Ανάλυση Παρατηρήσεων Εσωτερικών Κυμάτων σε δορυφορικές φωτογραφίες

Από RemoteSensing Wiki

Ανάλυση Παρατηρήσεων Εσωτερικών Κυμάτων σε δορυφορικές φωτογραφίες SAR ERS-1 και SAR ERS-2 στην περιοχή της υφαλοκρηπίδας των Εβρίδων / Μάλιν, Δυτικά της Σκωτίας.

Ε.Κ.Οικονόμου, I.S.Robinson\ Πηγή: Πρακτικά 5ου Συμποσίου Ωκεανογραφίας και Αλιείας, 1997, Τόμος 1

1.Αντικείμενο Εφαρμογής

Τηλεπισκόπηση και ωκεανογραφία

2.Στόχος Εφαρμογής

Η υφαλοκρηπίδα αποτελεί μία πολύπλοκη θαλάσσια περιοχή με έντονες αλλαγές στην τοπογραφία πυθμένα και έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρων τόσο για τις θαλάσσιες επιστήμες όσο και για τις πετρελαιοπαραγωγικές εταιρίες. Εσωτερικά κύματα που ταξιδεύουν κατά μήκος του θερμοκλινούς έχουν παρατηρηθεί στο ύψος της υφαλοκρηπίδας στην ανατολική και δυτική ακτή της βόρειας Αμερικής, καθώς και σε άλλες ωκεάνιες τοποθεσίες. Παρ ΄όλα αυτά απουσιάζει μία συστηματική μελέτη αυτών των κυμάτων γύρω από την Ευρωπαϊκή υφαλοκρηπίδα όπου είναι γνωστή η ύπαρξη εσωτερικών κυμάτων από τις προηγούμενες in situ μετρήσεις. Ο σκοπός της παρούσης εργασίας είναι αφενός να καλύψει το κενό έλλειψης στοιχείων διαχρονικών παρατηρήσεων εσωτερικών κυμάτων στα δυτικά της Ευρωπαϊκής Ηπείρου και αφ’ ετέρου να αναλύσει ωκεάνια φαινόμενα με εσωτερικούς κυματισμούς πάνω από το ύφαλο όριο.

3.Μεθοδολογία

Η περιοχή έρευνας που επιλέξαμε ορίζεται μεταξύ 55-59 Βορείως και 7 - 11 Δυτικώς, γύρω από την υφαλοκρηπίδα των Εβριδών / Μάλιν, δυτικά της Σκωτίας και καλύπτει βάθη από 200 μέχρι 1000 μέτρα. Η χρονική περίοδος μελέτης είναι οι καλοκαιρινοί και φθινοπωρινοί μήνες τριών χρόνων 1993,1994 και 1995. Η χρήση δορυφορικών φωτογραφιών SAR (Synthetic Aperture Radar) από τους δορυφόρους ERS-1 και ERS-2 κρίθηκε αναγκαία διότι αυτό το είδος φωτογραφιών απεικονίζει με πιστότητα την πιθανή ύπαρξη εσωτερικών κυμάτων, καθώς επίσης διότι αυτοί οι δορυφόροι παρέχουν ικανοποιητική διαχρονική κάλυψη της περιοχής για το κόστος των τοπικών μετρήσεων σε τόσο μεγάλη έκταση είναι ασύμφορο. Επιπλέον, οι δορυφορικές φωτογραφίες παρέχουν μετρήσεις της επιστρεφόμενης ακτινοβολίας μικροκυμάτων, που αρχικά αποστέλλει ο δορυφόρος μετά από την ανάκλασή της στην επιφάνεια της θάλασσας. Με βάση την επιστρεφόμενη ακτινοβολία μπορεί να υπολογιστεί το μήκος των εσωτερικών κυμάτων, ενώ με ανάλυση Fourier μπορούμε να βρούμε το αζιμούθιο της προέλευσής τους. Συνολικά αναλύθηκαν οπτικά 71 φωτογραφίες στην πλήρη πιστότητα των 25 μέτρων, από τις οποίες σε 52 παρατηρήθηκε ύπαρξη εσωτερικών κυμάτων.

4.Αποτελέσματα

Τα εσωτερικά κύματα στην πλειονότητα ταξιδεύουν προς τις ακτές της δυτικής Σκωτίας (Εικόνα1). Τα παραπάνω κύματα εμφανίζονται κυρίως τους καλοκαιρινούς μήνες και στις αρχές φθινοπώρου, ενώ απουσιάζουν πλήρως προς τα τέλη του φθινοπώρου. Οι αποστάσεις μεταξύ διαδοχικών εσωτερικών κυμάτων δηλώνουν ότι είναι αποτέλεσμα των αλληλοενεργειών μεταξύ παλιρροιών και τοπογραφίας πυθμένα, ενώ εμφανίζονται κυρίως με τη μορφή δυναμικής επιφανειακής διαμόρφωσης. Επίσης, ένας μικρός αριθμός εσωτερικών κυμάτων με μορφή σολιτονίου παρατηρείται να ταξιδεύει προς τα ανοικτά του ωκεανού, δηλαδή προς ανατολικά και πιστεύεται ότι έχουν δημιουργηθεί από τις αλληλεπιδράσεις της άμπωτης με την τοπογραφία. Εκτός των παραπάνω εσωτερικών κυμάτων, παρατηρήθηκαν και εσωτερικά κύματα που ταξιδεύουν κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας με την μορφή γραμμικού μήκους κύματος και όχι σολιτονίου, με το μήκος κύματος να είναι παραπλήσιο με αυτό της τοπογραφίας πυθμένα κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας. Επιπλέον η επιφανειακή διαμόρφωση αυτών των κυματισμών είναι με τη μορφή κηλίδων, ενώ η χρονική διασπορά τους δεν δείχνει να έχει σχέση με τον κύκλο των παλιρροιών. Αυτοί οι εσωτερικοί κυματισμοί κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας μπορεί να σχετίζονται με θεωρητικές μελέτες.

5.Συμπεράσματα

Μία συστηματική μελέτη εμφάνισης εσωτερικών κυμάτων στην περιοχή βόρειας ευρωπαϊκής υφαλοκρηπίδας παρουσιάστηκε για πρώτη φορά κάνοντας χρήση δορυφορικών φωτογραφιών SAR. Οι δορυφορικές φωτογραφίες δείχνουν εσωτερικά κύματα με μορφή σολιτονίων (Εικόνα 2) να ταξιδεύουν προς την ακτή και να σχετίζονται χρονικά με τις παλίρροιες της περιοχής. Ορισμένα εσωτερικά κύματα προελαύνουν κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας, με διαφορετικά χαρακτηριστικά (μήκος κύματος, τοποθεσία εμφάνισης, μορφή επιφανειακής διαμόρφωσης) από αυτά των παραπάνω κυμάτων και με χρονική διασπορά που δεν σχετίζεται με τις παλίρροιες. Πιθανώς αυτά τα εσωτερικά κύματα να αποτελούν ένα νέο είδος εμφάνισης εσωτερικών κυματισμών στην υφαλοκρηπίδα. Η χρήση δορυφορικών εικόνων αποδεικνύεται ένα δυνατό εργαλείο για την παρατήρηση εσωτερικών κυματισμών κατά μήκος μεγάλων θαλάσσιων εκτάσεων και χρονικών διαστημάτων, ειδικά πάνω από την πολύπλοκη περιοχή της υφαλοκρηπίδας.