Η συνεισφορά της CCI στη δημιουργία του Παγκόσμιου Συστήματος Παρακολούθησης του Κλίματος
Από RemoteSensing Wiki
Αρχικό άρθρο: The ESA Climate Change Initiative (CCI): A European contribution to the generation of the Global Climate Observing System [1] (Stephen Plummer, Pascal Lecomte, Mark Doherty)
Keywords: Climate Change Initiative, Essential Climate Variables, GCOS, European Space Agency
Το σύστημα της Γης συμπεριφέρεται ως ένα συζευγμένο σύστημα που περιλαμβάνει φυσικά, χημικά, βιολογικά και ανθρωπογενή συστατικά και διεργασίες με πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Η αλλαγή του κλίματος είναι η μεγαλύτερη πρόκληση για το σύστημα της Γης. Η συμφωνία του Παρισιού αναγνώρισε την ανάγκη μείωσης των κινδύνων και των επιπτώσεων της αλλαγής του κλίματος και ζήτησε να διατηρηθεί η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας αρκετά κάτω από τους 2°C πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα, με στόχο να περιοριστεί σε 1,5°C. Η Σύμβαση-Πλαίσιο των Ηνωμένων Εθνών για την Κλιματική Αλλαγή (UNFCCC) στηρίζεται στα στοιχεία και τις πιθανές αιτίες της αλλαγής του κλίματος που συνθέτει η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC) και υποστηρίζεται από το Παγκόσμιο Σύστημα Παρακολούθησης του Κλίματος (GCOS). Το GCOS έχει καθορίσει ένα σύνολο βασικών μεταβλητών του κλίματος (ECV), καθώς και τις απαιτήσεις για τη συστηματική παρατήρηση τους και την ανάπτυξη αρχείων δεδομένων που απαιτούνται για τη μελέτη του κλιματικού συστήματος. Η πρωτοβουλία για την αλλαγή του κλίματος (CCI), αντιπροσωπεύει τη συμβολή της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) στο GCOS. Το CCI είναι ένα πρόγραμμα που αποσκοπεί στη συνάντηση της ευρωπαϊκής εμπειρογνωμοσύνης στην παρακολούθηση της Γης με την ερευνητική κοινότητα για το κλίμα για την αντιμετώπιση των ECV που μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας δορυφορικές παρατηρήσεις.
Το GCOS έχει γίνει ο de facto αναγνωρισμένος μηχανισμός για τη διευκόλυνση αυτής της δέσμευσης από την UNFCCC. Από το 2003 ο κατάλογος των ECV και οι συναφείς απαιτήσεις τους εξελίχθηκαν ως απάντηση στα συμπεράσματα της IPCC και στις αξιολογήσεις της επάρκειας των δεδομένων από το GCOS. Στόχος αυτής της άσκησης είναι η καθιέρωση μόνιμης και διαφανούς πρόσβασης σε συνεπή δεδομένα πολλαπλών αισθητήρων που παράγονται από τα παγκόσμια αρχεία παρακολούθησης της Γης. Το πλαίσιο πίσω από την CCI προσδιορίζεται μέσω βασικών απαιτήσεων, οι οποίες εφαρμόζονται σε όλα τα έργα ECV.
Αυτές οι βασικές απαιτήσεις έχουν εξελιχθεί στα 6 χρόνια του προγράμματος με βελτιώσεις στην ποιότητα των αλγορίθμων και στην ικανότητα να παράγουν δεδομένα με συνέπεια, αλλαγές στις απαιτήσεις του GCOS, στη χρηματοδότηση και το συνεργατικό τοπίο. Το πρόγραμμα CCI έχει επικεντρωθεί σε 13 GCOS ECV όπου η δυνητική συνεισφορά της ESA και των ευρωπαϊκών δορυφορικών αισθητήρων θεωρήθηκε σημαντική. Καθένα από αυτά τα ECV έχει αντιμετωπιστεί μέσω ενός ειδικού έργου που περιλαμβάνει την αξιολόγηση της ποιότητας των αλγορίθμων, κύκλους βελτίωσης αλγορίθμου, επεξεργασία μεγάλου μεγέθους δεδομένων παρατήρησης της Γης, χαρακτηρισμό αβεβαιότητας, επικύρωση, σύγκριση δεδομένων και αξιολόγηση από την κοινότητα για την κλιματική έρευνα.
Οι στόχοι αυτής της άσκησης ήταν: να επιτευχθεί κοινή κατανόηση του τι είναι τα μεμονωμένα δεδομένα και πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν, ενώ, δεδομένης της πολυεπιστημονικής προσέγγισης του προγράμματος, να ενθαρρυνθεί η δημιουργία βελτιωμένων διατομεακών δεσμών που θα καλύπτουν τις επιστημονικές κοινότητες της γης, του ωκεανού, της ατμόσφαιρας και της κρυόσφαιρας. Τα έργα που χρηματοδοτούνται στο πλαίσιο της CCI φτάνουν στο τέλος τους αλλά, όπως εντοπίστηκε από νωρίς στο πρόγραμμα, η πρόθεση είναι να συνεχιστεί η παραγωγή δεδομένων μέσω της μεταφοράς προσεγγίσεων, συστημάτων παραγωγής και εμπειρίας σε επιχειρησιακά προγράμματα.
Η IPCC (2013) κατέληξε, με μεγάλη σιγουριά, στο συμπέρασμα ότι, για την κρυόσφαιρα, τόσο οι πάγος της Γροιλανδίας όσο και η Ανταρκτική έχαναν μάζα τις τελευταίες δύο δεκαετίες και ότι παγκοσμίως οι παγετώνες συνέχισαν να υποχωρούν. Επιπλέον, ο πάγος της Αρκτικής και η ανοιξιάτικη κάλυψη χιονιού του βόρειου ημισφαιρίου συνέχισε να μειώνεται σε έκταση. Στην περίπτωση των παγετώνων, το συμπέρασμα αυτό βασίστηκε στη διεθνή προσπάθεια παραγωγής του καταλόγου παγετώνων Randolph (RGI), του πρώτου συνολικού αποθέματος παγετώνων παγκοσμίως. Τα μέλη της κοινοπραξίας από το Glacier_cci συνέβαλαν στην επιτυχημένη δημιουργία του RGI, ο οποίος συνέβαλε περίπου στο 1/3 των περιγραμμάτων παγετώνων (βλέπε εικόνα). Ένα πρόγραμμα IMBIE, το οποίο ξεκίνησε το 2016, έχει στόχο την καθιέρωση μιας ικανότητας ετήσιας ενημέρωσης των εκτιμήσεων για τη συμβολή των φύλλων πάγου στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας, την κατανόηση των διαφορών μεταξύ των εκτιμήσεων και των διαδικασιών που προκαλούν ανισορροπία στα φύλλα του πάγου.
Οι μακροχρόνιες παρατηρήσεις της στάθμης της θάλασσας από τα μέσα του 19ου αιώνα δείχνουν ότι ο ρυθμός αύξησης της στάθμης της θάλασσας ήταν μεγαλύτερος από ό, τι στις προηγούμενες δύο χιλιετίες, με την παγκόσμια μέση στάθμη της θάλασσας να αυξάνεται κατά 0,19m μεταξύ 1901 και 2010. Το SeaLevel_cci δημιούργησε βελτιωμένες εκτιμήσεις επιπέδων παγκόσμιου μέσου όρου μέσω επανεπεξεργασίας δορυφορικών δεδομένων από πολυάριθμους δορυφόρους και την ανάπτυξη αλγορίθμων για τη μείωση της αβεβαιότητας της εκτίμησης και τη βελτίωση της ενδο-δορυφορικής συνέπειας. Ο ωκεανός είναι το κύριο στοιχείο του Γήινου Συστήματος στη ρύθμιση της θερμικής ενέργειας, λόγω της χωρητικότητας αποθήκευσης θερμότητας. Το SST_cci έχει επικεντρωθεί σε βελτιωμένες μακροχρόνιες παρατηρήσεις της θερμοκρασίας της θάλασσας με επίκεντρο την ομοιογένεια, τη σταθερότητα και τον προσδιορισμό των αβεβαιότητων.
Η συμβολή των αερολυμάτων στην ακτινοβολία αποτελεί ένα από τα λιγότερο γνωστά πεδία στην επιστήμη του κλίματος. Το AeroSAT συγκεντρώνει την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα δορυφορικών αερολυμάτων με στόχο τη βελτίωση της διασύνδεσης μεταξύ κοινοτήτων επιτόπιων και δορυφορικών μετρήσεων και ιδιαίτερα μοντέλων για να διασφαλιστεί ότι η αυξανόμενη πολυπλοκότητα στο νέφος και τα αερολύματα που εισάγονται στα κλιματικά μοντέλα θα ελεγχθούν αποτελεσματικά. Η CCI βασίστηκε στην ευρωπαϊκή εμπειρογνωμοσύνη για την εκτίμηση των αερίων θερμοκηπίου από την SCIAMACHY και συνεργάστηκε με τις ΗΠΑ και την Ιαπωνία για τη βελτίωση της ποιότητας και της γνώσης της μεταβλητότητας στο χώρο και το χρόνο τόσο του CO2 όσο και του CH4.
Το Land_Cover_cci βασίστηκε σε προηγούμενες προσπάθειες όπως η GlobCover, με ιδιαίτερη έμφαση στη βελτίωση τόσο των μεθόδων προεπεξεργασίας όσο και της ταξινόμησης που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός παγκόσμιου δεδομένου γης. Το επίκεντρο αυτής της εργασίας ήταν οι παρατηρήσεις της ανάκλασης της επιφάνειας σε παγκόσμια κλίμακα, με τη σύγκριση της χωρικής ανάλυσης κυρίως από ευρωπαϊκούς αισθητήρες σε συνδυασμό με τη συμβολή των ESA SAR αισθητήρων για τον προσδιορισμό ειδικών τύπων κάλυψης γης. Αυτό παρήγαγε το πρώτο σύνολο συνεπών παγκόσμιων αρχείων κάλυψης της γης.
Η Πέμπτη Έκθεση Αξιολόγησης της IPCC το 2013 υπογράμμισε τη σημασία των βελτιώσεων στις παρατηρήσεις και στη μοντελοποίηση για την κατανόηση της Γης ως συστήματος, με την αυξημένη εμπιστοσύνη στις διατυπώσεις σε σύγκριση με την προηγούμενη έκδοση, η οποία οφείλεται εν μέρει στην κατανόηση της διαδικασίας και στις βελτιωμένες αναπαραστάσεις μοντέλων αλλά και στην εξέλιξη των δεδομένων ECV. Ενώ η τελευταία δεκαετία έχει ως επίκεντρο την κατανόηση της Γης ως συστήματος, η επόμενη δεκαετία για την επιστήμη θα επικεντρωθεί ολοένα και περισσότερο στις επιπτώσεις του κλίματος.
