Μια σύνθετη ανάλυση συμβάντος ξηρασίας χρησιμοποιώντας δορυφορική τηλεπισκόπηση βασισμένη στην υγρασία του εδάφους
Από RemoteSensing Wiki
Μια σύνθετη ανάλυση συμβάντος ξηρασίας χρησιμοποιώντας δορυφορική τηλεπισκόπηση βασισμένη στην υγρασία του εδάφους
Συγγραφείς: Nadine Nicolai-Shaw, Jakob Zscheischler, Martin Hirschi, Lukas Gudmundsson, Sonia I. Seneviratne
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Παρότι η ξηρασία αποτελεί παγκόσμιο φαινόμενο, πολλές φορές δε λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό της η εδαφική υγρασία. Εδώ χρησιμοποιείται η δορυφορικά εξαγόμενη εδαφική υγρασία από την Πρωτοβουλία Κλιματικής Αλλαγής του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και ποσοτικοποιείται η σχέση μεταξύ αυτής με τη θερμοκρασία, τη βροχόπτωση, την εξατμισοδιαπνοή και τη βλάστηση στο ζενίθ του κύκλου ανάπτυξης των καλλιεργειών. Καίριο ρόλο στην εδαφική υγρασία παίζει η βροχόπτωση, ιδίως κατά τις ξηρές περιόδους όπου υπάρχει έλλειψη δασώδους βλάστησης.
1.Εισαγωγή
Το ακραίο φαινόμενο της ξηρασίας συνδέεται άμεσα με τη βροχόπτωση και την εξατμισοδιαπνοή. Εδώ διερευνόνται τα αποτελέσματα της γεωργικής ξηρασίας, η οποία είναι άμεσα συνδεδεμένη με την εδαφική υγρασία (McWilliam, 1986). Για τον υπολογισμό της εδαφικής υγρασίας χρησιμοποιήθηκαν προϊόντα από την Πρωτοβουλία Κλιματικής Αλλαγής του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (CCI-SM) παγκόσμιας κλίμακας, και εξετάζεται η συμμεταβλητότητά του με άλλες κλιματικές παραμέτρους καθώς και με δείκτες βλάστησης κατά τη διάρκεια της κορυφής της καλλιεργητικής περιόδου.
2.Δεδομένα και προεπεξεργασία
2.1. Δεδομένα
Χρησιμοποιήθηκαν τα τηλεπισκοπικά βασισμένα δεδομένα εδαφικής υγρασίας από την CCI-SM που προέρχονται από το συνεγκατεστημένο σύνολο δεδομένων του διασπορεόμετρου της ζώνης C και από την συνεγκατεστημένη πολυ-συχνότητα ραδιομέτρου για την περίοδο 1992-2014. Η χωρική διακριτική ικανότητα είναι περίπου 80km. Για την εξατμισοδιαπνοή χρησιμοποιήθηκε το Παγκόσμιο Μοντέλο Εξάτμισης του Εδάφους του Άμστερνταμ (GLEAM) (Miralles et al., 2011). Τα δεδομένα θερμοκρασίας και βροχόπτωσης λαμβάνονται από την ΕRΑ, προσωρινώς παγκόσμια ατμοσφαιρική ανανέωση. Ως υποκατάστατο για τη βλάστηση, χρησιμοποιούμε το Παγκόσμιο απόθεμα μελετών μοντελοποίησης και χαρτογράφησης (GIMMS) που παράγεται από τον κανονικοποιημένο δείκτη διαφοράς βλάστησης NDVI από το Προχωρημένου και πολύ υψηλής ανάλυσης ραδιόμετρο του NOAA (AVHRR). Για την κάλυψη γης χρησιμοποιήθηκαν παγκόσμια δεδομένα ESA CCI ανάλυσης 300m.
2.2. Επιλογή δεδομένων και προετοιμασία
Επιπλέον, υπολογίζεται ο δείκτης ξηρασίας SPI (McKee et al., 1993) για κάθε τρίμηνο. Η ακμή της καλλιεργητικής περιόδου θεωρείται ένα τρίμηνο, και για κάθε τέτοια ακμή υπάρχουν έξι στοιχεία για 23 χρόνια (1992-2014).
3.Μέθοδοι
Αναλύεται η παρέκλιση της μέγιστης θερμοκρασίας, κατακρήμνιση, εξατμισοδιαπνοή και ανωμαλίες της βλάστησης κατά τη διάρκεια της ξηρασίας της υγρασίας του εδάφους (Adams et al., 2003). Τα βήματα υπολογισμού των σύνθετων ανωμαλιών ξηρασίας είναι τα ακόλουθα (Εικόνα 1) για κάθε κελί δεδομένων του NDVI.
4. Αποτελέσματα
4.1. Σύνθετες ανωμαλίες της ξηρασίας
Όλες οι μεταβλητές έχουν υψηλή συσχέτιση με την εδαφική υγρασία (Εικόνα 2). Σε περιοχές με ακραία εμφάνιση ξηρασίας, οι τιμές είναι αρνητικές.
Αυτό που εξάγεται είναι ότι για κάθε τύπο βλάστησης η ξηρασία έχει ανάλογη επίπτωση. Ωστόσο, την μικρότερη την παρουσιάζει στα δάση,τα οποία λόγο του ριζικού τους συστήματος αντλούν υγρασία από το υπέδαφος. Οι θάμνοι και το γρασίδι φαίνεται να υποφέρουν κάπως περισσότερο από την έλλειψη εδαφικής υγρασίας. Όλες οι παράμετροι παρουσιάζουν ανάλογα αποτελέσματα (Εικόνα 3).
5. Συζήτηση και συμπέρασμα
Η εργασία αυτή απέδειξε ότι η ξηρασία είναι άρρητα συνδεδεμένη με την εδαφική υγρασία. Όλα τα είδη βλάστησης έχουν αρνητικές επιπτώσεις από την έλλειψη εδαφικής υγρασίας που προκύπτει μετά το ξέσπασμα ξηρασίας. Τις μικρότερες επιπτώσεις φαίνεται να έχουν τα δάση. Συμπερασματικά, η μελέτη δείχνει πώς η θερμοκρασία, η βροχόπτωση, η εξατμισοδιαπνοή και η βλάστηση συσχετίζονται με το έλλειμμα της υγρασίας του εδάφους κατά τη διάρκεια της ακμής της καλλιεργητικής περιόδου.
Αναφορές
Adams, J.B., Mann, M.E., Ammann, C.M., 2003. Proxy evidence for an El Nino-like response to volcanic forcing. Nature 426 (6964), 274–278. [2]
McKee, T.B., Doesken, N.J., Kleist, J., et al. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology. vol. 17. American Meteorological Society, Boston, MA, pp. 179–183.
McWilliam, J.R., 1986. The national and international importance of drought and salinity effects on agricultural production. Funct. Plant Biol. 13, 1–13.
Miralles, D.G., Holmes, T.R.H., de Jeu, R.A.M., Gash, J.H., Meesters, A.G.C.A., Dolman, A.J., 2011. Global land-surface evaporation estimated from satellite-based observations. Hydrol. Earth Syst. Sci. 15, 453–469. http://dx.doi.org/10.5194/hess-15-453-2011.
