Πώς μετράμε τη μελλοντική χιονοκάλυψη;
Κατά τη διάρκεια του χειμώνα στο βόρειο ημισφαίριο, περίπου το ένα τρίτο της επιφάνειας της γης καλύπτεται από χιόνι. Ωστόσο, ως απάντηση στην έντονη υπερθέρμανση του πλανήτη, η χιονοκάλυψη έχει μειωθεί σημαντικά από τη δεκαετία του 1960, όπως υποδεικνύεται από τις μεγαλύτερες δορυφορικές εικόνες (Dahlman, 2016). Η χιονοκάλυψη είναι πολύ σημαντική για το παγκόσμιο κλίμα και το οικοσύστημα, καθώς λειτουργεί ως τράπεζα ενέργειας, ασπίδα ακτινοβολίας, μονωτήρας, δεξαμενή και μέσο μεταφοράς νερού μέσω των ειδικών φυσικών της ιδιοτήτων (Pomeroy and Brun, 2001).
Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει παρακολούθηση πεδίου, τηλεπισκόπηση και υδρολογικό μοντέλο για τη μέτρηση της δυναμικής της χιονοκάλυψης. Κάθε μία από τις τρεις μεθόδους έχει τα πλεονεκτήματά της στην εκπλήρωση αυτής της αποστολής. Για παράδειγμα, οι επιτόπιες παρατηρήσεις παρέχουν τα ακριβέστερα και τα μεγαλύτερα αρχεία μέτρησης της χιονοκάλυψης. Η τηλεπισκόπηση είναι ισχυρή στην παροχή μεγάλης κλίμακας παρατηρήσεων χιονιού. Τα υδρολογικά μοντέλα είναι ο μόνος τρόπος για να δοθούν μελλοντικές προβλέψεις για το χιόνι.
Ωστόσο, όταν αυτές οι προσεγγίσεις χρησιμοποιούνται μόνες, είναι εμφανείς ορισμένοι περιορισμοί. Για παράδειγμα, υπάρχουν μόνο αραιοί επίγειοι σταθμοί στις ορεινές περιοχές, όπου η μέτρηση του χιονιού είναι πάντα πιο σημαντική. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης και τα υδρολογικά μοντέλα έχουν πολλές φορές μεγάλα σφάλματα, λόγω της ανεπαρκούς γνώσης μας επί του παρόντος στη φυσική του χιονιού και στο φυσικό περιβάλλον.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, ο Dong (2018) πρότεινε ένα συνθετικό πλαίσιο για τη βελτίωση της μέτρησης της κάλυψης του χιονιού εφαρμόζοντας από κοινού in situ παρατηρήσεις, τηλεπισκόπηση και υδρολογικά μοντέλα (βλ. Εικόνα 1). Βάσει επιτυχημένων ερευνητικών προσπαθειών (Dong and Menzel, 2016), ο Dong (2018) προτείνει τη χρήση παρατηρήσεων πεδίου βάσει σημείου για τη διόρθωση των δεδομένων χιονιού που ανιχνεύονται από απόσταση στην περιοχή.
Η συγχώνευση πληροφοριών εδάφους και τηλεπισκόπησης θα εξισορροπήσει την υψηλή ακρίβεια της πρώτης και την ευρεία κάλυψη της δεύτερης, και έτσι θα παρέχει τις καλύτερες διαθέσιμες παρατηρήσεις χιονιού. Ειδικότερα, υπό το πρίσμα των ταχέως αυξανόμενων ψηφιακών φωτογραφιών που βασίζονται στο Διαδίκτυο, οι γεωγράφοι είναι σε θέση να εξάγουν πληροφορίες χιονιού από τις φωτογραφίες με γεωγραφική ετικέτα με τεχνικές μηχανικής εκμάθησης, αντιμετωπίζοντάς τις ως Εθελοντικές Γεωγραφικές Πληροφορίες (VGI) (βλ. Εικόνα 2). Για παράδειγμα, σε πολλούς ανθρώπους αρέσει να ανεβάζουν τις φωτογραφίες του κινητού τους στο GoogleMaps ή στο Flickr.
Αυτές οι εξωτερικές εικόνες με γεωγραφική ετικέτα παρέχουν πληροφορίες παρουσίας/απουσίας χιονιού και αυτά τα κινητά τηλέφωνα μπορούν να λειτουργήσουν ως αισθητήρες κλιματικών σταθμών. Οι τεράστιες ψηφιακές φωτογραφίες που βασίζονται στο διαδίκτυο είναι πολύτιμες για την ενίσχυση του αραιού δικτύου των ακριβών επίγειων σταθμών και, ως εκ τούτου, είναι δυνητικά χρήσιμες για τη βελτίωση των δεδομένων χιονιού από απόσταση. Εάν αυτές οι βελτιωμένες παρατηρήσεις χιονιού χρησιμοποιηθούν ως δεδομένα εισαγωγής υδρολογικών μοντέλων, οι επιστήμονες του χιονιού πιθανότατα θα δημιουργήσουν πιο ακριβείς προβλέψεις και θα παρέχουν πιο αξιόπιστες αξιολογήσεις των υδάτινων πόρων.
Αυτή η έρευνα περιγράφεται στο άρθρο με τίτλο Remote sensing, hydrological modeling and in situ observations in snow cover research:A review, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Journal of Hydrology . Το έργο ολοκληρώθηκε από τον Chunyu Dong από το Ινστιτούτο Περιβάλλοντος και Αειφορίας, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Λος Άντζελες.
Αναφορές:
- Dong, C. (2018). Τηλεπισκόπηση, υδρολογική μοντελοποίηση και επιτόπιες παρατηρήσεις στην έρευνα κάλυψης χιονιού:ανασκόπηση. Journal of Hydrology, 561, 573-583.
- Dong, C., &Menzel, L. (2016). Παραγωγή προϊόντων χιονιού MODIS χωρίς σύννεφα με παρεμβολή υπό όρους πιθανότητας και μετεωρολογικά δεδομένα. Remote Sensing of Environment, 186, 439-451.
- Pomeroy, J.W., &Brun, E. (2001). Φυσικές ιδιότητες του χιονιού. Jones, H.G., Pomeroy, J.W., Walker, D.A., Hoham, R.W. (Επιμ.), Snow Ecology:An Interdisciplinary Examination of Snow-covered Ecosystems, Cambridge University Press, Cambridge, UK, σελ. 45-118
