| Περίληψη |
Ένα ντετερμινιστικό φασματικό μοντέλο διάδοσης ακτινοβολίας χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό του ισοζυγίου ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα της Γης, με βάση δορυφορικά δεδομένα αιωρούμενων σωματιδίων και ατμοσφαιρικών παραμέτρων, σε υψηλή χωρική ανάλυση και συχνότητα ανάκτησης, από τον αισθητήρα MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer).
Η μελέτη εστιάστηκε στην εκτίμηση της άμεσης επίδρασης (DRE) των αιωρούμενων σωματιδίων στις συνιστώσες του ισοζυγίου ακτινοβολίας. Λόγω της υψηλής χωρικής και χρονικής μεταβλητότητας των αιωρούμενων σωματιδίων, η DRE, η οποία αποτελεί κρίσιμη συνιστώσα της συνολικής επίδρασης των αιωρούμενων σωματιδίων στο κλίμα, χαρακτηρίζεται επίσης από μεγάλη μεταβλητότητα.
Εξετάστηκε επίσης η άμεση επίδραση των αιωρούμενων σωματιδίων στο ρυθμό φωτοδιάσπασης του τροποσφαιρικού όζοντος, J(O1D), ο οποίος αποτελεί βασικό μηχανισμό μείωσής του. Σημειώνεται ότι το τροποσφαιρικό όζον συνεισφέρει στο παγκόσμιο φαινόμενο του θερμοκηπίου. ΄Ετσι, ο J(O1D) είναι μία σημαντική κλιματική παράμετρος, που πρέπει να μελετηθεί μέσω μοντελοποίησης, λόγω της απουσίας σταθμών μετρήσεων, και της πραγματοποίησής του σε μήκη κύματος μικρότερα από 330 nm, όπου η επίδραση των αιωρούμενων σωματιδίων είναι σημαντική.
Αξιολογήθηκε επίσης η άμεση επίδραση των αιωρούμενων σωματιδίων στη δυνητική εξάτμιση, η οποία ισούται με την πραγματική εξάτμιση σε ρηχές λίμνες, και αποτελεί καθοριστική παράμετρο του υδρολογικού κύκλου. Η DRE μειώνει τη δυνητική εξάτμιση μέσω της μείωσης της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης.
Οι προσομοιώσεις του μοντέλου πραγματοποιήθηκαν για την περίοδο 2000–2010, σε διάφορες περιοχές της Ελλάδας, που χαρακτηρίζονται από υψηλές συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων, με μοναδικά χαρακτηριστικά εποχικής διακύμανσης και προέλευσης. Δύο ερευνητικοί σταθμοί στην Κρήτη (ΕΛΚΕΘΕ/AERONET και Φινοκαλιά) επιλέχθηκαν λόγω της καταλληλότητας του νησιού για τη μελέτη των επεισοδίων σκόνης από τη Σαχάρα, τα οποία είναι συχνά στην ευρύτερη Ανατολική Μεσόγειο, και της διαθεσιμότητας επίγειων μετρήσεων, που χρησιμοποιήθηκαν ως συμπληρωματικά δεδομένα εισόδου στο μοντέλο και για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν και πάνω από τέσσερεις λίμνες στην Κεντρική Ελλάδα, που αποτελούν τους κύριους ταμιευτήρες παροχής νερού στην Αθήνα, για την αξιολόγηση της επίδρασης των αιωρούμενων σωματιδίων στη δυνητική εξάτμιση.
Πραγματοποιήθηκε ανάλυση και επεξεργασία δεδομένων αιωρούμενων σωματιδίων, νεφών και ατμοσφαιρικών παραμέτρων από το MODIS, τα οποία είναι διαθέσιμα από το 2000, σε ανάλυση 10 km×10 km και 5 km×5 km, και χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισόδου. Το μοντέλο λαμβάνει υπόψη όλες τις φυσικές παραμέτρους και διαδικασίες που επηρεάζουν σημαντικά τη διάδοση της ηλιακής ακτινοβολίας. Η DRE υπολογίζεται στην επιφάνεια της Γης, στο εσωτερικό της ατμόσφαιρας και στην κορυφή της.
Η κατερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία που υπολογίστηκε από το μοντέλο, συγκρίθηκε επιτυχώς με επίγεια δεδομένα από τους σταθμούς ΕΛΚΕΘΕ και Φινοκαλιάς, όπως και ο J(O1D) με βάση αντίστοιχα δεδομένα από τη Φινοκαλιά. Η ανάλυση της επίδρασης των αιωρούμενων σωματιδίων στο ισοζύγιο ακτινοβολίας, στο J(O1D) και στη δυνητική εξάτμιση πραγματοποιήθηκε σε στιγμιαία/ μέση ημερήσια, εποχική και ετήσια βάση. Ποσοτικοποιήθηκε επίσης η επίδραση των επεισοδίων σκόνης, ενώ εκτιμήθηκαν και αξιολογήθηκαν οι τάσεις μεταβολής κατά την εξεταζόμενη περίοδο, με βάση αντίστοιχες τάσεις και επιδράσεις παραγόντων, που περιλαμβάνουν τα αιωρούμενα σωματίδια, τα νέφη και το ολικό όζον.
Τα αποτελέσματα δείχνουν τάσεις μείωσης στα αιωρούμενα σωματίδια και στην επίδρασή τους, σε όλες τις περιοχές που εξετάστηκαν. Ωστόσο, οι αλλαγές στο ισοζύγιο ακτινοβολίας καθορίζονται και από άλλους παράγοντες: η αύξηση της νεφοκάλυψης στο σταθμό του ΕΛΚΕΘΕ αντιστάθμισε τα αποτελέσματα της μείωσης της DRE. Παρόμοια, αν και η DRE στο J(O1D) μειώθηκε, ο J(O1D) δεν αυξήθηκε όπως αναμενόταν, λόγω αύξησης του ολικού όζοντος στην ατμόσφαιρα. Η παρουσία των αιωρούμενων σωματιδίων μειώνει τη δυνητική εξάτμιση κατά περίπου 0.5 mm σε μέση ημερήσια βάση, φτάνοντας τα 2 mm το καλοκαίρι. Ωστόσο, μία τάση μείωσης των αιωρούμενων σωματιδίων βρέθηκε σε όλες τις λίμνες που εξετάστηκαν, κατά την περίοδο 2001–2010.
Ανάλογα ε τη διαθεσιμότητα των δεδομένων εισόδου του μοντέλου, η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε στην παρούσα εργασία μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε περιοχή ειδικού ενδιαφέροντος στον πλανήτη.
|
Αναζήτηση
