Εκτίμηση βροχοπτώσεων από το κάτω μέρος:Η δύναμη της υγρασίας του εδάφους
Οι βροχοπτώσεις είναι ο κύριος μοχλός του υδρολογικού κύκλου. Η εκτίμησή του είναι θεμελιώδης σε πολλές εφαρμογές όπως η παρακολούθηση του κλίματος, η πρόβλεψη ακραίων καιρικών συνθηκών και η πρόβλεψη καιρού. Η βροχόπτωση στο επίπεδο του εδάφους μετριέται με όργανα που ονομάζονται βροχόμετρα. Ωστόσο, ο αριθμός των βροχόμετρων είναι περιορισμένος και άνισα κατανεμημένος σε όλο τον κόσμο.
Εναλλακτικά, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τηλεπισκόπηση που εγγυάται παγκόσμια κάλυψη και επαναλαμβανόμενες μετρήσεις. Οι διαστημικές υπηρεσίες έχουν ξεκινήσει αποστολές αφιερωμένες ρητά στη μέτρηση της βροχόπτωσης μέσω μιας προσέγγισης «από πάνω προς τα κάτω», η οποία παρέχει στιγμιαίες εκτιμήσεις βροχοπτώσεων με βάση την αντιστροφή των ατμοσφαιρικών σημάτων που ανακλώνται ή εκπέμπονται από τα σύννεφα. Ωστόσο, οι μετρήσεις στιγμιότυπου ενδέχεται να μην είναι σε θέση να εκτιμήσουν με ακρίβεια τη βροχόπτωση, λόγω της υψηλής διαλείπουσας περιόδου.
Μια εναλλακτική και καινοτόμος προσέγγιση, με το όνομα SM2RAIN, αναπτύχθηκε πριν από 5 χρόνια από την ομάδα Υδρολογίας του Ερευνητικού Ινστιτούτου Γεω-Υδρολογικής Προστασίας του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνών στην Ιταλία. Το SM2RAIN είναι σε θέση να εκτιμήσει τη βροχόπτωση μέσω μετρήσεων της υγρασίας του εδάφους ακολουθώντας μια προσέγγιση «από κάτω προς τα πάνω». Από την πρώτη δημοσίευση (Brocca et al., 2013 ), το SM2RAIN έχει βελτιωθεί συνεχώς και χρησιμοποιείται σε πολυάριθμες αναλύσεις από τοπική έως παγκόσμια κλίμακα (Brocca et al., 2017 ).
Οι συγκρίσεις με τα τελευταίας τεχνολογίας προϊόντα δορυφορικής βροχόπτωσης «από πάνω προς τα κάτω», έδειξαν ότι το SM2RAIN συχνά έχει μεγαλύτερη ακρίβεια, ειδικά στη Νότια Αφρική, τη Νότια Αμερική, την Ινδία, την Αυστραλία, τις Δυτικές ΗΠΑ και τη Νότια Ευρώπη (Ciabatta et al., 2018; Massari et al., 2017 ). Επίσης, η ενσωμάτωση των άκρως συμπληρωματικών προσεγγίσεων «από κάτω προς τα πάνω και «από πάνω προς τα κάτω» παρείχε ήδη πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα (Chiaravallotti et al., 2018 ).
Μια πολύ πρόσφατη εφαρμογή του SM2RAIN έχει προταθεί στο Tarpanelli et al. (2017 ) που εκμεταλλεύτηκε έναν αστερισμό δορυφορικών αισθητήρων υγρασίας εδάφους (Advanced SCATterometer, ASCAT; Advanced Microwave Scanning Radiometer 2, AMSR-2; Soil Moisture Active and Passive mission, SMAP; Soil Moisture and Ocean Salinity mission, SMOS και RapidallestingS) για το RapidatingS) .
Οι συγγραφείς απέδειξαν ότι η κοινή χρήση πολλαπλών αισθητήρων υγρασίας του εδάφους βελτιώνει όχι μόνο τη χρονική ανάλυση αλλά και την ακρίβεια, παρέχοντας έτσι ένα ανώτερο προϊόν βροχοπτώσεων «από κάτω προς τα πάνω» με απόδοση συγκρίσιμη ή καλύτερη από τα προϊόντα που προέρχονται από τη νέα μέτρηση παγκόσμιας βροχόπτωσης ( GPM) αποστολή της NASA. Μεταξύ των πραγματικών εφαρμογών, τα προϊόντα βροχόπτωσης που προέρχονται από το SM2RAIN είναι πολύ χρήσιμα για τη βελτίωση των πλημμυρών και κατολισθήσεις πρόβλεψη (Massari et al., 2018 ), για μοντελοποίηση προϋπολογισμού νερού (Abera et al., 2016 ), και για κλιματικές και γεωργικές εφαρμογές (Brocca et al., 2017 ).
Μεταξύ των μελλοντικών εφαρμογών, η χρήση προϊόντος υψηλής ανάλυσης υγρασίας εδάφους από τη νέα αποστολή της ESA, Sentinel-1, θα είναι μια σημαντική επέκταση της ανάλυσης για την απόκτηση προϊόντος βροχόπτωσης με χωρική ανάλυση 1 χιλιομέτρου. Ο Luca Brocca, ο συγγραφέας της πρώτης εργασίας για το SM2RAIN λέει:«Είναι πλέον δυνατό να ληφθούν δεδομένα δορυφορικής υγρασίας εδάφους σε ανάλυση 100 m ή ακόμα και 10 m, κάτι που φυσικά αλλάζει τον αριθμό των πιθανών εφαρμογών που θα μπορούσαν να επωφεληθούν από αυτά. Για παράδειγμα, στην Ιταλία και στην περιοχή της Μεσογείου, έχουμε το πρόβλημα των ξαφνικών πλημμυρών. Αυτοί οι τύποι πλημμυρών εξελίσσονται πολύ γρήγορα σε μικρές έως μεσαίες λεκάνες απορροής και είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθούν. Αυτά τα νέα δορυφορικά προϊόντα θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν σε αυτό. Υποθέτω ότι αυτά τα νέα προϊόντα υψηλής ανάλυσης θα είναι διαθέσιμα τα επόμενα 1 ή 2 χρόνια."
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Exploiting a constellation of δορυφορικών αισθητήρων εδάφους υγρασίας για ακριβή εκτίμηση βροχοπτώσεων, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Advances in Water Resources . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους A. Tarpanelli, C. Massari, L. Ciabatta, L. Brocca και P. Filippucci από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Γεωϋδρολογικής Προστασίας και G. Amarnath από το Διεθνές Ινστιτούτο Διαχείρισης Υδάτων.
