Τηλεπισκόπηση του θαλάσσιου πάγου

Από RemoteSensing Wiki

Remote Sensing of Sea Ice

Daniel Plekhov, Evan I. Levine

Πηγή: [[1]]

Εικ.1: "Παρασυρόμενος πάγος της Αρκτικήςαπό 24 έως 30 Απριλίου 2007. Η απόσταση του πλέγματος είναι 62,5 χλμ. Τα διανύσματα μετατόπισης μικρότερης από ένα εικονοστοιχείο σημειώνονται με σταυρό. Με κόκκινο χρώμα: πανομοιότυπο διάνυσμα παρασυρόμενων για τα τρία προϊόντα, σε πράσινο χρώμα: πανομοιότυπος φορέας παρασυρόμενων για δύοπροϊόντα, με μπλε χρώμα: επιλογή ή επικύρωση ενός μόνο μεταφορικό διάνυσμα.

Εικ.2. Πάχος πάγου θαλάσσης από το ICESat. (α) Χωρικό πεδίο πάχους πάγου από δεδομένα ICESat που αποκτήθηκαν σε διάστημα 35 ημερών, μεταξύ Οκτωβρίου και Νοεμβρίου 2005 (ON05). β) Το ίδιο με το στοιχείο α), αλλά τα στοιχεία που αποκτήθηκαν τον Φεβρουάριο και τον Μάρτιο του 2006 2006 (FM06). γ) Συνολικές κατανομές πάχους πάγου στη λεκάνη της Αρκτικής σε ON05 (μαύρη) και FM05 (κόκκινη). δ) Κατανομές πάχους της ζώνης πολυετούς θαλάσσιου πάγου. ε) Κατανομές πάχους της ζώνης πάγου του πρώτου έτους

Εισαγωγή

Τα δεδομένα του θαλάσσιου πάγου από τους δορυφόρους αντιπροσωπεύουν μια από τις μεγαλύτερες καταγραφές της γης από το διάστημα. Οι παραλλαγές στη θερμοκρασία, την εκπομπή και την ανακλαστικότητα του θαλάσσιου πάγου και οι διαφορές σε σύγκριση με τον περιβάλλοντα ανοιχτό ωκεανό τον καθιστούν ιδανική εφαρμογή τηλεπισκόπησης. Περιγράφεται η χρήση δορυφορικών δεδομένων τηλεπισκόπησης θαλάσσιου πάγου με έμφαση στην επιχειρησιακή λειτουργία εφαρμογών.

Παρακολούθηση μεγάλης κλίμακας

Με τις μεθόδους της τηλεπισκόπησης παρακολουθούνται και μελετώνται η συγκέντρωση, η πυκνότητα, οι τύποι, η μετατόπιση του πάγου καθώς δίνονται παράλληλα νέοι τρόποι μέτρησης του όγκος του. (Εικ.1 & Εικ.2)

Παρακολούθηση του πάγου με δεδομένα ραντάρ συνθετικού διαφράγματος (SAR)

Γι α τον προσδιορισμό του τυπου πάγου, την παραμόρφωση και τη μετατόπιση χρησιμοποιείται το σύστημα γεωφυσικής επεξεργασίας RADARSAT (RGPS) το οποίο παράγει τη μετατόπιση και παραμόρφωση του θαλάσσιου πάγου κι εκτιμά το πάχος από τις εικόνες RADARSAT.

Λευκαύγεια πάγου και χιονοκάλυψη

Αριθμητικές μελέτες μοντελοποίησης έδειξαν ότι η περιγραφή του επιφανειακού albedo είναι κρίσιμη για τη ρεαλιστική εποχιακή εξέλιξη του χιονιού και του πάχους πάγου. Για τη μελλοντική εξέλιξη του πάγου της Αρκτικής κατά τη διάρκεια του 21ου αιώνα, τα κλιματικά μοντέλα αποκλίνουν μεταξύ των προβλέψεων. Ένας λόγος γι 'αυτό είναι η ανακρίβεια της επιφάνειας του χιονιού / λευκαύγεια πάγου. Ως εκ τούτου, η δυνατότητα εκτιμήσης του albedo επιφάνειας χρησιμοποιώντας δεδομένα μικροκυμάτων θα ήταν πολύτιμη. Για τον θαλάσσιο πάγο έχει αποδειχθεί ότι τα δεδομένα SAR μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάκτηση επιφανειακού albedo, αφού η γήρανση του χιονιού και του πάγου εμφανίζεται σ’αυτό.

Μη αυτοματοποιημένη επεξεργασία δεδομένων

Οι υπηρεσίες θαλάσσιου πάγου παράγουν διαγράμματα με βάση μια μη αυτοματοποιημένη ερμηνεία δορυφορικών δεδομένων. Σήμερα αυτά βασίζονται κυρίως σε SAR μαζί με οπτικές εικόνες, π.χ. AVHRR και MODIS. Η ερμηνεία των δορυφορικών εικόνων και η επακόλουθη χαρτογράφηση γίνεται από έμπειρους αναλυτές. Καθώς απαιτείται λεπτομέρεια και υψηλή ποιότητα, τα μη αυτοματοποιημ διαγράμματα πάγου θεωρούνται η καλύτερη ποιοτική ελεγχόμενη πηγή πληροφοριών πάγου και χρησιμοποιούνται ως επικύρωση για αυτόματα δημιουργημένα σύνολα δεδομένων.

Αφομοίωση δεδομένων

Μέγιστο όφελος από όλες τις διαθέσιμες παρατηρήσεις θαλάσσιων πάγων από διαφορετικούς αισθητήρες απαιτεί τη βέλτιστη ενσωμάτωση της κάθε πηγής δεδομένων. Αν και αλγόριθμοι ανάκτησης μπορούν παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες από μεμονωμένους δορυφόρους, δεν βοηθούν στο δύσκολο έργο της συμφιλίωσης φαινομενικά ασυνεπών πληροφοριών από πολλαπλές πηγές δεδομένων. Η αφομοίωση δεδομένων (DA) μπορεί να ενσωματώσει πληροφορίες από πολλές πηγές συμβιβάζοντας αντικειμενικά διαφορές και αμφισημίες στις παρατηρήσεις και μέσω της χρήσης αριθμητικών μοντέλων, παρέχει περισσότερο πλήρεις και φυσικά συνεπείς αναλύσεις για το θαλάσσιο πάγο και ωκεανό. Επί του παρόντος, πιο απλές παρατηρήσεις, όπως από παθητικά όργανα μικροκυμάτων παρασυρόμενα πάγου και χειροκίνητα διαγράμματα πάγου έχουν εξομοιωθεί. Επιπλέον παρατηρήσεις όπως του ενεργού ραντάρ, ραδιομετρητή και δορυφόρων καιρού θα ενσωματωθούν τα επόμενα χρόνια.

Πρόσβαση σε δεδομένα

Η πρόσβαση σε δορυφορικά δεδομένα μεγάλης κλίμακας σχετικά με το θαλάσσιο πάγο και τα προϊόντα που προέρχονται από αυτά τα δεδομένα είναι αρκετά εύκολη: μεγάλα λειτουργικά δεδομένα και κέντρα πληροφοριών είναι π.χ.: NSIDC , EUMETSAT OSI SAF και CERSAT. Η πρόσβαση στα δεδομένα SAR είναι δυσκολότερη λόγω των υψηλών όγκων δεδομένων και κόστους, ωστόσο, υπάρχουν μηχανισμοί παραγγελίας και πρόσβασης.