Ατμοσφαιρικοί παράμετροι που επηρεάζουν την ακτινοβολία
Άσκηση 2: Θερμοκρασία στην επιφάνεια της θάλασσας
Οι δορυφόροι μετρούν τη θερμοκρασία στην επιφάνεια της θάλασσας χρησιμοποιώντας την υπέρυθρη ακτινοβολία του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και συλλαμβάνοντας τη θερμική εκπομπή. Όλες οι επιφάνειες εκπέμπουν ακτινοβολία, η ισχύς της οποίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία της επιφάνειας. Όσο πιο υψηλή είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο μεγάλη θα είναι η ακτινοβολούμενη ενέργεια. Η θερμοκρασία του δέρματος (SSTskin) ορίζεται ως η θερμοκρασία που μετριέται με ένα μετρητή υπέρθυρης ακτινοβολίας που λειτουργεί τυπικά σε μήκη κύματος των 3,7-12 µm που αντιπροσωπεύουν τη θερμοκρασία ενός επιφανειακού στρώματος περίπου ~10-20 µm.
Η υπέρθυρη ακτινοβολία που ανιχνεύει ο αισθητήρας εξαρτάται και από άλλες μεταβλητές, όπως την επιφανειακή εκπεμπτικότητα (0,98-0,99 επάνω από τη θάλασσα) και τη γεωμετρία της προβολής. Η ατμοσφαιρική συνεισφορά στο σήμα είναι μικρή, αλλά καθώς η ατμόσφαιρα είναι πολύ πιο ψυχρή από την επιφάνεια της θάλασσας, δεν είναι δυνατό να παραβλεφθεί. Η ακριβής ανάκτηση SST απαιτεί προσεκτική εξέταση όλων των μεταβλητών που επηρεάζουν την ατμοσφαιρική απορρόφηση και εκπομπή.
Οι δορυφόροι μετρούν τη θερμοκρασία φωτεινότητας της επιφάνειας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια εξίσωση για τη λήψη μιας ομάδας συντελεστών αλγόριθμου SST που μπορεί να εφαρμοστεί στα δεδομένα θερμοκρασίας φωτεινότητας προκειμένου να καθαριστούν από το θόρυβο που προκαλείται από την ατμόσφαιρα. Μερικοί πολυφασματικοί αλγόριθμοι ανάκτησης SST χρησιμοποιούν τα κανάλια που μετρούν την ακτινοβολία στο φασματικό εύρος των 11 και 12 µm κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτό καλείται αλγόριθμος split-window, επειδή το παράθυρο ατμοσφαιρικής μετάδοσης όπου η ακτινοβολία φεύγει από την επιφάνεια στο διάστημα (μεταξύ 9,8 και 13,5 µm) διαχωρίζεται σε δύο κανάλια (11 and 12 µm). Τη νύκτα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα επιπλέον κανάλι 3,7 µm, το οποίο παρέχει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ατμοσφαιρική εξασθένιση της ακτινοβολίας στην επιφάνεια της θάλασσας. Αυτό καλείται αλγόριθμος τριπλού παραθύρου. Η γενική εξίσωση του διαχωρισμένου παραθύρου μπορεί να γραφτεί ως εξής:
όπου a, b, c και d είναι ειδικά για κάθε αλγόριθμο επειδή εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά του αισθητήρα και τις τοπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες.
Σε κανονικές συνθήκες, η ανατολική ισημερινή περιοχή του Ειρηνικού Ωκεανού είναι πιο ψυχρή από τη δυτική ισημερινή περιοχή του Δυτικού Ωκεανού. Ωστόσο η ανατολική περιοχή φυσιολογικά λαμβάνει περισσότερη καθαρή θερμότητα. Οι αληγείς άνεμοι που πνέουν προς τα δυτικά κατά μήκος του Ισημερινού προκαλούν ανάδυση της περιοχής, φέρνοντας ψυχρά ύδατα στα ανατολικά, που είναι κοντά στην επιφάνεια, ενώ φέρνοντας θερμά ύδατα στα δυτικά, επειδή τα ψυχρά ύδατα είναι πολύ πιο βαθιά σε αυτή την περιοχή. Εάν οι αληγείς άνεμοι εξασθενίσουν, τα θερμά ύδατα μπορούν να κινήσουν ορμητικά ανατολικά του Ισημερινού και οι υψηλές θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας εκτείνονται πέρα προς την κεντρική Ισημερινή περιοχή του Ειρηνικού Ωκεανού. Στα Ανατολικά, οι θερμοκρασίες στην επιφάνεια της θάλασσας είναι υψηλότερες κατά 3°C από το φυσιολογικό.
Άσκηση LEOWorks
Δημιουργήστε μια κινούμενη απεικόνιση με τη σειρά δεδομένων που παρέχονται από το δορυφόρο.
Υπάρχουν τρεις σειρές δεδομένων, μία από τη περίοδο 1997-1998, μία από την περίοδο 2005-2006 και μία από την περίοδο 2007-2008. Δημιουργήστε τρεις κινούμενες απεικονίσεις με τις τρεις ομάδες και μελετήστε τις. Περιγράψτε τι συμβαίνει σε κάθε περίοδο και συγκρίνετε.
Στο πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνων LEOWorks, ανοίξτε το Tools/Image Animation (Εργαλεία/Κινούμενη απεικόνιση εικόνων) για να εμφανιστεί το παράθυρο Select Files for Animation (Επιλέξτε αρχεία για κινούμενη απεικόνιση). Επιλέξτε τη σωστή ταχύτητα κινούμενης απεικόνισης. Μπορείτε να δείτε τον αριθμό της διαφάνειας εάν ενεργοποιήσετε το Active Slider (Ενεργό ολισθητήρα).
1. Μπορείτε να διακρίνετε ποια από τις τρεις σειρές εικόνων αντιστοιχεί σε ένα έτος Ελ Νίνο;
2. Ποια επίδραση έχει το φαινόμενο Ελ Νίνο στα κλιματικά σχέδια του Δυτικού Ειρηνικού Ωκεανού και της Ασίας;
3. Τι συμβαίνει στο Ανατολική Ειρηνικό Ωκεανό και επάνω από τη Νότια Αμερική;
4. Χρησιμοποιώντας τις πιο πρόσφατες πληροφορίες, αξιολογήστε την τωρινή κατάσταση
