μπορεί να ανιχνευθεί, ένα γίνει σύγκριση δύο εικόνων από δορυφόρους πριν και μετά την έλευση της καταιγίδας ή του τυφώνα. Σημαντικό είναι να γίνει ατμοσφαιρική και παλιρροιακή διόρθωση, ώστε να γίνει μία πιο σωστή φωτοερμηνεία.

Η χαρτογράφηση διάβρωσης, είναι ένα κάτι το οποίο επιτυγχάνεται μέσω ενός συστήματος σαρωτή/λέιζερ που ονομάζεται LIDAR. Ουσιαστικά, ένας πομπός/δέκτης λέιζερ τοποθετημένος σε ένα αεροσκάφος μεταδίδει έναν παλμό λέιζερ που ταξιδεύει μεταξύ αέρα και νερού, όπου ένα μέρος αυτής της ενέργειας αντανακλά πίσω στο δέκτη. Το βάθος του νερού υπολογίζεται ως ο χρονικό διάστημα μεταξύ της επιστροφής της επιφανείας με της κατώτερης επιστροφής. Ο πιο περιοριστικός παράγων είναι η θολότητα του νερού όταν ο LIDAR εκπέμπει, για αυτό δεν θα πρέπει να υπάρχουν αναταράξεις την ώρα αυτή.

Η Κατρίνα, ο τυφώνας που σάρωσε τη Φλόριντα το 2005, μετατράπηκε από μία υποτροπική καταιγίδα σε τυφώνα, όταν συνάντησε τα ζεστά νερά του Μεξικού, και μάλιστα έγινε τυφώνας κατηγορίας 5, με ταχύτητες ανέμου που άγγιζαν τα 280 χμ/ώρα, και ριπές ανέμου 346 χμ/ώρα. Ευτυχώς, έγινε η χρήση του SLOTH, ώστε να γίνουν εκκενώσεις των πόλεων το οποίο είχε ως συνέπεια να μην υπάρξουν πολλοί θάνατοι/τραυματισμοί. Τα ποσοστά της βροχής έγιναν από τον υπέρυθρο σαρωτή TRMM (VIRS). Στο κέντρο, οι κόκκινες περιοχές υποδηλώνουν την καταιγίδα και τη θερμότητα που εκλύθηκε, γνωστή και ως λανθάνουσα θερμότητα.

Η καταιγίδα, σε συνδυασμό με την ταχύτητα του ανέμου όπου στο εσωτερικό έφτανε και τα 240 χμ/ ώρα, έφεραν μία έκρηξη από κύματα, καθιστώντας την ακτογραμμή κοντά στο Μισισιπή σε κατάσταση συναγερμού. Η λίμνη Pont-Chartrain ξεχείλισε σε όλη την πόλη της Νέας Ορλεάνης. Για να χαρτογραφηθεί η επικινδυνότητα της πλημμύρας, χρησιμοποιήθηκαν πολλές βάσεις δεδομένων και με τη βοήθεια του SAR βγήκαν χάρτες αυτής. Τμήματα λόφων που είχαν σχεδιαστεί να διοχετεύουν το νερό στη Νέα Ορλεάνη κατέρρευσαν. Η ομοσπονδιακή διοίκηση έκτακτης ανάγκης καθώς και η NOAA, έδωσαν πολλά ακριβή δεδομένα για τις ζημιές μετά τον τυφώνα ώστε να τα διαχειριστούν κατάλληλα οι αρμόδιοι φορείς.

Τα αποτελέσματα στους υγροβιότοπους είναι ότι επέφερε ριζικές αλλαγές στη βιοποικιλότητα, καθώς μετέτρεψε βάλτους σε υπέρογκες λίμνες, εξαφάνισε διάφορα είδη βλάστησης, μετέφερε άμμο παντού και ταυτόχρονα δημιούργησε τα τεράστιες ζημιές στα φράγματα.

Συμπεράσματα

Οι καταιγίδες που προκαλούνται από τους τυφώνες ή άλλους παράγοντες μπορούν να αποβούν καταστροφικές, ιδιαίτερα σε περιοχές με πολύ συχνά φαινόμενα, όπως είναι η Αμερική. Η χρήση των μέσων που προσφέρει η τηλεπισκόπηση, όπως είναι το SAR, το LIDAR, οι δορυφορικοί σαρωτές και πολλά άλλα, είναι αναγκαία και για την πρόληψη, και για την καταγραφή τους σε πραγματικό χρόνο αλλά και για την εκτίμηση ζημιών και αλλαγών μετά το πέρασμα της καταιγίδας. Συνεπώς, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να αγνοούμε την χρήση τους, πόσο μάλλον θα πρέπει να γίνει προσπάθεια βελτίωσης της τεχνολογίας για να έχουμε ακόμη καλύτερα αξιόπιστα δεδομένα, τα οποία θα προστατέψουν τους πολίτες και θα διευκολύνει την πολιτεία να καλύψει τις ζημιές.