ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΠΑΣΡΩΝ ΓΗΑΣΜΖΜΑΣΗΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΔΣΑΠΣΤΥΗΑΚΩΝ ΠΟΤΓΩΝ «ΤΣΖΜΑΣΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΖΜΑΣΩΝ ΚΑΗ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΩΝ» ΣΜΖΜΑ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ Ζ/Τ ΚΑΗ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ

Transcript

1 ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΠΑΣΡΩΝ ΓΗΑΣΜΖΜΑΣΗΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΔΣΑΠΣΤΥΗΑΚΩΝ ΠΟΤΓΩΝ «ΤΣΖΜΑΣΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΖΜΑΣΩΝ ΚΑΗ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΩΝ» ΣΜΖΜΑ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ Ζ/Τ ΚΑΗ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ ΚΑΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΤΠΟΛΟΓΗΣΩΝ ΣΜΖΜΑ ΦΤΗΚΖ ΜΔΣΑΠΣΤΥΗΑΚΖ ΓΗΠΛΩΜΑΣΗΚΖ ΔΡΓΑΗΑ «Εσθσής ανάλσζη δεδομένων για ηη τωρική διακύμανζη ηων οπηικών ιδιοηήηων ηων αιωρούμενων ζωμαηιδίων». Σξηκειήο επηηξνπή: θ. Καδαληδίδεο Αλδξέαο, επίθνπξνο θαζεγεηήο (επηβιέπσλ) θ. Φσηφπνπινο ππξίδσλ, θαζεγεηήο θ. Οηθνλφκνπ Γεψξγηνο, αλαπιεξσηήο θαζεγεηήο Φνηηεηήο: Υαικνχθεο Αζαλάζηνο (Α.Μ. 172) Πάηξα, Ηνχληνο

2 2

3 Πίνακαρ πεπιεσομένων Πεξίιεςε... 5 Abstract... 7 Κεθάιαην Αησξνχκελα ζσκαηίδηα Οξηζκφο Μνξθέο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Υεκηθή ζχλζεζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Καηαλνκή ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ κε βάζε ην κέγεζφο ηνπο Πεγέο πξνέιεπζεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Φπζηθέο πεγέο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Αλζξσπνγελή αησξνχκελα ζσκαηίδηα Σαμηλφκεζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ κε βάζε ηε ρσξηθή ηνπο πξνέιεπζε Θαιάζζηα aerosols Πνιηθά aerosols Δξεκηθά aerosols Αγξνηηθά επεηξσηηθά aerosols Απνκαθξπζκέλα επεηξσηηθά aerosols Αζηηθά aerosols Σαμηλφκεζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ κε βάζε ηε ρεκηθή ηνπο ζχζηαζε Αησξνχκελα ζσκαηίδηα εμσγήηλεο πξνέιεπζεο Θαιάζζην άιαο Ζθαηζηεηαθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα Νηηξηθά aerosols Αησξνχκελα ζσκαηίδηα εδαθηθήο ζθφλεο Θεητθά aerosols Αλζξαθηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα Μεραληζκνί απνκάθξπλζεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Κεθάιαην Ηδηφηεηεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Σαρχηεηα πηψζεο Πξνζξφθεζε θέδαζε θαη απνξξφθεζε αθηηλνβνιίαο απφ ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα Δθζέηεο Angstrom Οπηηθφ βάζνο Κεθάιαην

4 Δπηδξάζεηο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Κιίκα Δλεξγεηαθφ ηζνδχγην Τγεία Αησξνχκελα ζσκαηίδηα θαη θιίκα ελεξγεηαθφ ηζνδχγην Αησξνχκελα ζσκαηίδηα θαη πγεία Αησξνχκελα ζσκαηίδηα θαη νξαηφηεηα Κεθάιαην Γίθηπν AERONET - Φαζκαηνθσηφκεηξν MODIS Δπεμεξγαζία δεδνκέλσλ Η Γίθηπν AERONET Φαζκαηνθσηφκεηξν MODIS Δπεμεξγαζία δεδνκέλσλ Η Λήςε δεδνκέλσλ απφ ηνπο επίγεηνπο ζηαζκνχο χγθξηζε δεδνκέλσλ κεηαμχ επηγείσλ θαη δνξπθνξηθψλ νξγάλσλ κέηξεζεο 60 Κεθάιαην Αληηπξνζσπεπηηθφηεηα κεηξήζεσλ ησλ επηγείσλ ζηαζκψλ ζε ζχγθξηζε κε ηνπο δνξπθφξνπο - Δπεμεξγαζία δεδνκέλσλ ΗΗ Δηζαγσγή Αζαθήο νκαδνπνίεζε (fuzzy clustering) Δγθπξφηεηα ηεο νκαδνπνίεζεο Οκαδνπνίεζε ησλ δνξπθνξηθψλ δεδνκέλσλ γηα ηε ρσξηθή θαη επνρηθή δηαθχκαλζή ηνπο Δπεμεξγαζία κεηξήζεσλ ΗΗ Α.1.) Ζξάθιεην - Aqua A.2.) Ζξάθιεην Terra Β.1.) Αζήλα-Aqua Β.2.) Αζήλα-Terra Γ.1.) Θεζζαινλίθε Aqua Γ.2.) Θεζζαινλίθε-Terra Κεθάιαην πκπεξάζκαηα Βηβιηνγξαθία Παξάξηεκα

5 Περύληψη χκθσλα κε ηελ πξφζθαηε έθζεζε ηεο Γηαθπβεξλεηηθήο Δπηηξνπήο γηα ηελ Κιηκαηηθή Αιιαγή (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), ε επίδξαζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζην ελεξγεηαθφ ηζνδχγην ηεο αηκφζθαηξαο θξίλεηαη σο ηδηαίηεξα ζεκαληηθή. Απηφ νθείιεηαη ζηα θαηλφκελα ζθέδαζεο θαη απνξξφθεζεο πνπ πξνθαινχλ ζηελ ειηαθή αθηηλνβνιία θαηά ηε δηάδνζή ηεο ζηελ αηκφζθαηξα θαη ζηελ επίδξαζή ηνπο ζηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ. ηελ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία έγηλε κηα πξνζπάζεηα αλάιπζεο ησλ δεδνκέλσλ πνπ έρνπκε ζηε δηάζεζή καο απφ ην δηεζλέο δίθηπν επίγεησλ ζηαζκψλ AERONET πνπ ιεηηνπξγεί ππφ ηελ αηγίδα ηεο NASA θαη απφ ην δνξπθνξηθφ φξγαλν MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectoradiometer) πνπ βξίζθεηαη ζηνπο δνξπθφξνπο πνιηθήο ηξνρηάο Terra θαη Aqua κε ζθνπφ ηελ εμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ ζρεηηθά κε ηε ρσξηθή θαη επνρηθή δηαθχκαλζε ησλ νπηηθψλ ηδηνηήησλ ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ θαη ζρεηηθά κε ηελ αληηπξνζσπεπηηθφηεηα ησλ επηγείσλ ζηαζκψλ ζε ζχγθξηζε κε ην MODIS ησλ δνξπθφξσλ Terra θαη Aqua. Ζ κειέηε έγηλε γηα ηξεηο αζηηθέο πεξηνρέο ηεο Διιάδαο, ηελ Αζήλα, ην Ζξάθιεην θαη ηε Θεζζαινλίθε, φπνπ ππάξρνπλ επίγεηνη ζηαζκνί θαη δνξπθνξηθά δεδνκέλα απφ ηε γχξσ πεξηνρή κε ρσξηθή αλάιπζε 10x10 km 2. Ζ δνκή ηεο εξγαζίαο έρεη σο εμήο: ην πξψην θεθάιαην, δίλεηαη ν νξηζκφο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, αλαιχεηαη ε ρεκηθή ηνπο ζχζηαζε, νη κνξθέο ζηηο νπνίεο απαληψληαη ζηελ αηκφζθαηξα, νη πεγέο πξνέιεπζήο ηνπο, ε θαηαλνκή ηνπο ζε δηάθνξεο θαηεγνξίεο κε δηαθνξεηηθά θξηηήξηα φπσο επίζεο θαη νη κεραληζκνί απνκάθξπλζήο ηνπο απφ ηελ αηκφζθαηξα. ην δεχηεξν θεθάιαην, αλαιχνληαη νη θπζηθέο ηδηφηεηεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ θαη νη κεραληζκνί επίδξαζήο ηνπο ζηελ αθηηλνβνιία. Ηδηαίηεξε ζεκαζία δίλεηαη ζηνλ εθζέηε Angstrom θαη ζην νπηηθφ βάζνο ησλ αηξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ θαζψο είλαη ην αληηθείκελν ηεο κειέηεο καο. ηε ζπλέρεηα, ζην ηξίην θεθάιαην, γίλεηαη κηα αλαθνξά ζηηο επηδξάζεηο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ φζνλ αθνξά ζην θιίκα θαη ζην ελεξγεηαθφ ηζνδχγην θαζψο επίζεο ζηελ πγεία θαη ζηελ νξαηφηεηα. ην ηέηαξην θεθάιαην, γίλεηαη αξρηθά κηα αλαθνξά ζην δηεζλέο δίθηπν επηγείσλ ζηαζκψλ AERONET θαη ζην θαζκαην-ξαδηφκεηξν MODIS απφ φπνπ έρνπκε ηηο κεηξήζεηο καο. Έπεηηα, πεξηγξάθεηαη ην πξψην ζηάδην ηεο επεμεξγαζίαο ησλ κεηξήζεψλ καο, ην 5

6 νπνίν πεξηιακβάλεη ηε ζρεκαηηθή ζχγθξηζε ησλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε απφ ηνπο επηγείνπο ζηαζκνχο θαη ηνπο δνξπθφξνπο. Πεξλψληαο ζην πέκπην θεθάιαην ηεο εξγαζίαο, αλαιχεηαη ε κέζνδνο κε ηελ νπνία γίλεηαη ε ρσξηθή νκαδνπνίεζε ησλ κεηξήζεσλ απφ ηνπο δνξπθφξνπο θαη ζηε ζπλέρεηα αθνινπζεί ην δεχηεξν ζηάδην ηεο επεμεξγαζίαο ησλ κεηξήζεσλ θαηά ην νπνίν αλαπαξίζηαληαη ηα ζρήκαηα νκαδνπνίεζεο ησλ δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ κε δηάθνξα θξηηήξηα. Σέινο, ζην έθην θεθάιαην, ζρνιηάδνληαη ηα ηειηθά απνηειέζκαηα θαη εμάγνληαη ηα αληίζηνηρα ζπκπεξάζκαηα γηα ηελ επνρηθή θαη ρσξηθή δηαθχκαλζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, αιιά θαη ηελ αληηπξνζσπεπηηθφηεηα ησλ επηγείσλ ζηαζκψλ ζε ζρέζε κε ηνπο δνξπθφξνπο. Λέξειρ κλειδιά: αησξνχκελα ζσκαηίδηα, νπηηθέο ηδηφηεηεο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, Aeronet, MODIS, aerosols, ελεξγεηαθφ ηζνδχγην. 6

7 Abstract According to a recent report by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), the effect of suspended particles in the energy balance of the atmosphere is considered as very important. This is due to scattering and absorption phenomena caused by solar radiation during propagation in the atmosphere and their effect on the properties of clouds. This thesis was an attempt to analyze the available data by the international network of ground aerosol stations AERONET and the satellite instrument MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectoradiometer) on-board the Terra and Aqua satellites and investigate the spatial and temporal variation of the optical properties of aerosols and the representativeness of the earth stations compared to the MODIS satellites Terra and Aqua. The study was conducted in three urban areas of Greece, Athens, Heraklion and Thessaloniki, where there are data from ground-based stations and satellite estimations from the surrounding area with a spatial resolution of 10x10 km 2. The structure of this thesis is as follows: The first chapter begins with a definition of aerosols, the analysis of their chemical composition, the forms with which aerosols occur in the atmosphere, the sources of their origin, their distribution in categories with different criteria as well as the mechanisms for their removal from the atmosphere. The second chapter analyzes the physical properties of aerosols and mechanisms of their influence on radiation. Particular attention is given to the Angstrom exponent and the optical depth of aerosols, parameters that lie within the object of our study. In the third chapter, there is a description of the aerosol effects on climate and the energy balance as well as health and visibility. In the fourth chapter, there is firstly a description of the international AERONET network of ground stations and the MODIS spectral radiometer. Then, we describe the first stage of our measurement analysis, which includes the schematic comparison of measurements derived from ground stations and satellites. In the fifth chapter, we analyze the method for the spatial clustering of measurements from satellites and the clustering shapes of satellite measurements using different criteria. Finally, in the sixth chapter, we discuss the results and conclusions corresponding to the seasonal and spatial variability of aerosols, and the 7

8 representativeness of the ground measurements in comparison with the satellite estimations. 8

9 Δπραξηζηίεο Γφμα ησ Θεψ, ε παξνχζα εξγαζία νινθιεξψλεηαη κε ην πέξαο ησλ κεηαπηπρηαθψλ κνπ ζπνπδψλ ζην ηκήκα Μεραληθψλ Ζ/Τ θαη Πιεξνθνξηθήο κε ηε βνήζεηα πνιιψλ πξνζψπσλ, πνπ δπζηπρψο δελ κπνξψ λα ηα ζπκπεξηιάβσ φια ζηηο επφκελεο γξακκέο. Καηαξράο, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηα κέιε ηεο ηξηκεινχο εμεηαζηηθήο επηηξνπήο ηεο δηπισκαηηθήο κνπ εξγαζίαο: ηνλ θ.φσηφπνπιν πχξν, ηνλ θ.καδαληδίδε Αλδξέα θαη ηνλ θ.οηθνλφκνπ Γεψξγην. Ηδηαηηέξσο, φκσο, πξέπεη λα επραξηζηήζσ ζεξκά ηνπο επηβιέπνληεο ηεο δηπισκαηηθήο κνπ εξγαζίαο: ηνλ θχξην Φσηφπνπιν θαη ηνλ θχξην Καδαληδίδε, νη νπνίνη κνπ έδσζαλ ηελ επθαηξία λα ζπλεξγαζηψ καδί ηνπο θαη κε πνιιή ππνκνλή κε θαζνδεγνχζαλ ζηελ πνξεία ηεο εξγαζίαο. Σέινο, αηζζάλνκαη ηελ αλάγθε λα επραξηζηήζσ ζεξκά φια ηα πξφζσπα ηνπ ζηελνχ θαη επξχηεξνπ νηθνγελεηαθνχ κνπ πεξηβάιινληνο, αιιά θπξίσο: ηνλ παηέξα κνπ Αληψλε, ηε κεηέξα κνπ Γεσξγία, ηελ αδειθή κνπ Παλαγηψηα θαη νπσζδήπνηε ην ζείν κνπ Θαλάζε, πνπ κε ζηήξηδαλ έσο ζήκεξα θαη ζπλερίδνπλ λα κε ζηεξίδνπλ κε θάζε ηξφπν ζηε δσή κνπ θαη ρσξίο ηνπο νπνίνπο δε ζα είρα ηε δπλαηφηεηα λα νινθιεξψζσ ηηο ζπνπδέο κνπ έσο ηψξα. 9

10 10

11 Κεφϊλαιο 1 Αιωρούμενα ςωματύδια 1.1 Οριςμόσ Αησξνχκελα ζσκαηίδηα (aerosols) είλαη φια ηα ζηαζεξά αησξήκαηα ζηεξεψλ ή πγξψλ ζσκαηηδίσλ ή θαη ησλ δχν ζηνλ αέξα. Αλ θαη ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα εμ νξηζκνχ πεξηιακβάλνπλ ην ζπλδπαζκφ φισλ ησλ ζπκππθλσκέλσλ ζπζηαηηθψλ πνπ ππάξρνπλ ζηελ αηκφζθαηξα, φπσο επίζεο θαη ν αέξαο ζηνλ νπνίν πεξηέρνληαη απηά, ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο αλαθεξφκαζηε κφλν ζηo ζσκαηηδηαθφ ηκήκα απηψλ. Γηαρσξίδνληαη ζε δχν βαζηθέο θαηεγνξίεο: ηα πξσηνγελή αησξνχκελα ζσκαηίδηα (εθπεκπφκελα απεπζείαο ζηελ αηκφζθαηξα σο ζσκαηίδηα) θαη ηα δεπηεξνγελή (δεκηνπξγνχκελα ζηελ αηκφζθαηξα κέζσ δηαδηθαζηψλ κεηαηξνπήο κνξίσλ αεξίσλ ζε ζσκαηίδηα). Σα αηκνζθαηξηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα γεληθά είλαη ζσκαηίδηα πνπ ην κέγεζνο ηνπο θπκαίλεηαη απφ ιίγα λαλφκεηξα (nm) κέρξη 10 κηθξφκεηξα (κm) ζε δηάκεηξν. [21] Αλάινγα κε ην ζρήκα ηνπο ρσξίδνληαη ζε ζθαηξηθά, πνπ είλαη θπξίσο ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα πνπ πεξηέρνπλ λεξφ θαη ζε αησξνχκελα ζσκαηίδηα πνπ έρνπλ πεξίπινθα ζρήκαηα φπσο ε ζθφλε θαη ε άκκνο. Σσήμα 1.1 Ζιεθηξνληθή κεγέζπλζε ζσκαηηδίνπ ζθφλεο Πεγή: 11

12 Σα αηκνζθαηξηθά αησξήκαηα παξνπζηάδνπλ πνηθίιεο ζεηηθέο θαη αξλεηηθέο επηδξάζεηο γηα ηνλ άλζξσπν θαη ηνπο ππφινηπνπο δσληαλνχο νξγαληζκνχο ηνπ πιαλήηε. Πην ζπγθεθξηκέλα: Ζ παξνπζία ηνπο είλαη απαξαίηεηε γηα ηε ζπκπχθλσζε ησλ πδξαηκψλ (ππξήλεο ζπκπχθλσζεο) θαη ηε δεκηνπξγία λεθψλ. πκκεηέρνπλ ζε ρεκηθέο αληηδξάζεηο θαη αλάινγα κε ηε ρεκηθή ηνπο ζχζηαζε κπνξεί λα είλαη επηθίλδπλα γηα ηνπο δσληαλνχο νξγαληζκνχο. Δπεξεάδνπλ ηελ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πνπ θηάλεη ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο κέζσ ησλ δηαδηθαζηψλ ηεο ζθέδαζεο θαη ηεο απνξξφθεζεο. ε κεγάιεο ζπγθεληξψζεηο κεηψλνπλ ζεκαληηθά ηελ νξαηφηεηα. 1.2 Μορφϋσ των αιωρούμενων ςωματιδύων Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα εκθαλίδνληαη ζηελ αηκφζθαηξα κε ηηο παξαθάησ κνξθέο: Αηζάιε: πζζψξεπζε ζσκαηηδίσλ άλζξαθα ηα νπνία πξνθχπηνπλ απφ ηελ θαχζε αλζξαθηθψλ ελψζεσλ. θφλε: σκαηίδηα ζηεξεάο θαηάζηαζεο πνπ είλαη απνηέιεζκα δηάβξσζεο ζηεξεψλ πιηθψλ. Ηπηάκελε ηέθξα: σκαηίδηα ηέθξαο ζηεξεψλ θαπζίκσλ. Οκίριε: ηαγνλίδηα ζηελ αηκφζθαηξα πνπ ζπγθεληξψλνληαη ζπλήζσο θνληά ζην έδαθνο. Καπλφο: σκαηίδηα πνπ πξνέξρνληαη απφ ηελ αηειή θαχζε πιηθψλ πνπ πεξηέρνπλ άλζξαθα. Νέθνο: πλδπαζκφο νκίριεο θαη θαπλνχ. Αριχο (Αριή): είλαη ε ζφισζε ηεο αηκφζθαηξαο πνπ νθείιεηαη είηε ζε κηθξά ζηαγνλίδηα είηε πγξνζθνπηθά ζσκαηίδηα πνπ πξνέξρνληαη απφ ζπκπχθλσζε αεξίσλ (θνηλψο «θαηαρληά»). Κάπλα: σκαηίδηα ζηεξεάο θαηάζηαζεο πνπ πξνέθπςαλ απφ ζπκπχθλσζε νπζηψλ πνπ βξέζεθαλ ζηελ αηκφζθαηξα ζηελ αέξηα θάζε. 12

13 Σσήμα 1.2 Ζιεθηξνληθή κεγέζπλζε ησλ θπξηφηεξσλ εηδψλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ 1.3 Χημικό ςύνθεςη των αιωρούμενων ςωματιδύων Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα πεξηέρνπλ ρεκηθά άιαηα, ληηξηθά άιαηα, ακκσληαθά, νξγαληθά ζπζηαηηθά, θξπζηαιιηθά ζπζηαηηθά, ζαιαζζηλφ αιάηη, ηφληα πδξνγφλνπ θαη λεξφ. ηνλ επφκελν πίλαθα θαίλνληαη θάπνηα γεληθά ζηνηρεία γηα ηελ πξνέιεπζε θαη ην δηαρσξηζκφ ησλ ζσκαηηδίσλ. 13

14 Σξφπνη δεκηνπξγίαο χλζεζε Γηαιπηφηεηα Πεγέο Λεπηφθνθθα σκαηίδηα Υεκηθέο αληηδξάζεηο Ππξελνπνίεζε πκπχθλσζε πζζσκάησζε Γηαδηθαζίεο λεθψλ/νκίριεο Θεητθά άιαηα Νηηξηθά άιαηα Ακκσληαθά Ηφληα πδξνγφλνπ ηνηρεηαθφο άλζξαθαο Οξγαληθά ζηνηρεία Νεξφ Μέηαιια Μεγάιε δηαιπηφηεηα θαη πγξνζθνπηθά Καχζε (γαηάλζξαθα, πεηξειαίνπ, βελδίλεο, diesel, μχινπ) Μεηαηξνπή απφ αέξηα ζε ζσκαηηδηαθή θάζε ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ, ηνπ ηξηνμεηδίνπ ηνπ ζείνπ θαη ησλ νξγαληθψλ πηεηηθψλ ελψζεσλ Κακίληα, Μχινη Υνλδξφθνθθα ζσκαηίδηα Μεραληθή δηαηάξαμε Αηψξεζε ζθφλεο θφλε επαλαηψξεζεο Ηπηάκελε ηέθξα απφ γαηάλζξαθεο θαη πεηξέιαην Ομείδηα απφ θξπζηαιιηθά ζηνηρεία CaCO 3, NaCl Γχξε, ζπφξνη Θξαχζκαηα ειαζηηθψλ Μεγάιε αδηαιπηφηεηα θαη κε πγξνζθνπηθά Δπαλαηψξεζε βηνκεραληθήο ζθφλεο θαη εδάθνπο Αηψξεζε εδάθνπο (θαιιηέξγεηα, εμφξπμε, δξφκνη ρσξίο επίζηξσζε) Βηνινγηθέο πεγέο Καηαζθεπέο/ Καηεδαθίζεηο Θαιάζζηνη ςεθαζκνί Υξφλνο δσήο Μέξεο έσο εβδνκάδεο Λεπηά έσο εκέξεο Απφζηαζε κεηαθίλεζεο Δθαηνληάδεο έσο ρηιηάδεο ρηιηφκεηξα < δεθάδεο ρηιηφκεηξα Πίλαθαο 1.1 ηνηρεία γηα ιεπηφθνθθα θαη ρνλδξφθνθθα ζσκαηίδηα [21]. 1.4 Κατανομό των αιωρούμενων ςωματιδύων με βϊςη το μϋγεθόσ τουσ Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα δηαθξίλνληαη αλάινγα κε ην κέγεζνο ηνπο ζε δχν βαζηθέο θαηεγνξίεο: ιεπηφθνθθα θαη ρνλδξφθνθθα. Σα ζσκαηίδηα κε ηζνδχλακε δηάκεηξν κηθξφηεξε απφ 2,5 κm ραξαθηεξίδνληαη σο ιεπηφθνθθα, ελψ ηα ζσκαηίδηα κε ηζνδχλακε δηάκεηξν κεγαιχηεξε απφ 2,5 κm ραξαθηεξίδνληαη σο ρνλδξφθνθθα. 14

15 Ο πξνζδηνξηζκφο ηνπ κεγέζνπο ηνπο γίλεηαη κε ηελ «ηζνδχλακε δηάκεηξν», πνπ είλαη ε δηάκεηξνο πνπ έρεη έλα ζθαηξηθφ ζσκαηίδην πνπ παξνπζηάδεη ηελ ίδηα αληίζηαζε ζηνλ αέξα θαηά ηελ θίλεζε ηνπ κε ην πξνο εμέηαζε ζσκαηίδην [30]. Έλαο πην πεξηγξαθηθφο δηαρσξηζκφο ηνπ κεγέζνπο ησλ ζσκαηηδίσλ πνπ παξαηεξνχληαη ζηελ αηκφζθαηξα είλαη ν εμήο [16]: Καηάζηαζε ππξελνπνίεζεο (nucleation mode) (<0,1κm) : είλαη κφιηο δεκηνπξγνχκελα ζσκαηίδηα πνπ πξνέξρνληαη απφ κεηαηξνπή αεξίσλ ξχπσλ πνπ εθιχνληαη ζηελ αηκφζθαηξα, ζε ζσκαηίδηα κέζσ ηεο δηαδηθαζίαο ηεο ππξελνπνίεζεο, θάησ απφ πςειέο ζεξκνθξαζίεο. Καηάζηαζε πξνζαχμεζεο (accumulation mode) (0,1κm-2κm) : είλαη πξνζαπμεκέλα ζσκαηίδηα πνπ πξνέξρνληαη απφ ζπκπχθλσζε πδξαηκψλ πάλσ ζε πξνυπάξρνληα ζσκαηίδηα πνπ βξίζθνληαη ζηελ θαηάζηαζε ππξελνπνίεζεο, κε απνηέιεζκα λα κεγαιψζεη ην κέγεζφο ηνπο. Σξαρηά θαηάζηαζε (coarse mode) (>2κm) : ηα ζσκαηίδηα απηά δεκηνπξγνχληαη θπξίσο απφ δηάθνξεο κεραληθέο δξάζεηο, π.ρ. ζσκαηίδηα εδαθηθήο ζθφλεο απφ δπλαηνχο αλέκνπο. Σσήμα 1.3 Γηαρσξηζκφο ηνπ κεγέζνπο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα δηαθξίλνληαη σο πξνο ην κέγεζφο ηνπο θαη κε ηηο εμήο νλνκαζίεο: i. Οιηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα (δηάκεηξνο < 50 κm) 15

16 ii. Δηζπλεχζηκα ζσκαηίδηα (δηάκεηξνο < 10 κm - PM 10) iii. Μηθξά εηζπλεχζηκα αλαπλεχζηκα ζσκαηίδηα: (δηάκεηξνο < 2.5κm PM 2.5) iv. Μεγάια εηζπλεχζηκα (2.5κm < δηάκεηξνο < 10κm) v. Θσξαθηθά ζσκαηίδηα (δηάκεηξνο < 7 κm) Σσήμα 1.4 Παξνπζηάδνληαη ηα δηάθνξα κεγέζε (δηάκεηξνη ζε κηθξφκεηξα-κm) ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ: κε θφθθηλν ρξψκα ηα αλζξσπνγελή θαη κε πξάζηλν ρξψκα ηα θπζηθήο πξνέιεπζεο αησξνχκελα ζσκαηίδηα (Πεγή: Δηαηξεία TSI Inc.). Σελ ηαμηλφκεζε σο πξνο ην κέγεζφο ηνπο βιέπνπκε ζην παξαθάησ ζρήκα: o Aitken ζσκαηίδηα κm o ιεπηά ζσκαηίδηα 0.1 1κm o γηγαληηαία ή ρνλδξφθνθθα ζσκαηίδηα > 1 κm 16

17 o ζσκαηίδηα θαπλνχ κm o ζθφλε κηθξήο δηακέηξνπ <100 κm o ζθφλε κεγάιεο δηακέηξνπ >100 κm o λεθνζηαγνλίδηα κm o ζηαγφλεο βξνρήο > 100 κm Σσήμα 1.5 ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ηεο θαηαλνκήο επηθαλείαο ζσκαηηδίσλ αηκνζθαηξηθνχ aerosol. Γείρλνληαη νη πεγέο, νη βαζηθέο δηεξγαζίεο θαη νη κεραληζκνί ζρεκαηηζκνχ θαη απνκάθξπλζεο ησλ ζσκαηηδίσλ [32]. Ο ρξφλνο παξακνλήο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ αηκφζθαηξα είλαη αληηζηξφθσο αλάινγνο κε ην κέγεζφο ηνπο. Σα ζσκαηίδηα κε δηάκεηξν κεγαιχηεξε ησλ 10 κm θαζηδάλνπλ γξήγνξα ιφγσ βαξχηεηαο κε απνηέιεζκα ν ρξφλνο παξακνλήο ηνπο ζηελ αηκφζθαηξα λα είλαη κηθξφο. Δλδηαθέξνλ απφ πεξηβαιινληηθήο πιεπξάο παξνπζηάδνπλ ηα ζσκαηίδηα κε δηάκεηξν κηθξφηεξε ησλ 10 κm πνπ έρνπλ 17

18 κεγαιχηεξε δηάξθεηα παξακνλήο ζηελ αηκφζθαηξα θαη είλαη εχθνιν λα κεηαθηλεζνχλ ζε κεγάιεο απνζηάζεηο απφ ηελ πεγή εθπνκπήο ηνπο. 1.5 Πηγϋσ προϋλευςησ των αιωρούμενων ςωματιδύων Σα αηκνζθαηξηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα πξνέξρνληαη απφ δχν εηδψλ πεγέο: i.) ηηο θπζηθέο πεγέο (π.ρ. ζθφλε απφ ην έδαθνο, εθαηζηεηαθή χιε, ζσκαηίδηα ρισξηνχρνπ λαηξίνπ (NaCl) απφ ηηο θνξπθέο ησλ θπκάησλ ηεο ζάιαζζαο) θαη ii.) ηηο αλζξσπνγελείο πεγέο (π.ρ. εθπνκπέο απφ ηα απηνθίλεηα, ζσκαηίδηα αηζάιεο θαη ζηάρηεο απφ βηνκεραλίεο) θαη κε ηηο εμήο δηεξγαζίεο: ηεο θαχζεο, ηεο ηξηβήο, ηεο δηάβξσζεο ή ηνπ θαηαθεξκαηηζκνχ ησλ πιηθψλ. ε παγθφζκηα θιίκαθα ππεξηεξνχλ νη εθπνκπέο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ απφ θπζηθέο πεγέο, ελψ ζε ηνπηθή θιίκαθα ππεξηεξνχλ νη αλζξσπνγελείο εθπνκπέο. Πίνακαρ 1.2 Πεγέο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Φυςικϋσ πηγϋσ αιωρούμενων ςωματιδύων ηηο θπζηθέο πεγέο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ αλήθνπλ ηα εθαίζηεηα. Με ηελ έθξεμε ελφο εθαηζηείνπ εθιχνληαη ζηελ αηκφζθαηξα ζσκαηίδηα χιεο ηα νπνία κεηαθέξνληαη ζηελ αηκφζθαηξα γηα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα. Δπηπξφζζεηα, νη κεγάιεο ππξθαγηέο πνπ κπνξεί λα πξνθαινχληαη απφ αλζξψπηλε ακέιεηα ή αζπλεδεηζία, σζηφζν 18

19 εθιχνπλ κεγάιεο πνζφηεηεο ξχπσλ κε κνξθή θαπλνχ, άθαπζησλ πδξνγνλαλζξάθσλ θαη ηπηάκελεο ηέθξαο. Οη εθηεηακέλεο ππξθαγηέο κπνξνχλ λα δεκηνπξγήζνπλ λέθνο ην νπνίν είλαη δπλαηφλ λα πξνθαιέζεη κείσζε ηεο νξαηφηεηαο θαη επίδξαζε ζην ειηαθφ θψο ζε πνιχ κεγάιεο απνζηάζεηο απφ ην ζεκείν ηεο θσηηάο. Σσήμα 1.6 Φσηηέο ζηελ Διιάδα Δπίζεο, νη δπλαηνί άλεκνη ζε πνιιέο πεξηνρέο αλά ηνλ θφζκν απνηεινχλ θπζηθή αηηία κεηαθνξάο κεγάισλ πνζνηήησλ ζσκαηηδηαθήο χιεο. Υαξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα γηα ηελ Διιάδα είλαη ν άλεκνο κε ηελ επσλπκία νξφθνο πνπ πξνθαιεί ζπρλά έληνλε κείσζε ηεο νξαηφηεηαο ιφγσ ηεο ζθφλεο πνπ κεηαθέξεη απφ ηελ έξεκν ηεο αράξαο. Οη σθεαλνί θαη νη ζάιαζζεο είλαη, επηπιένλ, κία ηεξάζηηα πεγή θπζηθψλ ξχπσλ. Ο σθεαλφο εθιχεη ζπλερψο aerosols ζηελ αηκφζθαηξα κε ηε κνξθή ζσκαηηδίσλ άιαηνο, ηα νπνία είλαη δηαβξσηηθά γηα ηα κέηαιια θαη ηηο θαηαζθεπέο. Σέινο, κία βαζηθή πεγή θπζηθψλ ξχπσλ είλαη ηα θπηά θαη ηα δέληξα. Δίλαη ε θχξηα πεγή πδξνγνλαλζξάθσλ γηα ηνλ πιαλήηε [31]. Σα πξσηνγελή βηνγελή aerosols απνηεινχληαη απφ ζξαχζκαηα θπηψλ, ρνπκηθά πιηθά θαη κηθξνβηαθά ζσκαηίδηα. 19

20 Σσήμα 1.7 Παξαδείγκαηα θπζηθψλ πεγψλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Ανθρωπογενό αιωρούμενα ςωματύδια ηα πιαίζηα ηεο βηνκεραληθήο δξαζηεξηφηεηαο πξνθαιείηαη ζηελ αηκφζθαηξα ξχπαλζε, ε νπνία πξνέξρεηαη απφ ηελ επεμεξγαζία πξψησλ πιψλ (νξπθηά, μπιεία, αξγφ πεηξέιαην γηα παξαγσγή εμεηδηθεπκέλσλ πξντφλησλ θαη ελέξγεηαο) θαη απφ κεηαπνηεηηθέο δηαδηθαζίεο. Ωο θχξηα αλζξσπνγελή αησξνχκελα ζσκαηίδηα αλαθέξνπκε ηα εμήο: αηζάιε, ζθφλε (απφ εθπoκπέο πξσηνγελνχο ζσκαηηδηαθήο χιεο) θαη ηα ζεητθά θαη ληηξηθά ηφληα απφ νμείδσζε αεξίσλ SO 2 θαη ΝΟ 2 αληίζηνηρα (δεπηεξνγελή αησξήκαηα πνπ είλαη πξντφληα αέξησλ αλζξσπνγελψλ εθπνκπψλ απφ θαχζεηο νξπθηψλ θαπζίκσλ). 20

21 Σσήμα 1.8 Μεξηθά παξαδείγκαηα πεγψλ εθπνκπήο αλζξσπνγελψλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ 1.6 Ταξινόμηςη των αιωρούμενων ςωματιδύων με βϊςη τη χωρικό τουσ προϋλευςη Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα ρσξίδνληαη αλάινγα κε ηελ πξνέιεπζε ηνπο, ζε ζαιάζζηα (marine), επεηξσηηθά (continental), αζηηθά (urban), βηνκεραληθά (industrial), πνιηθά (artic) θαη εξεκηθά (desertic) ( Θαλϊςςια aerosols Tα ζσκαηίδηα πάλσ απφ ηνπο απνκαθξπζκέλνπο σθεαλνχο είλαη θπξίσο ζαιάζζηαο πξνέιεπζεο. Οη ζπγθεληξψζεηο ησλ ζαιάζζησλ αηκνζθαηξηθψλ ζσκαηηδίσλ είλαη ζπλήζσο κεηαμχ 100 θαη 300 cm -3. Οη θαηαλνκέο ησλ κεγεζψλ ηνπο ραξαθηεξίδνληαη απφ ηξεηο πεξηνρέο: α.) ηελ πεξηνρή ησλ ππξήλσλ (Dp<0,1κm), β.) ηελ πεξηνρή ζπζζψξεπζεο (0,1<Dp<2κm) θαη γ.) ηελ πεξηνρή ησλ ρνλδξφθνθθσλ (Dp>2 κm) [21]. 21

22 1.6.2 Πολικϊ aerosols Σα πνιηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα βξίζθνληαη θνληά ζηελ επηθάλεηα ηεο Αξθηηθήο θαη ηεο Αληαξθηηθήο θαη έρνπλ πνιχ ρακειέο ζπγθεληξψζεηο. Καηά ηελ ρεηκεξηλή πεξίνδν θαη ζηηο αξρέο ηεο άλνημεο ηα Αξθηηθά aerosols επεξεάδνληαη ζεκαληηθά απφ αλζξσπνγελείο πεγέο. Καηά ηελ δηάξθεηα απηήο ηεο πεξηφδνπ ε αξηζκεηηθή ηνπο ζπγθέληξσζε απμάλεη πάλσ απφ 200 cm -3. Σα πνιηθά aerosols πεξηέρνπλ αλζξαθηθά ζπζηαηηθά πξνεξρφκελα απφ κεζαία γεσγξαθηθά πιάηε, ζαιάζζην αιάηη απφ ηνπο σθεαλνχο πνπ πεξηβάινπλ ηνπο πφινπο θαη εδαθηθά πιηθά πνπ πξνέξρνληαη απφ πεξηνρέο ηνπ αλάινγνπ εκηζθαηξίνπ Ερημικϊ aerosols Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα πνπ βξίζθνληαη πάλσ απφ πεξηνρέο εξήκσλ ζπλήζσο εθηείλνληαη θαη ζε γεηηνληθέο πεξηνρέο φπσο είλαη νη σθεαλνί. Σν ζρήκα ησλ αξηζκεηηθψλ θαηαλνκψλ ηνπο κνηάδεη κε απηφ ησλ απνκαθξπζκέλσλ επεηξσηηθψλ πεξηνρψλ κφλν πνπ εμαξηάηαη ηζρπξά απφ ηελ έληαζε ηνπ αλέκνπ. Σα κεγάια ζσκαηίδηα (δηάκεηξνο κέρξη 100κm) δελ απνκαθξχλνληαη απφ ηηο πεξηνρέο ησλ εξήκσλ, ελψ ηα aerosols κε δηάκεηξν κηθξφηεξε ησλ 10κm κεηαθέξνληαη ζε απνζηάζεηο ρηιηάδσλ km. Σσήμα 1.9 ρεκαηηθή απεηθφληζε ησλ θπξηφηεξσλ εξήκσλ ηνπ πιαλήηε. (Πεγή: 22

23 1.6.4 Αγροτικϊ ηπειρωτικϊ aerosols Σα aerosols ζηηο αγξνηηθέο πεξηνρέο είλαη θπξίσο θπζηθήο πξνέιεπζεο αιιά κε θάπνηεο επηξξνέο απφ αλζξσπνγελείο πεγέο. Οη θαηαλνκέο ηνπ αξηζκνχ ησλ ζσκαηηδίσλ ηνπο έρνπλ ζπλήζσο πεξηνρέο δχν δηακέηξσλ πεξίπνπ 0,02 θαη 0,08 κm, αληίζηνηρα, ελψ νη θαηαλνκέο κάδαο θπξηαξρνχληαη απφ ηελ ρνλδξφθνθθε πεξηνρή πεξίπνπ ζηα 7 κm. Ζ θαηαλνκή κάδαο ησλ επεηξσηηθψλ aerosols, πνπ δελ έρνπλ επεξεαζηεί απφ ηνπηθέο πεγέο, έρνπλ κηθξή πεξηνρή ζπζζψξεπζεο θαη θαζφινπ πεξηνρή ππξήλσλ [21] Απομακρυςμϋνα ηπειρωτικϊ aerosols Πξσηνγελή ζσκαηίδηα θαη δεπηεξνγελή πξντφληα είλαη ηα θχξηα ζπζηαηηθά ησλ απνκαθξπζκέλσλ επεηξσηηθψλ aerosols. Ο κέζνο φξνο ησλ αξηζκεηηθψλ ζπγθεληξψζεψλ ηνπο είλαη κεηαμχ θαη cm -3 θαη νη ζπγθεληξψζεηο PM10 είλαη πεξίπνπ 10 κg/m 3. Σα ζσκαηίδηα πνπ είλαη κηθξφηεξα απφ 2,5 κm ζε δηάκεηξν αληηπξνζσπεχνπλ ην 40 κε 80% ηεο κάδαο ησλ PM10 θαη απνηειείηαη θπξίσο απφ ζεητθά άιαηα, ακκψλην θαη νξγαληθά ζηνηρεία [21] Αςτικϊ aerosols Σα αζηηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα είλαη κίγκαηα πξσηνγελψλ εθπνκπψλ ζσκαηηδίσλ απφ ηηο βηνκεραλίεο, ηηο κεηαθνξέο, ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο θαη θπζηθέο πεγέο, θαζψο θαη δεπηεξνγελή πιηθά πνπ ζρεκαηίδνληαη απφ κεραληζκνχο κεηαηξνπήο απφ αέξηα ζε ζσκαηηδηαθή κνξθή. Οη αξηζκεηηθέο θαηαλνκέο απνηεινχληαη απφ ζσκαηίδηα κηθξφηεξα απφ 1 κm θαη νη θαηαλνκέο κάδαο ηνπο έρνπλ ζπλήζσο δχν πεξηνρέο: κία ζηελ πεξηνρή ζπζζψξεπζεο θαη κία ζηελ πεξηνρή ησλ ρνλδξφθνθθσλ ζσκαηηδίσλ. Ζ θαηαλνκή κεγέζνπο ζηηο αζηηθέο πεξηνρέο είλαη πνιχ κεηαβιεηή. Πνιχ πςειέο ζπγθεληξψζεηο ιεπηφθνθθσλ ζσκαηηδίσλ βξίζθνληαη θνληά ζηηο πεγέο αιιά νη ζπγθεληξψζεηο ηνπο κεηψλνληαη γξήγνξα θαζψο απνκαθξπλφκαζηε απφ ηελ πεγή [21]. 23

24 1.7 Ταξινόμηςη των αιωρούμενων ςωματιδύων με βϊςη τη χημικό τουσ ςύςταςη Με βάζε ηε ρεκηθή ηνπο ζχζηαζε ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα ηαμηλνκνχληαη σο εμήο: Αιωρούμενα ςωματύδια εξωγόινησ προϋλευςησ Σα aerosols εμσγήηλεο πξνέιεπζεο πξνέξρνληαη απφ ππνιείκκαηα θνκεηψλ θαζψο θαη κεηεσξεηψλ πνπ δηαιχνληαη θαηά ηελ είζνδφ ηνπο ζηελ αηκφζθαηξα ή φηαλ πξνζθξνχζνπλ ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο. Με ηελ αλάιπζε ηεο ρεκηθήο ζχζηαζεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ έρεη δηαπηζησζεί ε χπαξμε ησλ ζηνηρείσλ: Fe, Si, Mg, S, Ar, Ca, Ni, Al, Na, Cr, Mn, Cl, K θαη Ti. Σα ζσκαηίδηα απηά κπνξνχλ λα βξεζνχλ ζηελ ηξνπφζθαηξα κε δηαδηθαζίεο ελαπφζεζεο θαη ν ρξφλνο παξακνλήο ηνπο θπκαίλεηαη κεηαμχ κεξηθψλ κελψλ έσο ιίγσλ εηψλ. Σα ζσκαηίδηα εμσγήηλεο πξνέιεπζεο απαληψληαη θπξίσο ζε πνιηθέο πεξηνρέο Θαλϊςςιο ϊλασ Σα ζσκαηίδηα ζαιάζζηνπ άιαηνο ζρεκαηίδνληαη ζην ζαιάζζην πεξηβάιινλ εμαηηίαο ηεο δειηνπξγίαο θπζζαιίδσλ νη νπνίεο δεκηνπξγνχληαη κε ηέζζεξηο δηαθνξεηηθνχο κεραληζκνχο: ζηαγφλεο βξνρήο, ληθάδεο ρηνληνχ, ππεξθνξεζκφο ηνπ ζαιαζζηλνχ λεξνχ ιφγσ κεηαβνιήο ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη whitecap. Με ηνλ φξν whitecap πεξηγξάθεηαη ην ζπάζηκν ηεο θνξπθήο ελφο θχκαηνο θαη ε δεκηνπξγία αθξνχ κε ηελ ηαπηφρξνλε απειεπζέξσζε παγηδεπκέλνπ αέξα. Μάιηζηα, ην ηειεπηαίν είλαη θαη ε θπξηφηεξε αηηία δεκηνπξγίαο aerosols ζαιάζζηνπ άιαηνο. Σν είδνο απηφ είλαη ην θπξίαξρν πάλσ απφ ηηο ζάιαζζεο θπξίσο φηαλ επηθξαηνχλ άλεκνη κεγάιεο ηαρχηεηαο. Σα ζσκαηίδηα ζαιάζζηνπ άιαηνο απνηεινχληαη θπξίσο απφ NaCl θαη (ΝΖ 4 ) 2 SO 4, ελψ πάλσ απφ ην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο έρνπλ βξεζεί θαη ζεητθέο ελψζεηο (H 2 SO 4 ), νη νπνίεο φκσο δελ θαηεγνξηνπνηνχληαη σο ζαιάζζηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα. 24

25 Σσήμα 1.10 Γεκηνπξγία ζαιάζζησλ αηκνζθαηξηθψλ aerosols ζηελ επηθάλεηα ησλ ζαιαζζψλ ιφγσ ησλ αλέκσλ (whitecap - ε θπξηφηεξε αηηία ζαιάζζησλ aerosols) Ηφαιςτειακϊ αιωρούμενα ςωματύδια Σα εθαίζηεηα απνηεινχλ κία βαζηθή πεγή έθιπζεο αηκνζθαηξηθψλ ξχπσλ ηφζν θαηά ηε δηάξθεηα ησλ εθξήμεσλ φζν θαη κεηαμχ απηψλ. Σα ηξνπνζθαηξηθά εθαηζηεηαθά aerosols παίδνπλ ζεκαληηθφηαην ξφιν ζην ηζνδχγην αθηηλνβνιίαο, ηφζν άκεζα κε ηελ ζθέδαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη ηελ απνξξφθεζε ηεο γήηλεο ζεξκηθήο αθηηλνβνιίαο, φζν θαη έκκεζα πξνθαιψληαο αιιαγέο ζηελ λεθνθάιπςε θαη ζηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ. Οη εθαηζηεηαθέο εθξήμεηο εθιχνπλ κε δηαιπηή ζηάρηε θαη ζθφλε (SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 ) θαζψο θαη ζεκαληηθέο πνζφηεηεο ελεξγψλ αεξίσλ φπσο H 2 S, SO 2 θαη HCl. Ζ ζθφλε θαη ε ζηάρηε πξνέξρνληαη απφ ηε ζξαπζκαηνπνίεζε ηνπ βνπλνχ, ελψ ην κέγεζνο ησλ ζσκαηηδίσλ εμαξηάηαη απφ ην είδνο θαη ηελ έληαζε ηεο έθξεμεο. Σα αέξηα πνπ εθιχνληαη κεηαηξέπνληαη ζε ζσκαηίδηα κε δηαδηθαζίεο ζπζζσκάησζεο θαη ζρεκαηίδνπλ θπξίσο ζηαγνλίδηα H 2 SO 4. Σσήμα 1.11 Έθξεμε εθαηζηείνπ ζηελ Αιάζθα 25

26 Σα εθαηζηεηαθά aerosols έρνπλ κεγάιν ρξφλν παξακνλήο ζηελ αηκφζθαηξα γηαηί απειεπζεξψλνληαη ζηελ ειεχζεξε ηξνπφζθαηξα, ζε αληίζεζε κε ηα αλζξσπνγελή aerosols πνπ, αλ θαη παξάγνληαη πνιχ ζπρλφηεξα, παξακέλνπλ ζηα θαηψηεξα ζηξψκαηα ηεο ηξνπφζθαηξαο γηα πνιχ κηθξφηεξν ρξνληθφ δηάζηεκα. πλεπψο, ηα εθαηζηεηαθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα κπνξνχλ λα κεηαθεξζνχλ ζε κεγάιεο απνζηάζεηο θαη επεξεάδνπλ ζεκαληηθά ην ηζνδχγην ηεο αθηηλνβνιίαο. ρεηηθά κε ηελ επίδξαζε ησλ εθαηζηεηαθψλ aerosols ζηελ αθηηλνβνιία, κπνξνχλ λα δηαθξηζνχλ ηέζζεξηο κεραληζκνί. Ο πξψηνο αλαθέξεηαη ζηελ άκεζε επίδξαζε ζην ηζνδχγην αθηηλνβνιίαο ηεο Γεο κεηαβάιινληαο έηζη θαη ηελ ζεξκνθξαζία ηεο επηθάλεηαο. Γεχηεξνλ, ηα aerosols απηά εηζάγνπλ νξηδφληηεο θαη θαηαθφξπθεο ζεξκηθέο βαζκίδεο κε απνηέιεζκα λα αιιάδεη ε θπθινθνξία ζηε ζηξαηφζθαηξα θαη θαη επέθηαζε λα πξνθαινχληαη αιιαγέο θαη ζηελ ηξνπφζθαηξα. Ο ηξίηνο κεραληζκφο έρεη λα θάλεη κε αιιειεπηδξάζεηο απηψλ κε εζσηεξηθέο κεηαβνιέο ηνπ θιηκαηηθνχ ζπζηήκαηνο. Σέηαξηνλ, ηα εθαηζηεηαθά aerosols επηδξνχλ κέζσ ρεκηθψλ κεηαηξνπψλ ζηελ θαηαλνκή ηνπ φδνληνο [11]. Σέινο, αλάινγα κε ην κέγεζφο ηνπο, ηα εθαηζηεηθά aerosols δηαρσξίδνληαη ζε δχν θαηεγνξίεο: απφ 0,001 κm έσο 1κm πνπ είλαη ηα ζηαγνλίδηα H 2 SO 4 θαη πάλσ απφ 1κm πνπ είλαη ζηάρηε Νιτρικϊ aerosols Σν ληηξηθφ άιαο είλαη πξντφλ πνιιψλ αληηδξάζεσλ πνπ ζπκβαίλνπλ ζηελ αηκφζθαηξα θαη ζρεηίδνληαη κε αέξηα πνπ πεξηέρνπλ άδσην. Σα θπξηφηεξα απφ απηά είλαη: N 2 O, NO, NO 2, NO 3, N 2 O 3, N 2 O 4, N 2 O 5 θαη NH 3. Ζ παξαγσγή ησλ αεξίσλ πνπ πεξηέρνπλ άδσην νθείιεηαη ηφζν ζε θπζηθέο δηεξγαζίεο φζν θαη ζε αλζξσπνγελείο. Σν N 2 O παξάγεηαη απφ ην έδαθνο θαη είλαη επνρηθφ θαηλφκελν θαζψο εμαξηάηαη απφ ηε ζπγθέληξσζε ηνπ αδψηνπ θαη ηελ πνζφηεηα ηεο νξγαληθήο χιεο ζε απνζχλζεζε. Δπηπιένλ, ην N 2 O πξνέξρεηαη θαη απφ ηε δηάζπαζε ηνπ N 2 O 3. Σν NO 2 είλαη πξντφλ κηαο πνηθηιίαο κεραληζκψλ φπσο ε νμείδσζε ηεο αηκνζθαηξηθήο ακκσλίαο, νη αλζξσπνγελείο θαχζεηο, νη ειεθηξηθέο εθθελψζεηο (θαηαηγίδεο) θαη ε νμείδσζε ηνπ ΝΟ θπξίσο ζηα πςειφηεξα αηκνζθαηξηθά ζηξψκαηα. Όια ηα πξνεγνχκελα δείρλνπλ φηη ε ζπγθέληξσζε ηνπ NO 2 ζα είλαη πςειφηεξε ζε αζηηθέο πεξηνρέο ιφγσ ησλ θαχζεσλ αιιά θαη ζε ηξνπηθέο ιφγσ ησλ θαηαηγίδσλ θαη ηεο νξγαληθήο απνζχλζεζεο. 26

27 1.7.5 Αιωρούμενα ςωματύδια εδαφικόσ ςκόνησ Ζ εδαθηθή ζθφλε απφ αλζξσπνγελείο πεγέο πξνέξρεηαη θπξίσο απφ ηηο γεσξγηθέο δξαζηεξηφηεηεο, αιιαγέο ζην επηθαλεηαθφ λεξφ θαη βηνκεραληθέο δξαζηεξηφηεηεο (π.ρ. παξαγσγή ηζηκέληνπ, κεηαθνξέο) [11]. Οη πεξηνρέο πνπ είλαη πεγέο ζθφλεο είλαη θπξίσο έξεκνη, απνμεξακέλεο ιίκλεο αιιά θαη πεξηνρέο πνπ έρεη εγθαηαιεηθζεί ε θαιιηέξγεηα ή επηθάλεηεο εδάθνπο πνπ έρνπλ αιινησζεί απφ αλζξψπηλεο δξαζηεξηφηεηεο. Οη θχξηεο πεγέο ζθφλεο βξίζθνληαη ζε εξεκηθέο πεξηνρέο ηνπ βφξεηνπ εκηζθαηξίνπ, ελψ ζην λφηην εκηζθαίξην νη εθπνκπέο ζθφλεο είλαη ζρεηηθά κηθξέο. Ο πεξηνξηζκφο ηεο δηαζεζηκφηεηαο ησλ ζσκαηηδίσλ κπνξεί λα κεηψζεη ηελ απειεπζέξσζε ζθφλεο απφ κηα πεξηνρή πνπ ζεσξείηαη πεγή. Απφ ηελ άιιε, ε επέκβαζε ζε ηέηνηεο πεξηνρέο απφ ηνλ άλζξσπν κπνξεί λα απμήζεη ηελ ζθφλε πνπ εθπέκπεηαη. Έρεη ππνινγηζηεί φηη ην 50% πεξίπνπ ηνπ θνξηίνπ ζθφλεο ην 2001 νθείιεηαη ζε επηθάλεηεο πνπ έρνπλ δηαηαξαρζεί, θαη ζα έπξεπε λα ζεσξνχληαη αλζξσπνγελνχο πξνέιεπζεο. [10] Σσήμα 1.12 Γείγκα αησξνχκελεο ζθφλεο. Δίλαη εκθαλή ηα αθαλφληζηα κέξε ησλ ζσκαηηδίσλ. (Πεγή: Ζ εδαθηθή ζθφλε είλαη έλαο βαζηθφο ζπληειεζηήο ζην θνξηίν ησλ aerosol θαη ζην νπηηθφ βάζνο ηνπο, εηδηθά ζε ππνηξνπηθέο θαη ηξνπηθέο πεξηνρέο [10]. Ζ ζπλεηζθνξά ηεο εδαθηθήο ζθφλεο είλαη απφ 1000 έσο 5000 Mt/ρξφλν, κε πνιχ κεγάιε ρσξηθή θαη ρξνληθή δηαθχκαλζε [10]. Ο πην ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα ηελ επίδξαζε ζηελ κηθξνχ κήθνπο αθηηλνβνιία είλαη ν ζπληειεζηήο κεκνλσκέλεο ζθέδαζεο ελψ ε επίδξαζε ζηε κεγάινπ κήθνπο αθηηλνβνιία εμαξηάηαη απφ ηελ θαηαθφξπθε θαηαλνκή ηεο ζπγθέληξσζεο ηεο ζθφλεο [11]. ην επφκελν ζρήκα παξνπζηάδεηαη κηα θσηνγξαθία ζηελ νπνία θαίλεηαη ζθφλε πξνεξρφκελε απφ ηελ αράξα πάλσ απφ ηε Μεζφγεην. 27

28 Σσήμα 1.13 θφλε απφ ηε αράξα ζηελ πεξηνρή ηεο Μεζνγείνπ Πεγή: Θειώκϊ aerosols Σα ζεητθά aerosols κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ φηη απνηεινχληαη απφ ζσκαηίδηα ζεητθψλ νμέσλ ηα νπνία είλαη κεξηθψο ή νιηθά αδξαλνπνηεκέλα απφ ακκσλία θαη εκθαλίδνληαη ζαλ πγξά ζηαγνλίδηα ή κεξηθψο θξπζηαιινπνηεκέλα. Γεκηνπξγνχληαη απφ αληηδξάζεηο ηεο πδαηηθήο θάζεο κεηαμχ ζηαγνληδίσλ, απφ νμείδσζε ηνπ SO 2 κε αληηδξάζεηο ζηελ αέξηα θάζε κε OH θαη απφ αχμεζε κεγέζνπο ιφγσ ζπκπχθλσζεο ζε πξνυπάξρνληα ζσκαηίδηα. Ζ θχξηα πεγή ζεητθψλ aerosols είλαη ε εθπνκπή SO 2 απφ θαχζε νξπθηψλ θαπζίκσλ (πεξίπνπ 72%), κε ηελ θαχζε βηνκάδαο λα έρεη θαη απηή κηα κηθξή ζπκκεηνρή (πεξίπνπ 2%), ελψ νη θπζηθέο πεγέο είλαη απφ εθπνκπέο δηκεζπινζνπιθηδίνπ απφ ην ζαιάζζην θπηνπιαγθηφλ (πεξίπνπ 19%) θαη απφ εθπνκπέο SO 2 απφ ηα εθαίζηεηα (πεξίπνπ 7%). Τπνινγηζκνί ησλ παγθφζκησλ εθπνκπψλ SO 2, γηα ηελ δεθαεηία ηνπ 90, καο δείρλνπλ φηη θπκαίλνληαη κεηαμχ 66,8 έσο 92,4 Tg ζείνπ/ρξφλν γηα ηηο αλζξσπνγελείο εθπνκπέο ελψ νη νιηθέο εθπνκπέο θπκαίλνληαη απφ 91,7 έσο 125,5 Tg ζείνπ/ρξφλν γηα ην ίδην δηάζηεκα. Οη εθπνκπέο SO 2 κεηψζεθαλ απφ ην 80 κέρξη ην 2002 ζηελ Δπξψπε θαη ηελ Ακεξηθή αιιά ζην ίδην δηάζηεκα απμήζεθαλ ζεκαληηθά νη εθπνκπέο απφ ηελ Αζία θαη απφ άιιεο 28

29 αλαπηπζζφκελεο ρψξεο [11]. ην ζρήκα παξαθάησ θαίλνληαη νη πνζφηεηεο ησλ ζεητθψλ aerosols πνπ έρνπλ απνηεζεί ζηνπο πάγνπο ηεο Γξνηιαλδίαο. Σσήμα 1.14 Απνζέζεηο ζεητθψλ aerosols ζηνπο πάγνπο ηεο Γξνηιαλδίαο [10] Οη νπηηθέο παξάκεηξνη ησλ ζεητθψλ aerosols έρνπλ κειεηεζεί θαη ηεθκεξησζεί αξθεηά θαιά. Σα ζεητθά aerosols είλαη νπζηαζηηθά ζθεδαζηηθά aerosols ζην ειηαθφ θάζκα αιιά κε έλα κηθξφ βαζκφ απνξξφθεζεο ζηελ ππέξπζξε αθηηλνβνιία. Δπίζεο, αλακηγλχνληαη ζε δηάθνξνπο βαζκνχο κε άιια ζπζηαηηθά φπσο aerosols απφ θαχζε βηνκάδαο, νξγαληθφ άλζξαθα, ζθφλε θαη ληηξηθά aerosols Ανθρακικϊ αιωρούμενα ςωματύδια Σα αλζξαθηθά ζπζηαηηθά είλαη κηα κεγάιε αιιά πνιχ κεηαβιεηή νκάδα αηκνζθαηξηθψλ aerosols. Μεηξήζεηο πάλσ απφ ηνλ Αηιαληηθφ σθεαλφ, ζην πινχκην πνπ πξνέξρεηαη απφ ηεο ΖΠΑ, δείρλεη φηη ηα νξγαληθά aerosols ζθεδάδνπλ ηνπιάρηζηνλ φζν θαη ηα ζεητθά. Πξφζθαηεο κεηξήζεηο πεδίνπ επηβεβαηψλνπλ φηη ηα νξγαληθά aerosols κπνξνχλ λα είλαη απνδνηηθά ζηελ ππξελνπνίεζε ησλ λεθψλ θαη ζπλεπψο λα παίδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν ζηελ έκκεζε επίδξαζε ζηελ αθηηλνβνιία. εκαληηθφ γηα ηελ άκεζε επίδξαζε ζηελ αθηηλνβνιία είλαη ε απνξξφθεζε ηνπ θσηφο πνπ είλαη ραξαθηεξηζηηθφ θάπνησλ αλζξαθηθψλ εηδψλ φπσο είλαη ε θαπληά θαη ηα πηζζψδε ζπζηαηηθά [10]. Αλζξαθηθά aerosols από θαύζε νξπθηώλ θαπζίκωλ θαη βηνκάδαο : Ζ θχξηα πεγή αλζξαθηθψλ aerosols είλαη ε θαχζε βηνκάδαο θαη νξπθηψλ θαπζίκσλ θαη ε αηκνζθαηξηθή νμείδσζε βηνγελψλ θαη αλζξσπνγελψλ πηεηηθψλ νξγαληθψλ 29

30 ελψζεσλ. Ζ παγθφζκηα εθπνκπή νξγαληθψλ aerosols απφ θαχζε βηνκάδαο θαη νξπθηψλ θαπζίκσλ ππνινγίδεηαη φηη είλαη απφ 45 έσο 80 θαη 10 έσο 30 Tg/ρξφλν αληίζηνηρα. Ζ θαχζε είλαη ε θχξηα πεγή καχξνπ άλζξαθα. [10]. Ο καχξνο άλζξαθαο είλαη έλα πξσηνγελέο aerosol πνπ εθπέκπεηαη απεπζείαο ζηελ αηκφζθαηξα απφ δηαδηθαζίεο αηεινχο θαχζεο φπσο ε θαχζε νξπθηψλ θαπζίκσλ θαη βηνκάδαο θαη γηα ην ιφγν απηφ ν πεξηζζφηεξνο νξγαληθφο άλζξαθαο είλαη αλζξσπνγελνχο πξνέιεπζεο. Παγθφζκηα, νη εθπνκπέο απφ ηα νξπθηά θαχζηκα ππνινγίδνληαη απφ 5,8 έσο 8 Tg άλζξαθα/ρξφλν, ελψ νη νιηθέο εθπνκπέο καχξνπ άλζξαθα είλαη πεξίπνπ 8 Tg άλζξαθα/ρξφλν. Ζ ηάζε ησλ εθπνκπψλ γηα ηνλ καχξν άλζξαθα πνπ πξνέξρεηαη απφ νξπθηά θαχζηκα αλαθέξεηαη φηη έρνπλ ζεκαληηθή κείσζε ζηελ Μ. Βξεηαλία, ζηελ Γεξκαλία, ζηελ Ρσζία θαη ζηελ Ακεξηθή γηα ηελ πεξίνδν , ελψ ζεκαληηθή αχμεζε αλαθέξεηαη γηα ηελ Κίλα θαη ηελ Ηλδία. Σα aerosols καχξνπ άλζξαθα είλαη ηζρπξά απνξξνθεηηθά σο πξνο ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία. Δηθφλεο ζσκαηηδίσλ καχξνπ άλζξαθα δείρλνπλ φηη εθπέκπνληαη ζαλ ζχλζεηεο αιπζηδσηέο δνκέο, νη νπνίεο ηείλνπλ λα θαηαζηξέθνληαη θαζψο ην ζσκαηίδην κεγαιψλεη ζε ειηθία θαη έηζη κεηαηξέπνληαη νη νπηηθέο ηδηφηεηέο ηνπο. Έηζη, ε παξνπζία καχξνπ άλζξαθα ζηελ αηκφζθαηξα πάλσ απφ έληνλα αλαθιαζηηθέο επηθάλεηεο φπσο ρηφλη, πάγν ή λέθε, κπνξεί λα πξνθαιέζεη ζεκαληηθή ζεηηθή επίδξαζε ζηελ αθηηλνβνιία. Γη απηφλ ην ιφγν, ην θαηαθφξπθν πξνθίι είλαη ζεκαληηθφ, γηαηί ηα aerosols καχξνπ άλζξαθα ή κίγκαηα aerosols πνπ πεξηέρνπλ κεγάιε πνζφηεηα καχξνπ άλζξαθα ζα αζθνχλ ζεηηθή επίδξαζε ζηελ αθηηλνβνιία φηαλ βξίζθνληαη πάλσ απφ λέθε. Μεηεσξνινγηθνί παξάγνληεο θαζνξίδνπλ ηελ νξηδφληηα θαη θαηαθφξπθε θαηαλνκή ησλ aerosols καχξνπ άλζξαθα θαζψο θαη ηνπ ρξφλνπ παξακνλήο απηψλ ησλ aerosols ζηελ αηκφζθαηξα [11]. Aerosols νξγαληθνύ άλζξαθα από νξπθηά θαύζηκα : Σα νξγαληθά aerosols είλαη έλα ζχλζεην κίγκα απφ ρεκηθά ζηνηρεία πνπ έρνπλ δεζκνχο άλζξαθα-άλζξαθα θαη παξάγνληαη απφ θαχζε νξπθηψλ θαη βηνθαπζίκσλ θαη απφ θπζηθέο βηνγελείο πεγέο. Σα νξγαληθά aerosols εθπέκπνληαη ζαλ πξσηνγελή aerosols ή ζρεκαηίδνληαη ζαλ δεπηεξνγελή aerosols απφ πγξνπνίεζε νξγαληθψλ αεξίσλ πνπ ζεσξνχληαη εκηπηεηηθά ή ρακειήο πηεηηθφηεηαο. Δθαηνληάδεο δηαθνξεηηθά νξγαληθά ζηνηρεία έρνπλ βξεζεί ζηελ αηκφζθαηξα, πξάγκα ην νπνίν θάλεη ηελ κειέηε θαη ηελ κνληεινπνίεζε ησλ άκεζσλ θαη έκκεζσλ επηδξάζεψλ ηνπο πνιχ ζχλζεηε. Οη εθπνκπέο πξσηνγελνχο νξγαληθνχ άλζξαθα απφ θαχζε νξπθηψλ 30

31 θαπζίκσλ έρνπλ ππνινγηζηεί φηη είλαη 10 έσο 30 Tg άλζξαθα/ρξφλν. Γεδνκέλα παξαηεξήζεσλ δείρλνπλ φηη κεξηθά νξγαληθά aerosols πνπ πξνέξρνληαη απφ νξπθηά θαχζηκα έρνπλ κηθξή ηθαλφηεηα απνξξφθεζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, κε εμαίξεζε κεξηθά κήθε θχκαηνο ζην ππεξηψδεο θαη ην νξαηφ. Σα νξγαληθά aerosols απφ θαχζε πςειήο ζεξκνθξαζίαο, φπσο ε θαχζε νξπθηψλ θαπζίκσλ, θαίλεηαη φηη είλαη ιηγφηεξν απνξξνθεηηθά απφ απηά ηεο θαχζεο ρακειήο ζεξκνθξαζίαο, φπσο ε αλνηρηή θαχζε βηνκάδαο. Ο νξγαληθφο άλζξαθαο πνπ πξνέξρεηαη απφ νξπθηά θαχζηκα αλακηγλχεηαη κέρξη έλα βαζκφ κε άιια πξντφληα θαχζεο φπσο είλαη ηα ζεητθά θαη ν καχξνο άλζξαθαο. Θεσξεηηθά, ε επηθάζηζε κε απνξξνθεηηθψλ ζηνηρείσλ φπσο ν νξγαληθφο άλζξαθαο ζε ηζρπξά απνξξνθεηηθά ζηνηρεία φπσο ν καχξνο άλζξαθαο κπνξεί λα απμήζεη ηελ απνξξφθεζε ηνπ ζχλζεηνπ aerosol. Όκσο, ε επηθάζηζε ηνπ νξγαληθνχ άλζξαθα ζηα πγξνζθνπηθά aerosols φπσο ηα ζεητθά κπνξεί λα νδεγήζεη ζε πηψζε ηνπ πνζνζηνχ ηνπ λεξνχ πνπ ζπιιέγεη θαηά ηνλ ζρεκαηηζκφ ησλ λεθψλ [11]. Οξγαληθά aerosols από αηκνζθαηξηθή νμείδωζε πδξνγνλαλζξάθωλ : Ζ αηκνζθαηξηθή νμείδσζε ησλ βηνγελψλ πδξνγνλαλζξάθσλ παξάγεη ζπζηαηηθά ρακειήο πηεηηθφηεηαο πνπ εχθνια ζρεκαηίδνπλ aerosols. Δπεηδή δεκηνπξγείηαη κε κεηαηξνπή απφ αέξηα ζε ζσκαηηδηαθή θάζε, απηφ ην δεπηεξνγελέο νξγαληθφ aerosol βξίζθεηαη ζηελ νκάδα ησλ ιεπηφθνθθσλ. Πεηξάκαηα πνπ κειέηεζαλ ην δπλακηθφ δεκηνπξγίαο aerosols ησλ βηνγελψλ ζπζηαηηθψλ, έδεημαλ φηη ε παξαγσγή aerosols εμαξηάηαη απφ ην κεραληζκφ νμείδσζεο. Γεληθά, νμείδσζε κε φδνλ ή ληηξηθά παξάγεη πεξηζζφηεξα aerosols απφ ηελ νμείδσζε κε πδξνμχιην. Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ελψ νη πξφδξνκνη απηψλ ησλ aerosols είλαη θπζηθήο πξνέιεπζεο, ε εμάξηεζε ηεο παξαγσγήο aerosols απφ ησλ κεραληζκφ νμείδσζεο δείρλεη φηη ε παξαγσγή aerosols απφ βηνγελείο εθπνκπέο κπνξεί λα επεξεάδεηαη απφ ηηο αλζξψπηλεο δξαζηεξηφηεηεο [10]. 31

32 1.8 Μηχανιςμού απομϊκρυνςησ των αιωρούμενων ςωματιδύων Ο ρξφλνο παξακνλήο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ ηξνπφζθαηξα θπκαίλεηαη απφ ιίγεο εκέξεο έσο ιίγεο εβδνκάδεο. Όζν κεγαιψλεη ε δηάκεηξνο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, ηφζν απμάλεηαη ε πηζαλφηεηα λα θαηαθξεκληζζνχλ πξνο ηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Ζ κεηαθνξά ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ απφ ηελ αηκφζθαηξα ζην έδαθνο γίλεηαη κε ηνπο παξαθάησ κεραληζκνχο απνκάθξπλζεο: ελαπφζεζε ζηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο (μεξή ελαπφζεζε) ελζσκάησζε ζε ζηαγνλίδηα λεθψλ θαηά ηελ δεκηνπξγία θαηαθξεκλίζεσλ (πγξή ελαπφζεζε). H πγξή θαη μεξή ελαπφζεζε νδεγνχλ ζε κηθξνχο ρξφλνπο παξακνλήο ησλ αεξνιπκάησλ ζηελ ηξνπφζθαηξα θαη απηφ έρεη ζαλ απνηέιεζκα λα κεηαβάιιεηαη ε θαηαλνκή ηνπ κεγέζνπο θαη ηεο ζπγθέληξσζεο ησλ aerosols. [21] 32

33 Κεφϊλαιο 2 Ιδιότητεσ των αιωρούμενων ςωματιδύων Αλάινγα κε ηελ πεγή εθπνκπήο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ πνηθίιεη θαη ε ρεκηθή ηνπο ζχζηαζε. Ωζηφζν, ε ρεκηθή ζχζηαζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ αιιάδεη ζηελ αηκφζθαηξα είηε κε αιιειεπηδξάζεηο ησλ ζσκαηηδίσλ κεηαμχ ηνπο είηε κε αιιειεπηδξάζεηο κε αέξηα ηεο αηκφζθαηξαο. Γεληθά, ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα απνηεινχληαη απφ κία αλφξγαλε θάζε (ζηεξεφ αλφξγαλν πιηθφ, πδαηνδηαιπηά αλφξγαλα άιαηα θ.α.) θαη κία νξγαληθή θάζε. Ζ πξνέιεπζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, νη αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο θαη ην κέγεζφο ηνπο θαζνξίδνπλ ηε ζρεηηθή ζπκκεηνρή ηεο αλφξγαλεο θαη ηεο νξγαληθήο ηνπο θάζεο ζηε ζπλνιηθή ηνπο κάδα. Βέβαηα, ην κέγεζνο ησλ aerosols είλαη ε θχξηα ζπλάξηεζε ησλ θπζηθψλ ηδηνηήησλ ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ (φγθνο, επηθάλεηα, ηαρχηεηα πηψζεο θ.α.). 2.1 Ταχύτητα πτώςησ Ζ ηαρχηεηα πηψζεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ πεξηγξάθεηαη απφ ηνλ λφκν ηνπ Stokes, κε βάζε ηνλ νπνίν ε νξηαθή ηαρχηεηα πηψζεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηνλ αέξα είλαη αλάινγε ηνπ ηεηξαγψλνπ ηεο αθηίλαο ηνπο: ( ) φπνπ g ε επηηάρπλζε ηεο βαξχηεηαο ξ p ε ππθλφηεηα ηνπ ζσκαηηδίνπ ξ f ε ππθλφηεηα ηνπ κέζνπ πηψζεο (αηκφζθαηξα) n ζπληειεζηήο ημψδνπο ηνπ κέζνπ πηψζεο R ηζνδχλακε αεξνδπλακηθή αθηίλα ηνπ ζσκαηηδίνπ 33

34 Σσήμα 2.1 Σαρχηεηα πηψζεο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζε ζρέζε κε ηε δηάκεηξφ ηνπο (Αησξνχκελα ζσκαηίδηα ζθαηξηθά ππθλφηεηαο 1g/cm 3. Αηκφζθαηξα ήξεκε, ζεξκνθξαζία 0 o C, πίεζε 760 mmhg) Όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα κε δηάκεηξν 10 κm έρνπλ ζεκαληηθή ηαρχηεηα πηψζεο ζηελ αηκφζθαηξα ζε ζηαζεξέο ζπλζήθεο. Σα ζσκαηίδηα απηά απνηεινχλ ηελ πίπηνπζα ζθφλε (dust fall) ή μεξή απφζεζε (dry deposition) Αληίζεηα ηα ζσκαηίδηα κε δηάκεηξν <10 κm έρνπλ πνιχ κηθξή ηαρχηεηα πηψζεο. Απηφ έρεη σο απνηέιεζκα λα παξακέλνπλ ζε αηψξεζε γηα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα ζηελ αηκφζθαηξα θαη γηα απηφ πξνθαινχλ πξνβιήκαηα ζηε δεκφζηα πγεία. 2.2 Προςρόφηςη Ζ ζσκαηηδηαθή χιε πνπ αησξείηαη ζηελ αηκφζθαηξα έρεη πνιχ κεγάιε ελεξγφ επηθάλεηα αλά κνλάδα κάδαο εμαηηίαο ηνπ κηθξνχ κεγέζνπο ηεο πιεηνλφηεηαο ησλ ζσκαηηδίσλ. Ζ ελεξγφο επηθάλεηα ηεο ζσκαηηδηαθήο χιεο πνπ αησξείηαη ζηελ 34

35 αηκφζθαηξα ππνινγίδεηαη ζε 10 6 m 2 g -1 θαη επλνεί ηελ πξνζξφθεζε κνξίσλ απφ ηελ αέξηα θάζε. Γεληθά πξνζξνθψληαη ηζρπξά ζηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα ελψζεηο κε ηάζε αηκψλ <0,1 mm Hg ζηνπο 25 C (π.ρ. κέηαιια πνπ εμαηκίδνληαη απφ εθαηζηεηαθέο ή βηνινγηθέο δηεξγαζίεο θιπ). Ζ πξνζξφθεζε ηνμηθψλ νπζηψλ (ρισξησκέλνη πδξνγνλάλζξαθεο, βαξέα κέηαιια) ζηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα απμάλεη ηελ επηθηλδπλφηεηά ηνπο ζε φ,ηη αθνξά ηε δεκφζηα πγεία. 2.3 Σκϋδαςη και απορρόφηςη ακτινοβολύασ από τα αιωρούμενα ςωματύδια Ζ ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία θαηά ηε δηάδνζή ηεο ζηελ αηκφζθαηξα αιιειεπηδξά κε ηα ζπζηαηηθά ηεο αηκφζθαηξαο (κφξηα, άηνκα, αεξνιχκαηα, θιπ) κέζσ δηαθφξσλ νπηηθψλ θαη θπζηθνρεκηθψλ θαηλνκέλσλ θαη ηειηθά θζάλεη εμαζζελεκέλε ζην έδαθνο (θαηλφκελα ζθέδαζεο θαη απνξξφθεζεο). Όηαλ έλα ζσκαηίδην παξεκβιεζεί ζηελ πνξεία ειεθηξνκαγλεηηθήο θχκαλζεο, ηα ειεθηξηθά θνξηία ηνπ ζσκαηηδίνπ πάιινληαη ππφ ηελ επίδξαζε ηνπ ειεθηξηθνχ πεδίνπ ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο. Σα παιιφκελα θνξηία απνηεινχλ έλα ή πεξηζζφηεξα ειεθηξηθά δίπνια, ε ηαιάλησζε ησλ νπνίσλ έρεη γηα απνηέιεζκα είηε ηελ επαλεθπνκπή ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο (ζθέδαζε), είηε ηελ κεηαηξνπή κέξνπο ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο ζε ζεξκηθή ελέξγεηα (απνξξφθεζε). Ωο έληαζε ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο νξίδνπκε ηελ ελέξγεηα πνπ πξνζπίπηεη θάζεηα ζε κία επηθάλεηα ζηε κνλάδα ηνπ ρξφλνπ, πξνο ηελ επηθάλεηα απηή. Οη κνλάδεο κέηξεζεο είλαη W/m 2 θαη ε έληαζε ηεο πξνζπίπηνπζαο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο ζπκβνιίδεηαη κε F 0. Ζ ελέξγεηα πνπ ζθεδάδεηαη απφ έλα ζσκαηίδην είλαη αλάινγε ηεο έληαζεο ηεο πξνζπίπηνπζαο ζε απηφ αθηηλνβνιίαο: 35

36 Όπνπ C scat είλαη ε ελεξγφο δηαηνκή ζθέδαζεο ηνπ ζσκαηηδίνπ (m 2 ). Αλάινγα γηα ηελ πεξίπησζε ηεο απνξξφθεζεο έρνπκε: Όπνπ C abs είλαη ε ελεξγφο δηαηνκή απνξξφθεζεο. χκθσλα κε ηελ αξρή δηαηήξεζεο ηεο ελέξγεηαο, ε εμαζζέληζε ηεο πξνζπίπηνπζαο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο ηζνχηαη κε ην άζξνηζκα ηεο ελέξγεηαο απνξξφθεζεο θαη ηεο ελέξγεηαο ηεο ζθεδαδφκελεο απφ ην ζσκαηίδην αθηηλνβνιίαο πξνο φιεο ηηο δηεπζχλζεηο. Ωο ελεξγφο δηαηνκή εμαζζέληζεο C ext νξίδεηαη ην άζξνηζκα ησλ επηκέξνπο ελεξγψλ δηαηνκψλ απνξξφθεζεο θαη ζθεδαζκνχ χκθσλα κε ηε γεσκεηξηθή νπηηθή, ην ζσκαηίδην αιιειεπηδξά κε ηελ αθηηλνβνιία θαηά κία επηθάλεηα ίζε κε ηελ ελεξγφ δηαηνκή εμαζζέληζεο. Ζ επηθάλεηα απηή κπνξεί λα είλαη πνιχ κεγαιχηεξε ή πνιχ κηθξφηεξε απφ ηε γεσκεηξηθή δηαηνκή ηνπ ζσκαηηδίνπ. Ωο ηθαλφηεηα ζθέδαζεο νξίδεηαη ν ιφγνο ηεο ελεξγνχ δηαηνκήο ζθέδαζεο πξνο ηε γεσκεηξηθή δηαηνκή ηνπ ζσκαηηδίνπ: Όκνηα, νξίδεηαη θαη ε ηθαλφηεηα απνξξφθεζεο θαη απφ ην άζξνηζκα ησλ δχν πνζνηήησλ πξνθχπηεη ε ηθαλφηεηα εμαζζέληζεο ελφο ζσκαηηδίνπ: Ο ιφγνο ηεο ηθαλφηεηαο ζθεδαζκνχ πξνο ηελ ηθαλφηεηα εμαζζέληζεο νλνκάδεηαη αλαθιαζηηθφηεηα κεκνλσκέλεο ζθέδαζεο: 36

37 Έηζη, ην θιάζκα ηεο ζθεδαδφκελεο αθηηλνβνιίαο είλαη ίζν κε σ, ελψ ην θιάζκα ηεο αθηηλνβνιίαο πνπ απνξξφθεζε ην ζσκαηίδην είλαη ίζν κε 1-σ. Οη κεραληζκνί ζθέδαζεο απφ ηα ζσκαηίδηα κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε ηξεηο βαζηθέο θαηεγνξίεο: Διαζηηθή ζθέδαζε: ην κήθνο θχκαηνο ηεο ζθεδαδφκελεζο αθηηλνβνιίαο είλαη ην ίδην κε ην κήθνο θχκαηνο ηεο πξνζπίπηνπζαο. Ζκηειαζηηθή ζθέδαζε: ην κήθνο θχκαηνο ηεο ζθεδαδφκελεο αθηηλνβνιίαο έρεη κεηαηνπηζηεί ζε ζρέζε κε ην κήθνο θχκαηνο ηεο πξνζπίπηνπζαο ιφγσ θαηλνκέλνπ Doppler. Αλειαζηηθή ζθέδαζε: ην κήθνο θχκαηνο ηεο ζθεδαδφκελεο αθηηλνβνιίαο είλαη δηαθνξεηηθφ απφ ην κήθνο θχκαηνο ηεο πξνζπίπηνπζαο. Οη θπξηφηεξεο παξάκεηξνη πνπ εκπιέθνληαη ζην πξφβιεκα ηεο ζθέδαζεο θαη ηεο απνξξφθεζεο ηνπ θσηφο απφ έλα ζσκαηίδην είλαη: Σν κήθνο θχκαηνο ηεο πξνζπίπηνπζαο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο. Σν κέγεζνο ηνπ ζσκαηηδίνπ πνπ ζπλήζσο εθθξάδεηαη κε έλα αδηάζηαην κέγεζνο, ηελ παξάκεηξν α, ε νπνία νξίδεηαη σο ν ιφγνο ηεο πεξηκέηξνπ ηνπ ζθαηξηθνχ ζσκαηηδίνπ πξνο ην κήθνο θχκαηνο ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο: Ο δείθηεο δηάζιαζεο ηνπ ζσκαηηδίνπ πνπ ραξαθηεξίδεη ηηο νπηηθέο ηδηφηεηεο ηνπ ζσκαηηδίνπ ζε ζρέζε κε ην πεξηβάιινλ νπηηθφ κέζν. Δείθηεο δηάζιαζεο Οη νπηηθέο ηδηφηεηεο ησλ ζσκαηηδίσλ πνπ ζρεηίδνληαη κε ηνλ δείθηε δηάζιαζήο ηνπο: m=n+ik (n θαη k είλαη ην πξαγκαηηθφ θαη ην θαληαζηηθφ κέξνο, αληίζηνηρα, ηνπ δείθηε δηάζιαζεο ν νπνίνο είλαη ζπλάξηεζε ηνπ κήθνπο θχκαηνο). Ο δείθηεο n θαηαδεηθλχεη ηελ ηαρχηεηα ηνπ θσηφο ζην πιηθφ κέζν, ελψ ν δείθηεο k είλαη έλδεημε ηεο απνξξνθεηηθφηεηαο ηνπ πιηθνχ ηνπ ζσκαηηδίνπ απηνχ. 37

38 Αμίδεη λα αλαθεξζεί φηη ε απνξξφθεζε απφ ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα πξνθαιείηαη κφλν απφ εθείλα πνπ έρνπλ κε κεδεληθό θαληαζηηθφ δείθηε δηαζιαζεο k. Έηζη, φζν κεγαιχηεξε είλαη ε ηηκή ηνπ k ηφζν ηζρπξφηεξε είλαη θαη ε απνξξφθεζε απφ ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα. ηνλ Πίλαθα 2.1 παξνπζηάδνληαη νη ηηκέο ηνπ δείθηε δηάζιαζεο γηα νξηζκέλα ζπζηαηηθά ηεο αηκφζθαηξαο. πζηαηηθφ αηκφζθαηξαο n k H2O (πγξή θάζε) H2O (ζηεξεά θάζε) H2O (αέξηα θάζε) NaCl NH4HSO (NH4)2SO SiO Σέθξα (θάξβνπλν) Mineral dust Πίνακαρ 2.1 Σηκέο δείθηε δηάζιαζεο γηα νξηζκέλα ζπζηαηηθά ηεο αηκφζθαηξαο (ι=0.53 κm). Με βάζε ηηο ηηκέο ηνπ παξάγνληα α, ε ζθέδαζε κπνξεί λα κειεηεζεί ζε ηξεηο πεξηνρέο: α << 1, ζθέδαζε Rayleigh (ζσκαηίδηα κηθξά ζε ζρέζε κε ην κήθνο θχκαηνο) α 1, ζθέδαζε Mie (ζσκαηίδηα ίδηνπ πεξίπνπ κεγέζνπο κε ην κήθνο θχκαηνο) α << 1, γεσκεηξηθή ζθέδαζε (ζσκαηίδηα κεγάια ζε ζρέζε κε ην κήθνο θχκαηνο). 2.4 Εκθϋτησ Angstrom Ζ εμάξηεζε ηνπ ζπληειεζηή εμαζζέληζεο απφ ην κήθνο θχκαηνο παξηζηάλεηαη κε κία ζρέζε ηεο κνξθήο: b ext ι -α 38

39 Ο εθζέηεο Angstrom α (Angstrom exponent) νξίζηεθε απφ ηνλ Angstrom ην 1961 θαη εθθξάδεη ην κέγεζνο ηνπ ζσκαηηδίνπ. Ο εθζέηεο Angstrom ππνινγίδεηαη απφ κεηξήζεηο ηνπ ζπληειεζηή εμαζζέλεζεο γηα δηάθνξα κήθε θχκαηνο. ηελ πεξίπησζε πνπ γίλεηαη κέηξεζε ηεο εμαζζέλεζεο ζε δχν κήθε θχκαηνο ι 1 θαη ι 2, ε ζρέζε κε ηελ νπνία ππνινγίδεηαη ν δείθηεο Angstrom είλαη: ( ) ( ) Αλ ε θαηαλνκή ησλ κεγεζψλ ησλ ζσκαηηδίσλ εθθξάδεηαη απφ κία ζρέζε ηεο κνξθήο: ηφηε ν εθζέηεο Angstrom δίλεηαη απφ ηε ζρέζε: Σσήμα 2.2 Δθζέηεο Angstrom γηα ινγαξηζκηθή θαηαλνκή κεγεζψλ πδξνζηαγνληδίσλ (ζg=2.0) κε δείθηε δηάζιαζεο m=1.33-0i θαη γηα κήθε θχκαηνο απφ 550 έσο 700 nm 39

40 Απφ ην ζρήκα παξαηεξνχκε φηη ζηελ πεξηνρή ηεο ζθέδαζεο Rayleigh (D p 0,1 κm), ν εθζέηεο Angstrom παίξλεη ηηκέο απφ 3 έσο 4, ιφγσ ηεο ζπλεηζθνξάο ησλ ζπληζησζψλ ζθέδαζεο θαη απνξξφθεζεο ζηελ πεξηνρή απηή. ηελ πεξηνρή ζθέδαζεο κεγάισλ ζσκαηηδίσλ (D p >> ι) ν εθζέηεο Angstrom παίξλεη ηηκέο απφ 1 έσο 0, θαη απηφ δηθαηνινγείηαη θαη πάιη απφ ηελ εμάξηεζε ησλ Q abs θαη Q scat απφ ην κήθνο θχκαηνο ζηελ πεξηνρή απηή. 2.5 Οπτικό βϊθοσ Όηαλ πνζφηεηα αθηηλνβνιίαο δηαπεξλά έλα κέζν (π.ρ. αηκφζθαηξα) ηφηε παξαηεξνχληαη ηα θαηλφκελα ηεο εθπνκπήο (emission) θαη ηεο εμαζζέλεζεο (extinction). Γεληθψο, κπνξεί λα εηπσζεί φηη ε εμαζζέλεζε κεηψλεη ηελ έληαζε ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο ελψ ε εθπνκπή ηελ απμάλεη. Πξέπεη λα αλαθεξζεί φηη φια ηα ζψκαηα κε ζεξκνθξαζία κεγαιχηεξε ηνπ απνιχηνπ κεδέλ (0 ν Κ) εθπέκπνπλ αθηηλνβνιία θαη φηη γηα ηελ εμαζζέλεζε ηεο αθηηλνβνιίαο επζχλεηαη ε απνξξφθεζε θαη ε ζθέδαζε. Καηά ηελ απνξξφθεζε αθαηξείηαη πνζφ ελέξγεηαο απφ ην ειεθηξνκαγλεηηθφ πεδίν θαη κεηαηξέπεηαη ζε άιιεο κνξθέο ελέξγεηαο ελψ θαηά ηε ζθέδαζε ε ελέξγεηα δελ αθαηξείηαη αιιά αιιάδεη θαηεχζπλζε. Έηζη, ε ζθέδαζε κπνξεί λα ζεσξεζεί σο απνξξφθεζε ελέξγεηαο κε ηαπηφρξνλε επαλεθπνκπή ζην ειεθηξνκαγλεηηθφ πεδίν. Ζ ζθέδαζε κπνξεί λα αθαηξεί ηελ ελέξγεηα απφ κία αθηίλα θσηφο πνπ ηαμηδεχεη πξνο κία ζπγθεθξηκέλε θαηεχζπλζε αιιά απνηειεί ηελ πεγή ελέξγεηαο κηαο άιιεο αθηίλαο θσηφο πνπ ηαμηδεχεη πξνο δηαθνξεηηθέο θαηεπζχλζεηο. Ο λφκνο Beer-Bouguer-Lambert αλαθέξεη φηη ε δηαδηθαζία ηεο εμαζζέλεζεο ηεο αθηηλνβνιίαο είλαη γξακκηθή ζπλάξηεζε ηεο έληαζεο ηεο αθηηλνβνιίαο θαη ηεο πνζφηεηαο ηεο χιεο ηνπ κέζνπ, αλ ππνηεζεί φηη νη ζπλζήθεο (π.ρ. πίεζε, ζεξκνθξαζία, ζχλζεζε κέζνπ) παξακέλνπλ ζηαζεξέο. Αλαιπηηθά, ζεσξνχκε έλαλ φγθν ΔV ελεξγήο νπηηθήο χιεο κε κήθνο ds. 40

41 Σσήμα 2.3 Σν δηάλπζκα ηεο έληαζεο δηαπεξλά έλα κέζν Γηα ηελ εθπνκπή ηζρχεη: Καη γηα ηελ εμαζζέλεζε: φπνπ βε,λ είλαη ν ζπληειεζηήο εμαζζέλεζεο φγθνπ θαη Jλ ε ζπλάξηεζε εθπνκπήο (source function). Ζ ζπλάξηεζε εθπνκπήο κπνξεί λα νξηζηεί σο: φπνπ η V ην νπηηθφ βάζνο θαη u ην κήθνο ηεο δηαδξνκήο ηεο αθηηλνβνιίαο. Όηαλ ε αηκφζθαηξα ζεσξείηαη νκνγελήο ηφηε ην k V ζεσξείηαη ζηαζεξφ θαη η= k V u. Ζ παξαπάλσ ζπλάξηεζε κεηάδνζεο ηζρχεη γηα κνλνρξσκαηηθή αθηηλνβνιία αιιά ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο ρξεηάδεηαη λα είλαη γλσζηή ε κέζε έληαζε ζε έλα δηάζηεκα Δv. ηελ πεξίπησζε απηή νξίδεηαη ε θαζκαηηθή ζπλάξηεζε εθπνκπήο: θαη νκνίσο ε θαζκαηηθή ζπλάξηεζε απνξξφθεζεο: 41

42 Ζ ζπλάξηεζε εθπνκπήο J λ αθνξά ηφζν ηε ζθέδαζε φζν θαη ηελ εθπνκπή απφ ην κέζν ελψ ν ζπληειεζηήο εμαζζέλεζεο φγθνπ αλαθέξεηαη θαη σο ζπληειεζηήο εμαζζέλεζεο. Ηζρχεη φηη ν ζπληειεζηήο εμαζζέλεζεο ηζνχηαη κε ηνλ ζπληειεζηή απνξξφθεζεο β α,λ θαη ηνλ ζπληειεζηή ζθέδαζεο β s,λ. Δπηπιένλ, αλ π ε ζπγθέληξσζε ζπγθεθξηκέλνπ ηχπνπ ζσκαηηδίσλ ή κνξίσλ ηφηε: Όπνπ θαη θαη k λ ν ζπληειεζηήο εμαζζέλεζεο κάδαο, ν ζπληειεζηήο ζθέδαζεο κάδαο θαη ν ζπληειεζηήο απνξξφθεζεο κάδαο αληίζηνηρα. Ζ δηαηνκή εμαζζέλεζεο (extinction cross section) ελφο ζσκαηηδίνπ είλαη κία παξάκεηξνο πνπ κεηξάεη ηελ πνζνηηθή άκβιπλζε ηεο αθηηλνβνιίαο απφ ην ζπγθεθξηκέλν ζσκαηίδην ή κφξην. Δάλ Ν είλαη ν αξηζκφο ησλ ζσκαηηδίσλ ζε κία κνλάδα φγθνπ ηφηε: φπνπ ζ e,λ, ζ s,λ, θαη ζ a,λ είλαη νη ζπληειεζηέο δηαηνκήο εμαζζέλεζεο, ζθέδαζεο θαη απνξξφθεζεο αληίζηνηρα. Οπηηθό βάζνο ή νπηηθή ππθλόηεηα ελφο κέζνπ αλάκεζα ζε δχν ζεκεία ηνπ s 1 θαη s 2 νξίδεηαη σο: Σσήμα 2.4 Οπηηθφ βάζνο κέζνπ 42

43 χκθσλα θαη κε ηα πξνεγνχκελα, ην νπηηθφ βάζνο κπνξεί λα εθθξαζηεί θαη κε ηνπο παξαθάησ ηξφπνπο: Αλ γηα έλαλ φγθν έρνπκε πεξηζζφηεξα απφ ελφο ηχπνπ ελεξγά νπηηθά ζσκαηίδηα, ην θαζέλα κε ην δηθφ ηνπ, ηφηε ην νπηηθφ βάζνο γξάθεηαη: φπνπ π i θαη Ν i δηαθνξεηηθφ γηα θάζε έλα απφ ηα i είδε ησλ ζσκαηηδίσλ. Σα νπηηθά βάζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ πνηθίινπλ αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηνπο. Αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη ελψ ηα αλζξσπνγελή αησξνχκελα ζσκαηίδηα απνηεινχλ κφλν ην 10 % ηεο ζπλνιηθήο παξαγσγήο aerosols ζηελ αηκφζθαηξα, είλαη απηά πνπ επζχλνληαη γηα ην 50% ηνπ κέζνπ παγθφζκηνπ νπηηθνχ βάζνπο. Απηφ εμεγείηαη απφ ην γεγνλφο φηη ν ρξφλνο δσήο αιιά θαη ε απφδνζε εμαζζέλεζεο ησλ aerosols εδαθηθήο ζθφλεο θαη ζαιάζζηνπ άιαηνο, ηα νπνία είλαη θπζηθήο πξνέιεπζεο, είλαη ζρεηηθά κηθξή ζε ζρέζε κε ηα αλζξσπνγελή aerosols. [21] Σν νπηηθφ βάζνο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ πάλσ απφ απνκαθξπζκέλεο σθεάληεο πεξηνρέο κπνξεί λα απνηειέζεη έλα ζεκείν αλαθνξάο γηα ηελ εθηίκεζε ηεο επίδξαζεο ησλ αλζξνπνγελψλ aerosols ζην θιίκα. ηνλ πίλαθα παξνπζηάδεηαη έλαο αξηζκφο κεηξήζεσλ ησλ aerosols πάλσ απφ σθεαλνχο γηα θάζε ηχπν αέξηαο κάδαο [22]. Σν Ν αλαπαξηζηά ην πιήζνο ησλ κεηξήζεσλ, ην η ην νπηηθφ βάζνο ζε κήθνο θχκαηνο 550 nm θαη ζ ε ηππηθή απφθιηζε ησλ κεηξήζεσλ. Πίνακαρ 2.2 Οπηηθά βάζε aerosols πάλσ απφ σθεαλνχο [22] 43

44 Κεφϊλαιο 3 Επιδρϊςεισ των αιωρούμενων ςωματιδύων Κλύμα Ενεργειακό ιςοζύγιο Υγεύα Tα αησξνχκελα ζσκαηίδηα απνηεινχλ έλαλ απφ ηνπο ζεκαληηθφηεξνπο ξχπνπο ηεο αηκφζθαηξαο ησλ θαηνηθεκέλσλ πεξηνρψλ θαη ε ξχπαλζε ηεο αηκφζθαηξαο απφ απηά απνηειεί έλα πεξηβαιινληηθφ ζέκα αηρκήο πνπ κειεηάηαη εληαηηθά παγθνζκίσο. Ζ επίδξαζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζην ελεξγεηαθφ ηζνδχγην ηνπ πιαλήηε απνηειεί έλα ζεκαληηθφ ζπζηαηηθφ ηεο παγθφζκηαο θαη ηεο ηνπηθήο θιηκαηηθήο αιιαγήο, επεξεάδνληαο ηεο δηαδηθαζίεο ζην αηκνζθαηξηθφ νξηαθφ ζηξψκα, ζηνλ πδξνινγηθφ θχθιν [18] θαη ζηηο ζεξκνθξαζίεο επηθαλείαο ζε φιν ηνλ πιαλήηε. Σέινο, νη επηδξάζεηο ζηελ πγεία εμαξηψληαη πνιχ απφ ην κέγεζνο ησλ ζσκαηηδίσλ, ηε ζχζηαζή ηνπο, ηηο νπηηθέο ηνπο ηδηφηεηεο θαη ηνπο κεραληζκνχο δεκηνπξγίαο ηνπο. 3.1 Αιωρούμενα ςωματύδια και κλύμα ενεργειακό ιςοζύγιο Σα ηειεπηαία ρξφληα ππάξρεη έλα ηδηαίηεξν ελδηαθέξνλ γηα ηελ δηεξεχλεζε ησλ επηπηψζεσλ ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζην θιίκα κέζσ ηεο άκεζεο αιιά θαη έκκεζεο επίδξαζήο ηνπο ζηελ αθηηλνβνιία. Σα αηκνζθαηξηθά aerosols επηδξνχλ άκεζα ζηελ αθηηλνβνιία κε ηε ζθέδαζε θαη ηελ απνξξφθεζε ηεο ειηαθήο θαη ζεξκηθήο αθηηλνβνιίαο. Παξάιιεια, επηδξνχλ κε έκκεζν ηξφπν ζην ηζνδχγην αθηηλνβνιίαο, αιιάδνληαο ηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ θαη ηνλ ρξφλν δσήο απηψλ κε απνηέιεζκα λα κεηαβάιινπλ ην θαζεζηψο ησλ θαηαθξεκλίζεσλ. Δπίζεο, παίδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν ζηε ρεκεία ηεο αηκφζθαηξαο, αιιάδνληαο ηηο ζπγθεληξψζεηο άιισλ θχξησλ ζπζηαηηθψλ ηεο αηκφζθαηξαο φπσο ην φδνλ. Έηζη, ζε αληίζεζε κε ηα αέξηα ηνπ ζεξκνθεπίνπ πνπ γλσξίδνπκε φηη πξνθαινχλ κφλν ζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε, ηα αηκνζθαηξηθά αησξνχκελα ζσκαηίδηα αλάινγα κε ηηο ηδηφηεηέο ηνπο κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ ηφζν ζέξκαλζε φζν θαη ςχμε ηεο αηκφζθαηξαο ηεο Γεο. Αλ ζεσξήζνπκε ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία πνπ έξρεηαη απφ ηνλ Ήιην ζηελ θνξπθή ηεο αηκφζθαηξαο (παγθφζκηα) ίζε κε 100 κνλάδεο, ηφηε απφ απηέο νη 51 κνλάδεο 44

45 δηαπεξλνχλ ηελ αηκφζθαηξα θαη θηάλνπλ ζηελ επηθάλεηα. Απφ ηηο ππφινηπεο 49 κνλάδεο, νη 3 απνξξνθνχληαη απφ ηα λέθε θαη νη 16 κνλάδεο απνξξνθνχληαη απφ ηα aerosols ηνπο πδξαηκνχο θαη ην CO 2 καδί. Απφ ηελ άιιε, ηα λέθε, ε επηθάλεηα ηεο Γεο θαη ε αηκφζθαηξα πνπ πεξηέρεη ηα aerosols αληαλαθινχλ πίζσ ζην δηάζηεκα 17, 6 θαη 7 κνλάδεο αληίζηνηρα. Απφ ηηο 51 κνλάδεο πνπ έθηαζαλ ηειηθά ζηε Γε, νη 23 κνλάδεο απειεπζεξψλνληαη ζαλ ιαλζάλνπζα ζεξκφηεηα, νη 7 κνλάδεο εθπέκπνπλ ζην νξαηφ θαη νη 21 κνλάδεο ζην ππέξπζξν. Απφ ηηο 21 κνλάδεο ππέξπζξεο αθηηλνβνιίαο νη 15 απνξξνθνχληαη απφ ηα aerosols ηνπο πδξαηκνχο θαη ην CO 2. ην ζρήκα θαίλεηαη ν ξφινο ησλ αεξνιπκάησλ ζην ηζνδχγην αθηηλνβνιίαο θαζψο θαη ζην ζεξκηθφ ηζνδχγην ηεο Γεο. Σσήμα 3.1 Ηζνδχγην αθηηλνβνιίαο θαη ζεξκηθφ ηζνδχγην, ν ξφινο ησλ αεξνιπκάησλ[7]. Δθηφο απφ ηελ άκεζε επίδξαζε ησλ aerosols ζην ηζνδχγην ηεο αθηηλνβνιίαο κέζσ ηεο ζθέδαζεο θαη απνξξφθεζε φπσο πεξηγξάθεθε ζην πξνεγνχκελν θεθάιαην, ηα αεξνιχκαηα επεξεάδνπλ θαη κε έκκεζν ηξφπν ηελ ειηαθή θαη ζεξκηθή αθηηλνβνιία πξνθαιψληαο κεηαβνιέο ζηηο πνζφηεηεο θαη ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ θαη θαη επέθηαζε ζηηο βξνρνπηψζεηο. [2] Σα λέθε παίδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν ζην θιίκα ηεο Γεο αθνχ επηδξνχλ ζην ηζνδχγην αθηηλνβνιίαο ηνπ πιαλήηε θαη ζηελ θαηαθφξπθε ςχμε θαη ζέξκαλζε ηνπ αηκνζθαηξηθνχ αέξα κέζσ ηεο αλάθιαζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο θαη ηεο 45

46 απνξξφθεζεο ηεο γήηλεο. Δπίζεο, είλαη απηά πνπ παξάγνπλ ηελ βξνρή θαη ιακβάλνπλ κέξνο ζηνλ πδξνινγηθφ θχθιν. Ωζηφζν, ε πξφθιεζε αιιαγψλ ζηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ ιφγσ ηεο αιιειεπίδξαζεο ηνπο κε ηα αηκνζθαηξηθά aerosols είλαη πνιχπινθε.[12] ηελ επίδξαζε ησλ aerosols ζηα λέθε, ιακβάλνπλ ρψξα δηάθνξνη κεραληζκνί. Ο έλαο κεραληζκφο αλαθέξεηαη ζηελ επίδξαζε ησλ aerosols ζηελ αλαθιαζηηθφηεηα ησλ λεθψλ (cloud albedo effect) θαη ν δεχηεξνο αλαθέξεηαη ζηελ κεηαβνιή ηνπ ρξφλνπ δσήο ησλ λεθψλ (cloud lifetime effect) [11]. ην ζρήκα 2.3 θαίλεηαη νη επηδξάζεηο ησλ λεθψλ ζηελ αθηηλνβνιία κε ηηο νπνίεο ζρεηίδεηαη ε παξνπζία aerosols ζηελ αηκφζθαηξα. Σσήμα 3.2 ρεκαηηθφ δηάγξακκα ησλ δηαθφξσλ κεραληζκψλ ζρεηηθά κε ηελ επίδξαζε ησλ λεθψλ ζηελ αθηηλνβνιία, γηα ηνπο νπνίνπο έρεη αλαγλσξηζζεί ε ζρέζε ησλ aerosols. Σα κηθξά καχξα ζεκεία αληηπξνζσπεχνπλ ηα aerosols ελψ νη κεγαιχηεξνη αλνηρηνί θχθινη ηα λεθνζηαγνλίδηα. Οη επζείεο γξακκέο αλαπαξηζηνχλ ηελ πξνζπίπηνπζα θαη αλαθιψκελε αθηηλνβνιία ελψ νη θπκαηηζηέο ηελ γήηλε. Σα λέθε πνπ έρνπλ ζαλ ππξήλεο ζπκπχθλσζεο θπζηθά aerosols (unperturbed) πεξηέρνπλ κεγαιχηεξα λεθνζηαγνλίδηα, ελψ ηα λέθε πνπ έρνπλ ζαλ ππξήλεο ζπκπχθλσζεο θπζηθά θαη αλζξσπνγελή aerosols απνηεινχληαη απφ κεγαιχηεξν αξηζκφ κηθξφηεξσλ λεθνζηαγνληδίσλ. Ζ θαηαθφξπθεο δηαθεθνκκέλεο γθξη γξακκέο αλαπαξηζηνχλ ηελ βξνρφπησζε θαη ην LWC εθθξάδεη ηελ πεξηεθηηθφηεηα λεξνχ ζε πγξή θάζε. [11] Τα αεπολύμαηα ωρ πςπήνερ ζςμπύκνωζηρ νεθών (CCN) Σα λεθνζηαγνλίδηα δηακνξθψλνληαη ζηελ αηκφζθαηξα κέζσ ηεο ζπκπχθλσζεο θνξεζκέλσλ πδξαηκψλ ζηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα ηεο αηκφζθαηξαο. Απηά ηα ζσκαηίδηα πνπ έρνπλ ηελ δπλαηφηεηα λα ιεηηνπξγήζνπλ ζαλ ππξήλεο 46

47 λεθνζηαγνληδίσλ θαινχληαη ππξήλεο ζπκπχθλσζεο λεθψλ (cloud consendation nuclei CCN). Ζ απνηειεζκαηηθφηεηα ελφο ζσκαηηδίνπ ηεο αηκφζθαηξαο λα δξάζεη ζαλ ππξήλαο ζπκπχθλσζεο, είλαη ζπλάξηεζε ηνπ κεγέζνπο, ηεο ρεκηθήο ζχλζεζεο, ηεο θαηάζηαζεο αλάκημεο θαη ηνπ θπζηθνχ πεξηβάιινληνο. [3] Οη αληηδξάζεηο κεηαμχ ησλ aerosols (θπζηθήο θαη αλζξσπνγελνχο πξνέιεπζεο) θαη ησλ λεθψλ είλαη πνιχπινθε θαη κπνξεί λα ραξαθηεξηζηεί σο κε γξακκηθή [10]. Σν κέγεζνο θαη ε ρεκηθή ζχζηαζε ησλ πξσηνγελψλ ππξήλσλ (π.ρ., ζεητθά αλζξνπνγελή, ληηξηθά, ζθφλε, νξγαληθφο θαη καχξνο άλζξαθαο) είλαη ζεκαληηθά γηα ηελ ελεξγνπνίεζε θαη γξήγνξε αλάπηπμε ησλ λεθνζηαγνληδίσλ θαη ηδηαίηεξα ε παξνπζία ζπζηαηηθψλ πνπ επεξεάδνπλ ηελ επηθαλεηαθή ηάζε [14]. Οη νπηηθέο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ ζρεηίδνληαη κε ην κήθνο θχκαηνο ηεο αθηηλνβνιίαο θαη εμαξηψληαη απφ ηελ θαηαλνκή ηνπ κεγέζνπο ησλ ζηαγνληδίσλ, ηελ ζπγθέληξσζε θξπζηαιιηθνχ πάγνπ θαη ηελ κνξθνινγία ησλ δηαθφξσλ ηχπσλ λεθψλ. [11] Όηαλ είλαη απμεκέλν ην επίπεδν ησλ ζπγθεληξψζεσλ ησλ CCN ηφηε ηα λέθε πεξηέρνπλ πςειέο ζπγθεληξψζεηο κηθξφηεξσλ λεθνζηαγνληδίσλ. Απηφ έρεη ζαλ απνηέιεζκα λα επηθξαηνχλ θπξίσο βξνρνπηψζεηο απφ πην ιεπηά λέθε κε ζρεηηθά κηθξφηεξν ρξφλν δσήο. Σέηνηεο βξνρνπηψζεηο ζπκβαίλνπλ θαηά ηελ δηάξθεηα ηνπ ρεηκψλα θαη έρνπλ ζαλ απνηέιεζκα ηε κείσζε ησλ απνζεκάησλ λεξνχ ζε εκηάγνλεο πεξηνρέο. Αληίζεηα, φηαλ νη ζπγθεληξψζεηο ησλ CCN είλαη ρακειέο, νη θαηαθξεκλίζεηο ζπκβαίλνπλ πην γξήγνξα, ρσξίο λα είλαη απαξαίηεην λα κεζνιαβήζεη ζηα λεθνζηαγνλίδηα ε θάζε ηνπ πάγνπ. Σέηνηα λέθε επηθξαηνχλ ζηνπο ηξνπηθνχο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ θαινθαηξηνχ ζε κεζαία γεσγξαθηθά πιάηε. Μία άιιε ζπλέπεηα ηεο επίδξαζεο ησλ aerosols ζηελ δηακφξθσζε ησλ βξνρνπηψζεσλ είλαη φηη ε πγξαζία παξακέλεη ζηελ αηκφζθαηξα, ιφγσ ηνπ φηη φηαλ ηα aerosols έρνπλ κεγάιν αξηζκφ δελ κπνξνχλ λα πξνζιάβνπλ ηελ επαξθή πγξαζία γηα λα γίλνπλ ππξήλεο ζπκπχθλσζεο λεθψλ, κε απνηέιεζκα απηή ε παξακέλνπζα πγξαζία ζηελ αηκφζθαηξα λα κεηαθέξεηαη κε ηνπο αλέκνπο θαη λα ζπκβαίλνπλ θαηαθξεκλίζεηο ζε θαζπζηεξεκέλν ρξφλν. Απηφ ζεκαίλεη κεηαβνιή ζηνλ θχθιν ησλ βξνρνπηψζεσλ αιιά θαη ηεο πγξαζίαο θαη μεξαζίαο ζε παγθφζκηα θιίκαθα. [4] Δπηπξφζζεηα, ε κείσζε ζηελ ζέξκαλζε ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο, εμαηηίαο ηεο εμαζζέλεζεο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο απφ ηα aerosols ηεο αηκφζθαηξαο, ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ ζέξκαλζε ηεο αηκφζθαηξαο ιφγσ ησλ απνξξνθεηηθψλ aerosols, κπνξεί λα νδεγήζεη ζε κείσζε ησλ βξνρνπηψζεσλ. Σέινο, ζε κεγάιε θιίκαθα κπνξεί 47

48 λα πξνθαιέζεη αιιαγέο ζηελ θπθινθνξία ησλ αλέκσλ θαη θαηά ζπλέπεηα ζηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ, ζηελ δηακφξθσζε ησλ βξνρνπηψζεσλ θαη ζηελ θαηαλνκή ησλ αεξνιπκάησλ. [4] Πηγέρ πςπήνων ζςμπύκνωζηρ νεθών (CNN) Ζ κειέηε ηεο αλζξψπηλεο επέκβαζεο ζηα λέθε θαη ηηο θαηαθξεκλίζεηο ζα πξέπεη λα ζηξαθεί ζηνλ δηαρσξηζκφ ησλ θπζηθψλ θαη αλζξνπνγελψλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ θαζψο θαη ηελ πνζνηηθνπνίεζε ησλ αληίζηνηρσλ θπζηθψλ θαη αλζξσπνγελψλ πεγψλ ππξήλσλ ζπκπχθλσζεο λεθψλ. Ζ πξνζπάζεηα κνληεινπνίεζεο ηνπ ξφινπ ησλ aerosols ζηα λέθε θαη ηηο βξνρνπηψζεηο απαηηεί γλψζε ηεο ρσξηθήο θαη ρξνληθήο θαηαλνκήο ησλ CCN, πξάγκα πνιχ πην πνιχπινθν απφ ηελ απιή θαηεγνξηνπνίεζε ησλ αεξνιπκάησλ σο πξνο ηε ρεκηθή ηνπο ζχζηαζε ή ην είδνο ηνπο. Καη απηφ ζπκβαίλεη εμαηηίαο ηεο κεηαβιεηφηεηαο πνπ παξνπζηάδεη ε θαηαλνκή ηνπ κεγέζνπο, ε κάδα θαη νη ζπγθεληξψζεηο ηνπ αξηζκνχ ησλ aerosols [3]. ηελ αιιειεπίδξαζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ κεηαμχ ηνπο, ε κάδα ιεηηνπξγεί αζξνηζηηθά. Γελ ζπκβαίλεη ην ίδην φκσο θαη κε ηνλ αξηζκφ ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ. Γηα παξάδεηγκα, θαηά ηελ ζπζζσκάησζε ησλ ζσκαηηδίσλ ε κάδα παξακέλεη ζηαζεξή ελψ ν αξηζκφο ησλ ζσκαηηδίσλ κεηψλεηαη. Απφ ηελ άιιε πιεπξά θαηά ηελ ζπκπχθλσζε ησλ aerosol ν αξηζκφο ησλ ζσκαηηδίσλ παξακέλεη ζηαζεξφο θαη ε κάδα απμάλεη. Όζνλ αθνξά ηελ ηθαλφηεηα ησλ aerosol λα δξάζνπλ ζαλ ππξήλεο ζπκπχθλσζεο, ην ζέκα γίλεηαη αθφκε πην πνιχπινθν. Ζ ζπζζσκάησζε δχν ζσκαηηδίσλ πνιχ κηθξψλ γηα λα δξάζνπλ ζαλ CCN κπνξεί λα παξάγεη έλα ζσκαηίδην πνπ λα ιεηηνπξγεί ζαλ ππξήλαο ζπκπχθλσζεο, ελψ ε ζπζζσκάησζε δχν ππξήλσλ ζπκπχθλσζεο παξάγεη πάιη έλαλ ππξήλα ζπκπχθλσζεο. Έηζη, ζηελ πξψηε πεξίπησζε έρνπκε αχμεζε ηεο ζπγθέληξσζεο ησλ CCN θαη κείσζε ηεο ζπγθέληξσζεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ αηκφζθαηξα, ελψ ζηελ δεχηεξε πεξίπησζε κεηψλεηαη ε ζπγθέληξσζε ησλ CCN αιιά θαη ε νιηθή ζσκαηηδηαθή ζπγθέληξσζε. [3] ην ζέκα ησλ πεγψλ ησλ CCN ζα πξέπεη, πέξα απφ ηηο πεγέο, λα ιεθζεί ππφςε φηη ηα πεξηζζφηεξα αησξνχκελα ζσκαηίδηα είλαη σο έλα βαζκφ αλακεκηγκέλα. Απηφ ην κίγκα είλαη πνπ θαζνξίδεη ηελ δπλαηφηεηα ησλ λεθψλ λα δξάζνπλ ζαλ ππξήλεο ζπκπχθλσζεο λεθψλ. Αξθεί κία κηθξή κάδα ζεητθψλ ζε έλα ζσκαηίδην καχξνπ άλζξαθα γηα λα πξνθαιέζεη δηαθνξέο ζην αλ απηφ κπνξεί λα δξάζεη ζαλ CCN ή φρη. Δπηπξφζζεηα, γηα θάπνηνπο ηχπνπο aerosol ε δπλακηθφηεηα ηεο πεγήο εθπνκπήο ηνπο (source strength) είλαη δχζθνιν λα πξνζδηνξηζζεί κηαο θαη ηα δεπηεξνγελή aerosol 48

49 (π.ρ., ζεητθά θαη δεπηεξνγελή νξγαληθά) δελ εθπέκπνληαη θαηεπζείαλ ζηελ αηκφζθαηξα, αιιά δηακνξθψλνληαη ζηελ αηκφζθαηξα απφ πξφδξνκα αέξηα. Γη απηά ηα είδε αεξνιπκάησλ ε αηηία δεκηνπξγίαο είλαη έλα ζχλνιν αηκνζθαηξηθψλ αληηδξάζεσλ θαη φρη κηα επηθαλεηαθή πεγή εθπνκπήο, κε απνηέιεζκα ν ξπζκφο παξαγσγήο ηνπο λα είλαη ζηελά εμαξηεκέλνο κε ηελ απνδνηηθφηεηα απηψλ ησλ αληηδξάζεσλ. πλεπψο, ε αθξηβήο εθηίκεζε ηεο πεγήο ηέηνηνπ είδνπο ζσκαηηδίσλ έρεη λα θάλεη κε ην πψο νη δηαδηθαζίεο παξαγσγήο ηνπο αλαπαξίζηαληαη ζηα κνληέια θαη αθφκε, κε ηελ αθζνλία άιισλ εηδψλ aerosols. [23] Παξάιιεια, ζηελ αηκφζθαηξα δελ ππάξρνπλ θαζεαπηά αλζξσπνγελή ζσκαηίδηα αιιά ηα πεξηζζφηεξα αησξνχκελα ζσκαηίδηα ζην πεξηβάιινλ είλαη κίγκα αλζξσπνγελψλ θαη θπζηθψλ ζπζηαηηθψλ. Ζ δηάθξηζε ησλ αλζξσπνγελψλ θαη θπζηθψλ αεξνιπκάησλ πξέπεη λα βαζίδεηαη ζηελ κειέηε ηεο δηάζηαζεο θαη θαηαλνκήο ηφζν θπζηθψλ φζν θαη αλζξσπνγελψλ δηαδηθαζηψλ πνπ έρνπλ ζαλ απνηέιεζκα ηελ εθπνκπή θαη παξαγσγή αεξνδφι ζηελ αηκφζθαηξα. Δμάιινπ, θαη ε δηάθξηζε κεηαμχ θπζηθψλ θαη αλζξσπνγελψλ aerosol είλαη δχζθνιν λα γίλεη. Γηα παξάδεηγκα, ππξθαγηέο βιάζηεζεο πξνυπήξραλ πνιιά ρξφληα πξηλ ηελ εμέιημε ησλ δηαθφξσλ ρξήζεσλ γεο, σζηφζν ζήκεξα ε θαχζε βηνκάδαο ζηελ πιεηνςεθία ηεο πξνθαιείηαη απφ ηνλ άλζξσπν θαη θαηά ζπλέπεηα ηα ππξνγελή aerosols ζεσξνχληαη θπξίσο αλζξσπνγελή. Παξνκνίσο, ηα ζσκαηίδηα εδαθηθήο ζθφλεο πξνέξρνληαλ ζε κεγάιεο πνζφηεηεο απφ ηηο έξεκνπο ηεο Γεο εδψ θαη πνιιά ρξφληα πξηλ, σζηφζν ε απνζηαζεξνπνίεζε ηνπ εδάθνπο ζε άγνλεο θαη εκηάγνλεο πεξηνρέο εμαηηίαο ηεο αλζξψπηλεο επέκβαζεο έρεη απμήζεη μεθάζαξα ηηο ξνέο ζθφλεο ζε πνιιά ζεκεία ηνπ πιαλήηε. [3] Έλαο ζεκαληηθφο δηαρσξηζκφο γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο πξνέιεπζεο θαη ησλ πεγψλ ησλ CCN, είλαη απηφο ησλ πξσηνγελψλ θαη δεπηεξνγελψλ αεξνδφι. Σα πξσηνγελή aerosols είλαη πνιχ ζεκαληηθά γηα ηελ δεκηνπξγία ππξήλσλ ζπκπχθλσζεο λεθψλ, γηαηί ε εθπνκπή ηνπο πξνθαιεί άκεζε αχμεζε ησλ ζπγθεληξψζεσλ ηνπ αξηζκνχ ησλ ζσκαηηδίσλ. Καζψο απηά έρνπλ κέγεζνο κεγαιχηεξν απφ 100nm, βξίζθνληαη ζην επηηξεπηφ φξην κεγέζνπο ψζηε λα κπνξνχλ λα δξάζνπλ σο ππξήλεο ζπκπχθλσζεο λεθψλ φζν απηά πεξηέρνπλ δηαιπηά θιάζκαηα. πλεπψο, ηα πξσηνγελή ζσκαηίδηα παίδνπλ θαίξην πφιν ζηελ δηακφξθσζε ησλ CCN, επεξεάδνληαο ηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ θαη θαη επέθηαζε ην παγθφζκην θιίκα. [21] 49

50 Γηα ηελ αζηαηηθή ήπεηξν, νη πξσηνγελείο εθπνκπέο απφ θαχζε (θπξίσο καχξνο άλζξαθαο) απνηεινχλ ην 85% πεξίπνπ ηνπ παξαηεξνχκελνπ αξηζκνχ ζσκαηηδίσλ ζε θαηάζηαζε πξνζαχμεζεο (0,1-2κm). [5] Κιείλνληαο απηή ηελ παξάγξαθν ζεσξείηαη ζεκαληηθφ λα γίλεη αλαθνξά ζε κία θαηεγνξία ζσκαηηδίσλ ηεο αηκφζθαηξαο πνπ ζηελ βηβιηνγξαθία απαληψληαη σο ππξήλεο ζπκπχθλσζεο λεθψλ κε πνιχ κεγάιε μεξή δηάκεηξν (Giant CCN) [3] ή ζσκαηίδηα κε μεξή δηάκεηξν κεγαιχηεξε ησλ 5κm [15]. Απηά ηα ζσκαηίδηα παξνπζηάδνπλ ηδηαίηεξν ελδηαθέξνλ, δηφηη κπνξνχλ λα ελεξγνπνηεζνχλ ζε πνιχ ρακειή ζρεηηθή πγξαζία θαη απμάλνπλ ζεκαληηθά ην κέγεζνο ηνπο κε κεγάιε ηαρχηεηα πξηλ αθφκε αξρίζεη ε ζπκπχθλσζε ησλ πδξαηκψλ ζηελ κάδα ηνπο. Λεηηνπξγψληαο ζαλ ζπιιέθηεο πδξαηκψλ, είλαη απηά πνπ ζα ελεξγνπνηεζνχλ πξψηα κηαο θαη έρνπλ κεγάιε επηθάλεηα, εκπνδίδνληαο ηελ ελεξγνπνίεζε ησλ κηθξψλ ζσκαηηδίσλ. Απηφ δείρλεη ηνλ ζεκαληηθφηαην ξφιν πνπ παίδνπλ ζηηο ηδηφηεηεο ησλ λεθψλ αιιά θαη ζηελ δηακφξθσζε ησλ βξνρνπηψζεσλ. [8] Οη πην ζπρλέο πεγέο ησλ GCCN είλαη ην ζαιάζζην ζπξέη πάλσ απφ ηνπο σθεαλνχο, ηα νπνία ζπλεηζθέξνπλ ζε έλα κεγάιν πνζνζηφ ηνπ αξηζκνχ ησλ ζαιάζζησλ CCN, κεγάια ζσκαηίδηα πνπ εθπέκπνληαη θαηά ηελ θαχζε βηνκάδαο, ζσκαηίδηα αιάησλ απφ ηελ εμάηκηζε ιηκλψλ αικπξνχ λεξνχ θαη αλφξγαλα ζεηηθά θαη ληηξηθά ζσκαηίδηα. Σέινο, κηα απξφζκελε ηδηφηεηα απηψλ ησλ ζσκαηηδίσλ είλαη φηη δεκηνπξγνχλ κίγκαηα κεηαμχ ζαιάζζησλ αιάησλ, ζεητθψλ θαη ζθφλεο, ελψ πξαγκαηηθά παξακέλεη αζαθήο ν κεραληζκφο κε ηνλ νπνίνλ γίλεηαη ε ζπζζσκάησζε κεηαμχ ησλ ζσκαηηδίσλ ζαιάζζηνπ άιαηνο θαη ζθφλεο φηαλ θαη ησλ δχν νη ζπγθεληξψζεηο είλαη ρακειέο. ην ζρήκα θαίλεηαη κηα ζρεκαηηθή απεηθφληζε ηεο ππξελνπνίεζεο θαη αλάπηπμεο ησλ αεξνιπκάησλ. 50

51 Σσήμα 3.3 Γηαδηθαζία ππξελνπνίεζεο θαη αλάπηπμεο ησλ αεξνιπκάησλ. 3.2 Αιωρούμενα ςωματύδια και υγεύα Σα αησξνχκελα ζσκαηίδηα έρνπλ άκεζεο θαη ρξφληεο επηπηψζεηο ζηνλ αλζξψπηλν νξγαληζκφ. Σα ζσκαηίδηα ζρεηίδνληαη κε απμεκέλε ζλεζηκφηεηα θαη λνζεξφηεηα. πγθεθξηκέλα ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα εηζέξρνληαη ζηνλ αλζξψπηλν νξγαληζκφ κε ηελ αλαπλνή θαη ελαπνηίζεληαη ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα (αλψηεξν θαη θαηψηεξν), πξνθαιψληαο άκεζεο επηπηψζεηο ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα φπσο βξνγρίηηδα θαη πλεπκνλία, αιιά θαη θαξδηαθά πξνβιήκαηα θαη επηδείλσζε ρξφλησλ απνθξαθηηθψλ λφζσλ ηνπ αλαπλεπζηηθνχ. Σν κέγεζνο ηνπ ζσκαηηδίνπ παίδεη πνιχ ζεκαληηθφ ξφιν αλαθνξηθά κε ηα πξνβιήκαηα ηεο πγείαο, θαζψο θαζνξίδεη ηελ ζέζε ελαπφζεζεο ηνπ ζηελ αλαπλεπζηηθή νδφ. Σα κεγάια ζσκαηίδηα (>2,5 κm) έρνπλ ηελ ηάζε λα ελαπνηίζεληαη ζηελ άλσ ζσξαθηθή ρψξα (κχηε θαη ηνλ ιάξπγγα), ελψ ηα κηθξφηεξα (<2,5 κm) ηείλνπλ λα εηζρσξνχλ βαζχηεξα ζηνπο πλεχκνλεο θαη εηδηθφηεξα ηελ θπςειηδηθή πεξηνρή. Σα ζσκαηίδηα πνπ θζάλνπλ ζηελ πεξηνρή απηή απνζέηνληαη κε κεραληζκνχο θαζίδεζεο θαη δηάρπζεο. 51

52 Σσήμα 3.4 Γηείζδπζε ζσκαηηδίσλ ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα. Ωζηφζν, δελ είλαη πιήξσο εμαθξηβσκέλν αλ ε ζπγθέληξσζε κάδαο ησλ ζσκαηηδίσλ είλαη απηή πνπ ζρεηίδεηαη κε ηηο επηδξάζεηο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ αλζξψπηλε πγεία. Δίλαη γλσζηφ πσο νη θπζηθέο ηδηφηεηεο ησλ ζσκαηηδίσλ, φπσο ν αξηζκφο ησλ ζσκαηηδίσλ, ε νιηθή επηθάλεηα, νη ειεθηξνζηαηηθνί παξάγνληεο, θαζψο θαη ε ρεκηθή θαη βηνινγηθή ζχζηαζε, έρνπλ επηδξάζεηο ζηελ αλζξψπηλε πγεία. Ζ ηχρε ησλ εηζπλεφκελσλ ζσκαηηδίσλ δελ είλαη πιήξσο γλσζηή. Σα πδαηνδηαιπηά ζπζηαηηθά ησλ ζσκαηηδίσλ δηαιχνληαη ζηελ πγξή θάζε ησλ βξφγρσλ θαη εηζέξρνληαη ζηε ιέκθν ή ηελ θπθινθνξία ζε θάπνην επίπεδν ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζπζηήκαηνο. Σα ζσκαηίδηα πνπ είλαη αδηάιπηα ζηελ πδαηηθή θάζε, θαγνθπηηαξψλνληαη κέζα ζε ιίγεο ψξεο απφ ηα θπςειηδηθά καθξνθάγα. Ο βηνινγηθφο ρξφλνο ηεο εκίζεηαο δσήο ηνπο θπκαίλεηαη απφ εκέξεο έσο θαη ρξφληα. Σα πην θνηλά ζεκεία ζλεζηκφηεηαο πνπ κειεηνχληαη είλαη: Οιηθή ζλεζηκφηεηα Θλεζηκφηεηα απφ αλαπλεπζηηθά πξνβιήκαηα Θλεζηκφηεηα απφ θαξδηναγγεηαθά πξνβιήκαηα Θλεζηκφηεηα απφ ρξφληεο πλεπκνληθέο παζήζεηο Θλεζηκφηεηα απφ ρξφληεο θαξδηαθέο παζήζεηο 52

53 3.3 Αιωρούμενα ςωματύδια και ορατότητα Ζ νξαηφηεηα αλαθέξεηαη ζηελ κέγηζηε απφζηαζε απφ ηελ νπνία έλα καχξν αληηθείκελν κε θαηάιιειεο δηαζηάζεηο ην νπνίν βξίζθεηαη θνληά ζην έδαθνο, κπνξεί λα παξαηεξεζεί θαη αλαγλσξηζηεί θφληξα ζε έλα ζθεδαζηηθφ θφλην, φπσο ν νπξαλφο [29]. Ζ κείσζε ηεο νξαηφηεηαο κπνξεί εχθνια λα παξαηεξεζεί απφ ην αλζξψπηλν κάηη θαη είλαη ε πην απιή έλδεημε πνπ ππνδειψλεη ηελ παξνπζία αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ αηκφζθαηξα. Ζ νξαηφηεηα είλαη απαξαίηεηε γηα ηελ πηήζε ησλ αεξνπιάλσλ θαζψο θαη άιισλ κέζσλ πνπ θηλνχληαη κε κεγάιε ηαρχηεηα, γηα παξαηεξήζεηο ηεο Γεο κέζσ δνξπθφξσλ, ηελ παξαθνινχζεζε θαη ηηο αζηξνλνκηθέο κεηξήζεηο. Παξάιιεια, ε νξαηφηεηα ζεσξείηαη έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα ηελ πνηφηεηα ηεο αλζξψπηλεο δσήο. Ζ νξαηφηεηα δέρεηαη έλα πιαηχ εχξνο ηηκψλ ην νπνίν μεθηλά απφ ιίγα κέηξα θαη θηάλεη ηα κεξηθέο εθαηνληάδεο ρηιηφκεηξα. Γεληθά, είλαη πνιινί νη παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ θξίζε ελφο παξαηεξεηή σο πξνο ηελ νξαηφηεηα. Αλαθέξνπκε γηα παξάδεηγκα ηηο νπηηθέο ηδηφηεηεο ηεο αηκφζθαηξαο, ην πνζφ θαη ηελ θαηαλνκή ηνπ θσηφο, ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ νξαηνζήκσλ θαη ηελ νμπδέξθεηα ηνπ αλζξψπηλνπ καηηνχ ηνπ παξαηεξεηή. Ζ κείσζε ηεο νξαηφηεηαο νθείιεηαη ζηελ απνξξφθεζε θαη ηελ ζθέδαζε ηνπ θσηφο απφ ηα αέξηα θαη ηα ζσκαηίδηα. Ζ απνξξφθεζε νξηζκέλσλ κεθψλ θχκαηνο είλαη πνιιέο θνξέο ππεχζπλε γηα ηνπο ρξσκαηηζκνχο πνπ παξαηεξνχκε ζηελ αηκφζθαηξα. Ζ ηθαλφηεηα ηνπ αλζξψπηλνπ καηηνχ λα βιέπεη κέζα απφ ηελ αηκφζθαηξα εμαξηάηαη απφ ηε ζπγθέληξσζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ θαη ησλ αεξίσλ, πνπ έρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα αλαθινχλ θαη λα απνξξνθνχλ ην θσο, πξνθαιψληαο ηελ εκθάληζε θαηαρληάο, ηε κείσζε ηεο αληίζεζεο θαη ηελ αιιαγή ηνπ ρξψκαηνο πνπ ην κάηη αληηιακβάλεηαη γηα έλα αληηθείκελν ζε απφζηαζε. [21] 53

54 Σσήμα 3.5 Μείσζε ηεο νξαηφηεηαο εμαηηίαο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ Σν θσο ηνπ ήιηνπ θαη ηνπ νπξαλνχ ζθεδάδεηαη απφ ηα ζσκαηίδηα ηεο ζηήιεο αέξα πνπ βξίζθεηαη κεηαμχ ελφο νξαηνζήκνπ θαη ηνπ παξαηεξεηή (ζρήκα). Λφγσ ηνπ θαηλνκέλνπ απηνχ κεηψλεηαη ε θσηεηλή αληίζεζε κεηαμχ ηνπ νξαηνζήκνπ θαη ηνπ νπξάληνπ νξίδνληα, άξα κεηψλεηαη θαη ε νξαηφηεηα. 54

55 Κεφϊλαιο 4 Δύκτυο AERONET - Φαςματοφωτόμετρο MODIS Επεξεργαςύα δεδομϋνων Ι 4.1 Δύκτυο AERONET Σν πξφγξακκα AERONET (Aerosol Robotic NETwork) είλαη έλα δίθηπν κέηξεζεο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ απφ επίγεηνπο ζηαζκνχο, ε νπνία ηδξχζεθε απφ ηε NASA θαη ηελ LOA-PHOTONS (CNRS) θαη επεθηείλεηαη απφ ηνπο ζπλεξγάηεο απφ εζληθέο αληηπξνζσπείεο, ηλζηηηνχηα, παλεπηζηήκηα, αλεμάξηεηνπο επηζηήκνλεο θαη άιινπο εηαίξνπο. Σν πξφγξακκα παξέρεη κηα καθξνρξφληα, ζπλερή θαη εχθνια πξνζβάζηκε απφ ην θνηλφ βάζε δεδνκέλσλ γηα ηηο νπηηθέο, κηθξνθπζηθέο θαη αθηηληθέο ηδηφηεηεο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, κε ζθνπφ ηελ έξεπλα, ηνλ ραξαθηεξηζκφ, ηνλ έιεγρν ηεο εγθπξφηεηαο ησλ δνξπθνξηθψλ απνζηνιψλ θαη ηνλ ζπλδπαζκφ κε άιιεο βάζεηο δεδνκέλσλ. Σν δίθηπν επηβάιιεη ηππνπνίεζε ησλ νξγάλσλ, ηεο βαζκνλφκεζεο, ηεο επεμεξγαζίαο θαη ηεο δηαλνκήο ησλ δεδνκέλσλ. Σν πξφγξακκα AERONET παξέρεη παξαηεξήζεηο ηνπ θαζκαηηθνχ νπηηθνχ βάζνπο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ (AOT) θαη άιισλ ηδηνηήησλ ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζε παγθφζκηα θιίκαθα. Σα δεδνκέλα γηα ην νπηηθφ βάζνο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ππνινγίδνληαη γηα ηξία επίπεδα πνηφηεηαο δεδνκέλσλ: Δπίπεδν 1.0 (αθηιηξάξηζηα unscreened), Δπίπεδν 1.5 (θηιηξαξηζκέλα φζνλ αθνξά ηα λέθε cloudscreened) θαη Δπίπεδν 2.0 (θηιηξαξηζκέλα γηα ηα λέθε θαη πνηνηηθψο εμαζθαιηζκέλα quality-assured). Ζ κέζνδνο δηαλνκήο ησλ δεδνκέλσλ ηνπ AERONET είλαη ην «download tool» ( Απηφ ην εξγαιείν παξέρεη πξφζβαζε ζηα πεξηζζφηεξα πξντφληα ηνπ AERONET (π.ρ. νπηηθφ βάζνο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, θαηαλνκή κεγέζνπο, ζπλάξηεζε θάζεο). 55

56 Σσήμα 4.1 ηαζκνί ηνπ AERONET παγθνζκίσο Οξηζκέλνη απφ ηνπο ζηαζκνχο ιεηηνπξγνχλ κφληκα ελψ άιινη ιεηηνπξγνχλ επνρηθά ή πξνζσξηλά. Οη ηηκέο πνπ ιακβάλνληαη ζηέιλνληαη ζε κία βάζε δεδνκέλσλ ε νπνία ηηο επεμεξγάδεηαη θαη ζηε ζπλέρεηα δεκνζηνπνηνχληαη ζην δηαδίθηπν ( Μάιηζηα, απφ ηα δηαζέζηκα δεδνκέλα ησλ ζηαζκψλ, ν ρξήζηεο κπνξεί λα ελεκεξσζεί γηα ηηο ζπγθεθξηκέλεο εκέξεο ελφο έηνπο πνπ ν ζηαζκφο δελ κπνξνχζε λα ιάβεη κέηξεζε ιφγσ κεηεσξνινγηθψλ ζπλζεθψλ (λεθνθάιπςε). Γηα θάζε εκέξα πνπ νη ζηαζκνί καο παξέρνπλ κεηξήζεηο, καο δίλνπλ δηάθνξεο πιεξνθνξίεο γηα αξθεηέο ρξνληθέο ζηηγκέο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο. 4.2 Φαςματοφωτόμετρο MODIS Σν MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) είλαη έλα πξνεγκέλεο ηερλνινγίαο θαζκαηνθσηφκεηξν πνπ βξίζθεηαη ζηνπο δνξπθφξνπο Terra θαη Aqua ηεο NASA θαη ηνπ νπνίνπ απνζηνιή είλαη ε παξνρή πεξηεθηηθψλ θαηαγξαθψλ παξακέηξσλ ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο, ησλ σθεαλψλ, ηεο αηκφζθαηξαο ζε κέζε ρσξηθή δηαθξηηηθή ηθαλφηεηα αιιά κε πςειή θαζκαηηθή δηαθξηηηθή ηθαλφηεηα θαη επαλαιεςηκφηεηα ιήςεσλ. Οη θαηαγξαθέο ηνπ MODIS πξαγκαηνπνηνχληαη ζε 36 56

57 θαζκαηηθά θαλάιηα θαη θαιχπηνπλ νιφθιεξε ηελ επηθάλεηα ηεο γεο ζε κία εκέξα κε ρσξηθή δηαθξηηηθή ηθαλφηεηα 250 m (VIS θαζκαηηθά θαλάιηα 1 θαη 2), 500 m (NIR θαζκαηηθά θαλάιηα 3 7) θαη 1 km (θαζκαηηθά θαλάιηα 8 36). Ζ πςειή ηνπ αθξίβεηα ην θαζηζηά εξγαιείν πςειήο επηζηεκνληθήο αμίαο γηα ηε κειέηε ηεο παγθφζκηαο αιιαγήο. Γηαζέηεη θαλάιηα ηα νπνία θαηαγξάθνπλ ζηηο ίδηεο πεξίπνπ θαζκαηηθέο πεξηνρέο κε κεξηθά απφ ηα θαλάιηα ηνπ High resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS), ηνπ ζπζηήκαηνο TIROS Operational Vertical Sounder (TOVS) πνπ βξίζθεηαη ζε δνξπθφξνπο ηνπ NOAA. πλεπψο, είλαη δπλαηή ε παξαγσγή θαηαθφξπθσλ θαηαλνκψλ αηκνζθαηξηθψλ παξακέηξσλ (ζεξκνθξαζία πγξαζία) κε βάζε ηηο θαηαγξαθέο ηνπ MODIS. Δπίζεο, νη δπλαηφηεηεο ηνπ MODIS ζηελ απνηχπσζε ηεο ρσξηθήο θαηαλνκήο ησλ αεξνιπκάησλ είλαη κνλαδηθέο. Γηα ην ζθνπφ απηφ ρξεζηκνπνηνχληαη πνιπθαζκαηηθέο θαηαγξαθέο ζηελ πεξηνρή κm, ελψ γηα ηνλ εληνπηζκφ ησλ λεθψλ θαη ησλ παξακέηξσλ ηεο επηθάλεηαο ρξεζηκνπνηνχληαη θαηαγξαθέο ζε άιιεο θαζκαηηθέο πεξηνρέο. Με βάζε ηηο θαηαγξαθέο ηνπ MODIS παξάγνληαη ηξηψλ επηπέδσλ πξντφληα (Levels 1, 2 θαη 3) ηα νπνία είλαη δηαζέζηκα απφ ην αληίζηνηρν δηθηπαθφ ηφπν ( Οξηζκέλα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ MODIS αλαθέξνληαη ζηε ζπλέρεηα ( Σξνρηά: 705 km, 10:30 π.κ. (Terra) ή 1:30 κ.κ. (Aqua), ειηνζχγρξνλε θνληά ζηνπο πφινπο, θπθιηθή. Πνζνζηφ ζάξσζεο: 20,3 rpm(θχθινη / ιεπηφ) εγθάξζηα δηαδξνκή Εψλε πιάηνπο/ κήθνο: 2330 km (εγθάξζηα δηαδξνκή) επί 10 km (καδί κε ηε δηαδξνκή ζην λαδίξ). Γηαζηάζεηο: Σειεζθφπην: 17,78 cm δηάκεηξνο απφ ηνλ άμνλα, εζηηαθφ κε ελδηάκεζν πεδίν αθηλεηνπνίεζεο. Μέγεζνο:1,0 1,6 1,0 m Βάξνο: 228,7 kg Ηζρχο: 162,5 W (κέζνο φξνο κνλήο ηξνρηάο) Πνζνζηφ δεδνκέλσλ: 10,6 Mbps (εκεξίζην δελίζ), 6,1Mbps( κέζνο φξνο ηξνρηάο). Αλαγσγή ζε θβάληα: 12bits Υσξηθή επθξίλεηα: 57

58 250 m (θαλάιηα 1-2) 500 m (θαλάιηα 3-7) 1000 m (θαλάιηα 8-36) Γηάξθεηα δσήο: 6 ρξφληα Σσήμα 4.2 Φαζκαην-ξαδηφκεηξν MODIS Σν πξψην φξγαλν πηήζεο MODIS, Protoflight Model (κνληέιν πξψηεο πηήζεο/μππ) ή PFM είλαη εληαίν κε ην δηαζηεκηθφ ζθάθνο Terra (EOS AM-1). Ο Terra εθηνμεχζεθε επηηπρψο ζηηο 18 Γεθεκβξίνπ ηνπ Σν δεχηεξν φξγαλν πηήζεο MODIS flight 1ή FM1 (κνληέιν πηήζεο 1/ΜΠ1) είλαη εληαίν κε ην δηαζηεκηθφ ζθάθνο Aqua (EOS OM-1) εθηνμεχζεθε επηηπρψο ζηηο 4 Μαΐνπ ηνπ Απηά ηα φξγαλα MODIS πξνζθέξνπλ κηα πξσηνθαλή καηηά ζηε γήηλε, αηκνζθαηξηθή θαη σθεάληα θαηλνκελνινγία γηα κηα επξεία θαη πνηθίιε νκάδα ρξεζηψλ αλά ηνλ θφζκν. ηνλ επφκελν πίλαθα παξνπζηάδνληαη νη ηδηφηεηεο ηνπ αηζζεηήξα MODIS θαη ε πξνηεηλφκελε εθαξκνγή θάζε θαζκαηηθνχ θαλαιηνχ: 58

59 Πίνακαρ 4.1 Ηδηφηεηεο ηνπ αηζζεηήξα MODIS 59

60 4.3 Επεξεργαςύα δεδομϋνων Ι Λόψη δεδομϋνων από τουσ επύγειουσ ςταθμούσ Υξεζηκνπνηψληαο ηηο θαζκαηηθέο κεηξήζεηο απφ ηνπο ζηαζκνχο ηνπ δηθηχνπ AERONET κειεηάηαη ην νπηηθφ βάζνο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ. Ζ κειέηε έγηλε γηα ηξεηο αζηηθέο πεξηνρέο ηεο Διιάδαο: ηελ Αζήλα, ηε Θεζζαινλίθε θαη ην Ζξάθιεην ηεο Κξήηεο. Οη αληίζηνηρνη ζηαζκνί ηνπ δηθηχνπ AERONET είλαη νη εμήο: ATHENS_NOA (37.95 o N,23.75 o E), Thessaloniki (40.65 o N,22.95 o E), FORTH_CRETE (35.35 o N,25.25 o E). Σσήμα 4.3 ηαζκνί ηνπ AERONET ζηνλ Διιαδηθφ ρψξν Σα δεδνκέλα βξίζθνληαη ζηελ ηζηνζειίδα ηνπ AERONET ( O ρξήζηεο απφ ην κελνχ download tools επηιέγεη ην ζηαζκφ πνπ επηζπκεί γηα λα ιάβεη ηα αληίζηνηρα δεδνκέλα. Γηα θαζέλαλ απφ ηνπο ηξεηο ζηαζκνχο επειέγε ην πνηνηηθφ επίπεδν δεδνκέλσλ 1.5 (cloudscreened). Δπίζεο, επηιέμακε ην ζχλνιν ησλ δεδνκέλσλ απφ θάζε ζηαζκφ γηα επεμεξγαζία Σύγκριςη δεδομϋνων μεταξύ επιγεύων και δορυφορικών οργϊνων μϋτρηςησ Οη επίγεηνη ζηαζκνί ιακβάλνπλ πνιιέο κεηξήζεηο θαηά ηε δηάξθεηα κηαο εκέξαο ελψ απφ ην φξγαλν MODIS πνπ βξίζθεηαη ζηνπο δνξπθφξνπο Terra θαη Aqua έρνπκε κεηξήζεηο ζε ζπγθεθξηκέλε ρξνληθή ζηηγκή θάζε εκέξα γηα φιε ηε γχξσ πεξηνρή απφ ηηο πφιεηο πνπ καο ελδηαθέξνπλ θαη κε ρσξηθή αλάιπζε 0.1 ν x 0.1 ν. ε πξψην ζηάδην, 60

61 έγηλε κηα αξρηθή ζχγθξηζε ησλ ηηκψλ πνπ έρνπκε απφ ηνπο επίγεηνπο ζηαζκνχο κε απηέο πνπ έρνπκε απφ ηνπο δνξπθφξνπο κφλν ζηα pixels (0.1 ν x0.1 ν ) φπνπ βξίζθνληαη νη επίγεηνη ζηαζκνί. Γηα ηε ζχγθξηζε απηή ιήθζεθαλ ππφςηλ νη δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο ησλ εκεξψλ εθείλσλ γηα ηηο νπνίεο έρνπκε κεηξήζεηο θαη απφ ηνπο επίγεηνπο ζηαζκνχο (εκ.: δελ έρνπκε κεηξήζεηο γηα φιεο ηηο εκέξεο ιφγσ κεηεσξνινγηθψλ ζπλζεθψλ). Δπίζεο, γηα ηηο εκέξεο εθείλεο πνπ έρνπκε απφ θνηλνχ κεηξήζεηο απφ επίγεηνπο θαη δνξπθνξηθνχο ζηαζκνχο επειέγεζαλ νη ηηκέο ησλ επηγείσλ ζηαζκψλ πνπ «απέρνπλ» ρξνληθά ± 1 ψξα απφ ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο πνπ νη δνξπθφξνη ιακβάλνπλ κέηξεζε. (Οη δνξπθφξνη Terra θαη Aqua δηέξρνληαη πάλσ απφ ηελ Διιάδα ζηηο 9.35±0.50 UTC θαη ζηηο 11.34±0.53 UTC αληίζηνηρα). Απφ ηνπο επίγεηνπο ζηαζκνχο έρνπκε κεηξήζεηο ζηα 500nm ελψ απφ ηνπο δνξπθνξηθνχο ζηα 550nm, γη απηφ έγηλε ε απαξαίηεηε αλαγσγή ησλ επηγείσλ ηηκψλ ζηηο δνξπθνξηθέο. Γηα ηελ αλαγσγή απηή ππνινγίζηεθε αλά ρξνληθή ζηηγκή ιήςεο επίγεηαο κέηξεζεο ν εθζεηηθφο ζπληειεζηήο ηνπ Angstrom ρξεζηκνπνηψληαο ηηο ηηκέο ηνπ νπηηθνχ βάζνπο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηα 380nm θαη ζηα 340nm απφ ην ζχλνιν ησλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε αλά επίγεην ζηαζκφ. ηα γξαθήκαηα αλαπαξίζηαληαη ε ρξνλνζεηξά ηνπ ζπλφινπ ησλ ηηκψλ πνπ έρνπκε θαη νη κέζεο κεληαίεο ηηκέο αλά έηνο. Ηξάθιεην Γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ έρνπκε ζηε δηάζεζή καο κεηξήζεηο απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ απφ ην έηνο 2003 θαη έπεηηα. Απφ ην δνξπθφξν Aqua έρνπκε κεηξήζεηο απφ ην 2002 έσο θαη ην Άξα, κπνξνχκε λα θάλνπκε κία ζπγθξηηηθή αλαπαξάζηαζε ησλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε απφ ηηο δχν πεγέο γηα ηα έηε 2003 έσο θαη Σα απνηειέζκαηα θαίλνληαη ζηε ζπλέρεηα (κπιε ρξψκα αληηζηνηρεί ζε επίγεηεο ηηκέο θαη θφθθηλν ρξψκα αληηζηνηρεί ζε δνξπθνξηθέο γηα ην ζχλνιν ησλ κεηέπεηηα ζρεκάησλ ζχγθξηζεο). 61

62 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Σε ζύγκπιζη με ηον Aqua: Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.4 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2003 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.5 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2003 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1648 θαη παξαηεξείηαη ηνλ κήλα Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0125 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηαλνπάξην. 62

63 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.6 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2004 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.7 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2004 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1372 θαη παξαηεξείηαη ηνλ κήλα Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0068 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηαλνπάξην. 63

64 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.8 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2005 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.9 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2005 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1779 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Μάην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0247 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην. 64

65 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.10 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2006 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.11 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2006 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1209 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0156 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην. 65

66 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.12 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2007 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.13 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2007 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1755 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0099 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην. 66

67 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα ρήκα χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2008 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.14 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2008 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1448 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Μάην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0339 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Φεβξνπάξην. 67

68 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Σε ζύγκπιζη με ηον Terra: Απφ ην δνξπθφξν Terra έρνπκε δηαζέζηκεο κεηξήζεηο γηα ηα έηε 2000 έσο θαη Άξα, κπνξνχκε λα έρνπκε ζπγθξηηηθά δηαγξάκκαηα γηα ηα έηε 2003 έσο θαη Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.15 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2003 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.16 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2003 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Terra είλαη 0,1478 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηνχιην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0183 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Μάξηην. 68

69 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα ρήκα χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2004 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.17 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2004 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Terra είλαη 0,1270 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Μάην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0074 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην. 69

70 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.18 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2005 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.19 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2005 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Terra είλαη 0,2802 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0090 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ννέκβξην. 70

71 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.20 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2006 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.21 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2006 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Terra είλαη 0,0922 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0065 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Οθηψβξην. 71

72 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.22 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2007 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.23 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2007 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1477 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Αχγνπζην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0023 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Φεβξνπάξην. 72

73 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.24 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2008 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.25 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2008 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1702 θαη παξαηεξείηαη ηνλ επηέκβξην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0116 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Μάξηην. 73

74 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.26 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2009 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ 0.25 Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.27 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2009 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,0805 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Απξίιην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0060 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην. 74

75 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.28 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2010 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.29 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2010 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηνπ Ζξαθιείνπ 75

76 Σςμπεπάζμαηα: ηνλ επφκελν πίλαθα έρνπκε ηε ζπλνιηθή αλαπαξάζηαζε ησλ κέγηζησλ θαη ειάρηζησλ δηαθνξψλ πνπ παξαηεξνχληαη ζηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο ησλ κεηξήζεσλ κεηαμχ επηγείσλ θαη δνξπθνξηθψλ ζηαζκψλ θαη ηνπο κήλεο θαηά ηνπο νπνίνπο απηέο εκθαλίδνληαη. Σύγκπιζη με Aqua Σύγκπιζη με Terra Έηορ Μήναρ Max Μήναρ Min Μήναρ Max Μήναρ Min 2003 Αχγνπζηνο 0,1648 Ηαλνπάξηνο 0,0125 Αχγνπζηνο 0,1478 Μάξηηνο 0, Αχγνπζηνο 0,1372 Ηαλνπάξηνο 0,0068 Μάηνο 0,1270 Γεθέκβξηνο 0, Μάηνο 0,1779 Γεθέκβξηνο 0,0247 Αχγνπζηνο 0,2802 Ννέκβξηνο 0, Αχγνπζηνο 0,1209 Γεθέκβξηνο 0,0156 Αχγνπζηνο 0,0922 Οθηψβξηνο 0, Αχγνπζηνο 0,1755 Γεθέκβξηνο 0,0099 Αχγνπζηνο 0,1477 Φεβξνπάξηνο 0, Μάηνο 0,1448 Φεβξνπάξηνο 0,0339 επηέκβξηνο 0,1702 Μάξηηνο 0, Απξίιηνο 0,0805 Γεθέκβξηνο 0,0060 Πίνακαρ Μέγηζηεο θαη ειάρηζηεο απνθιίζεηο κεηαμχ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ ησλ κεηξήζεσλ απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ ηνπ Ζξαθιείνπ ζε ζχγθξηζε κε ηηο κεηξήζεηο απφ ην MODIS ησλ Aqua θαη Terra. Όζνλ αθνξά ζην δνξπθφξν Aqua, ζεκεηψλνπκε φηη ην έηνο 2005 νη απφ θνηλνχ ζπγθξίζηκεο κεηξήζεηο κε ηνλ επίγεην ζηαζκφ ήηαλ πνιχ ιίγεο γηα ηνλ Ηαλνπάξην ζε ζρέζε κε ηηο άιιεο ρξνληέο γηα λα έρνπκε αμηφπηζηα δείγκαηα πξνο ζχγθξηζε. Δπίζεο, ην 2008 δελ έρνπκε δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο κεηά ηνλ κήλα Ηνχλην. Απφ ηα γξαθήκαηα, δηαπηζηψλνπκε φηη γεληθά νη δηαθπκάλζεηο ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ ηνπ Ζξαθιείνπ θαη ην δνξπθνξηθφ ζηαζκφ Aqua είλαη φκνηεο κεηαμχ ηνπο κε απφθιηζε φκσο πνπ δηαθέξεη αλά κήλα θαηά ηελ πάξνδν ηνπ θάζε έηνπο. Παξφκνηα, γηα ηε ζχγθξηζε ησλ κεηξήζεσλ κε ηνλ δνξπθφξν Terra ζεκεηψλνπκε φηη ην 2009 δελ έρνπκε απφ θνηλνχ ζπγθξίζηκεο κεηξήζεηο απφ ηνλ Αχγνπζην έσο θαη ηνλ Οθηψβξην. Απφ ηα πξνεγνχκελα γξαθήκαηα, πξνθχπηνπλ θνηλά ζπκπεξάζκαηα γηα ηε ζχγθξηζε επηγείσλ θαη δνξπθνξηθψλ δεδνκέλσλ γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ. Πην ζπγθεθξηκέλα, κπνξνχκε λα ζεκεηψζνπκε φηη θαηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο θαη θπξίσο 76

77 Οπτικό βάθος aerosols ηνλ κήλα Αχγνπζην ε απφθιηζε κεηαμχ δνξπθνξηθψλ θαη επίγεησλ κεηξήζεσλ είλαη κεγαιχηεξε απφ φ,ηη ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο θαηά ηνπο νπνίνπο νη θακπχιεο ηείλνπλ λα ζπκπέζνπλ. Έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο, γηα ηνλ νπνίν ζπκβαίλεη απηφ, είλαη φηη θαηά ηε ζεξηλή πεξίνδν ηνπ έηνπο - ιφγσ κεηεσξνινγηθψλ ζπλζεθψλ - ε ζχζηαζε ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ αηκφζθαηξα ζηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ απνηειείηαη ζε κεγάιν βαζκφ απφ ζσκαηίδηα ζθφλεο ζπκπεξηιακβαλνκέλεο θαη ηεο ζθφλεο πνπ πξνέξρεηαη απφ ηελ έξεκν αράξα. Σέινο, κπνξνχκε λα παξαηεξήζνπκε φηη γηα ηε ζχγθξηζε ησλ κεηξήζεσλ απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ ηνπ Ζξαθιείνπ κε ηνλ δνξπθφξν Aqua ε κέζε κέγηζηε απφθιηζε είλαη ±0,1535 ελψ ε κέζε ειάρηζηε θαηά ηηο ρεηκεξηλνχο κήλεο είλαη ±0,017. Γηα ηε ζχγθξηζε κε ηηο κεηξήζεηο ηνπ MODIS απφ ηνλ Terra ε κέζε κέγηζηε απφθιηζε είλαη ±0,1494 ελψ ε κέζε ειάρηζηε απφθιηζε είλαη ±0,0173. Αθήνα Γηα ηελ πεξηνρή ηηο Αζήλαο έρνπκε ζηε δηάζεζή ηηο κεηξήζεηο απφ ην επίγεην ζηαζκφ απφ ηνλ Μάην ηνπ 2008 θαη έπεηηα. Σύγκπιζη με ηον Aqua: Απφ ην δνξπθφξν Aqua έρνπκε κεηξήζεηο απφ ην 2002 έσο θαη ηνλ Ηνχλην ηνπ Άξα, κπνξνχκε λα θάλνπκε κία ζπγθξηηηθή αλαπαξάζηαζε ησλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε απφ ηηο δχν πεγέο κφλν γηα ην έηνο 2008 θαη κφλν γηα ηηο κήλεο Μάην θαη Ηνχλην. Σα απνηειέζκαηα θαίλνληαη ζηε ζπλέρεηα: Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.30 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2008 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο 77

78 Οπτικό βάθος aerosols Μέση μηνιαία τιμή AOD Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.31 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2008 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο Σύγκπιζη με ηον Terra: Απφ ηνλ δνξπθφξν Terra έρνπκε ζηε δηάζεζή ηηο κεηξήζεηο απφ ην 2000 έσο ην Άξα, έρνπκε κεηξήζεηο ηηο ζχγθξηζε γηα ηα έηε 2008, 2009 θαη Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.32 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2008 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο 78

79 Οπτικό βάθος aerosols Μέση μηνιαία τιμή AOD Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.33 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2008 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.34 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2009 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο 79

80 Οπτικό βάθος aerosols Μέση μηνιαία τιμή AOD Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.35 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2009 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Terra είλαη 0,2945 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηνχλην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0386 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.36 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2010 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο 80

81 Μέση μηνιαία τιμή AOD Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.37 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2010 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Αζήλαο Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,0582, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0188. Σςμπεπάζμαηα: Γηα ηελ πεξηνρή ηεο Αζήλαο, δπζηπρψο δελ έρνπκε αληηπξνζσπεπηηθά δείγκαηα απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ πξνο ζχγθξηζε απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνπο δνξπθφξνπο πιελ ηνπ έηνπο 2009 γηα ηε ζχγθξηζε κε ηνλ δνξπθφξν Terra. ηε ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε, φπσο πξναλαθέξεηαη, πξάγκαηη ε κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Terra είλαη ±0,2945 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηνχλην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε ±0,0386 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην. Κη εδψ παξαηεξνχκε φηη νη θακπχιεο ησλ κέζσλ κεληαίσλ κεηξήζεσλ πιεζηάδνπλ κεηαμχ ηνπο πεξηζζφηεξν θαηά ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο θαη κπνξνχκε, επίζεο, λα δψζνπκε ηελ εμήγεζε φηη θαηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο νη κεηεσξνινγηθέο ζπλζήθεο επλννχλ ηελ παξακνλή ησλ ζσκαηηδίσλ ηεο ζθφλεο ζηελ αηκφζθαηξα γηα κεγαιχηεξε ρξνληθή δηάξθεηα. Θεζζαλονίκη Γηα ηε Θεζζαινλίθε έρνπκε δηαζέζηκεο επίγεηεο κεηξήζεηο (ι=500nm) γηα ην νπηηθφ βάζνο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ απφ ηνλ Ηνχιην ηνπ 2005 έσο θαη ηε 12 ε εκέξα ηνπ Ηαλνπαξίνπ ηνπ πλεπψο, ε ζχγθξηζε ησλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε κεηαμχ επηγείνπ ζηαζκνχ θαη ησλ δχν δνξπθφξσλ ζα γίλεη γηα ηα έηε 2005, 2006 θαη

82 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Σύγκπιζη με ηον Aqua Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.38 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2005 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο 5 Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.39 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2005 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,0485 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ννέκβξην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0093 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Οθηψβξην. 82

83 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.40 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2006 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.41 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2006 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,0868 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Οθηψβξην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0025 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηνχιην. 83

84 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.42 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2007 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.43 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Aqua-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2007 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,3395 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηνχιην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0032 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηαλνπάξην. 84

85 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Σύγκπιζη με ηον Terra Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.44 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2005 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.45 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2005 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο 85

86 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,0556 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Οθηψβξην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0027 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Γεθέκβξην Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.46 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2006 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.47 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2006 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο 86

87 Μέση μηνιαία τιμή AOD Οπτικό βάθος aerosols Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,0867 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ννέκβξην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0010 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Αχγνπζην Επίγεια Δορσυορικά Ιοσλιανή ημέρα Σσήμα 4.48 χλνιν κεηξήζεσλ επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ γηα ην 2007 γηα θάζε εκέξα ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο Επίγεια Δορσυορικά Μήνας Σσήμα 4.49 Μέζεο κεληαίεο ηηκέο επηγείσλ θαη Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ γηα ην 2007 ζην pixel πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ηηο Θεζζαινλίθεο 87

88 Ζ κέγηζηε δηαθνξά πνπ παξνπζηάδεηαη κεηαμχ ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαη ηνλ Aqua είλαη 0,1884 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Ηνχιην, ελψ ε ειάρηζηε δηαθνξά είλαη ίζε κε 0,0011 θαη παξαηεξείηαη ηνλ Απξίιην. Σςμπεπάζμαηα: ηνλ επφκελν πίλαθα έρνπκε ηε ζπλνιηθή αλαπαξάζηαζε ησλ κέγηζησλ θαη ειάρηζησλ δηαθνξψλ πνπ παξαηεξνχληαη ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο ησλ κεηξήζεσλ κεηαμχ επηγείσλ θαη δνξπθνξηθψλ ζηαζκψλ θαη ηηο κήλεο θαηά ηηο νπνίνπο απηέο εκθαλίδνληαη. Σύγκπιζη με Aqua Σύγκπιζη με Terra Έηορ Μήναρ Max Μήναρ Min Μήναρ Max Μήναρ Min 2005 Ννέκβξηνο 0,0485 Οθηψβξηνο 0,0093 Οθηψβξηνο 0,0556 Γεθέκβξηνο 0, Οθηψβξηνο 0,0868 Ηνχιηνο 0,0025 Ννέκβξηνο 0,0867 Αχγνπζηνο 0, Ηνχιηνο 0,3395 Ηαλνπάξηνο 0,0032 Ηνχιηνο 0,1884 Απξίιηνο 0,0011 Πίνακαρ Μέγηζηεο θαη ειάρηζηεο απνθιίζεηο κεηαμχ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ ησλ κεηξήζεσλ απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ ηηο Θεζζαινλίθεο ζε ζχγθξηζε κε ηηο κεηξήζεηο απφ ην MODIS ησλ Aqua θαη Terra. Απφ ηηο δηαζέζηκεο απφ θνηλνχ κεηξήζεηο πξνο ζχγθξηζε απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ ζηε Θεζζαινλίθε θαη ηνπο δνξπθφξνπο γηα ην έηνο 2005 δελ κπνξνχκε λα εμάγνπκε ζπκπεξάζκαηα γηα φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο θαζφηη δελ έρνπκε ζπγθξίζηκεο κεηξήζεηο έσο θαη ηνλ Αχγνπζην (πιελ ηνπ Ηνπιίνπ γηα ηνλ Aqua). Γηα ην έηνο 2006 παξαηεξνχκε φηη ε κέζε απφθιηζε ζηηο κέζεο κεληαίεο κεηξήζεηο είλαη ± θαη γηα ηνπο δχν δνξπθφξνπο θαηά ηνπο θζηλνπσξηλνχο κήλεο θαη ε κέζε ειάρηζηε ± θαηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο. Γειαδή, θαζφιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο νη ηηκέο ηνπ νπηηθνχ βάζνπο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ πνπ παίξλνπκε απφ ηνπο επίγεηνπο ζηαζκνχο έρνπλ πνιχ κηθξή απφθιηζε απφ απηέο ησλ δνξπθνξηθψλ. Όζνλ αθνξά ζην έηνο 2007, πξέπεη λα ζεκεηψζνπκε φηη δελ έρνπκε ζπγθξίζηκεο κεηξήζεηο γηα ηνπο κήλεο Μάην θαη Ηνχλην θαη γηα ηνπο δχν δνξπθφξνπο, ελψ παξαηεξνχκε ηε κέζε κέγηζηε απφθιηζε ηνλ Ηνχιην λα είλαη ίζε κε ± θαη ηε κέζε ειάρηζηε λα είλαη ± (Ηαλνπάξηνο γηα ηνλ Aqua θαη Απξίιηνο γηα ηνλ Terra). Γηα ην 2007, 88

89 κπνξνχκε λα ππνζέζνπκε φηη ιφγσ ησλ κεηεσξνινγηθψλ ζπλζεθψλ ηα ζσκαηίδηα ηεο ζθφλεο παξέκεηλαλ ζηελ αηκφζθαηξα θαηά ηε ζεξηλή πεξίνδν κε απνηέιεζκα λα ππάξρεη κηα κεγαιχηεξε απφθιηζε ησλ επηγείσλ απφ ηηο δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο. Γενικά ζςμπεπάζμαηα: Καη γηα ηηο ηξεηο αζηηθέο πεξηνρέο κπνξνχκε λα δηαπηζηψζνπκε απφ ην ζχλνιν ησλ πξνεγνχκελσλ γξαθεκάησλ φηη νη θακππχιεο ησλ κέζσλ κεληαίσλ επίγεησλ θαη δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ έρνπλ πεξίπνπ ηελ ίδηα ηάζε απμνκείσζεο γηα ηηο ρξνληθέο πεξηφδνπο πνπ καο δηαηίζεληαη ηθαλφο αξηζκφο απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ πξνο ζχγθξηζε. Βέβαηα, ζεκεηψλνληαη θαη επηκέξνπο δηαθνξέο αλά αζηηθή πεξηνρή. Οη κεηεσξνινγηθέο ζπλζήθεο πνπ αιιάδνπλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ελφο έηνπο αιιά θαη θαηά ηελ πάξνδν ησλ εηψλ επεξεάδνπλ ζεκαληηθά ηε δηαθχκαλζε ησλ ηηκψλ ηνπ νπηηθνχ βάζνπο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ. πγθεθξηκέλα, ε κέζε κέγηζηε απφθιηζε πνπ παξνπζηάδεηαη γηα ην Ζξάθιεην κεηαμχ επηγείσλ κεηξήζεσλ θαη ησλ δχν δνξπθνξηθψλ ζηαζκψλ είλαη ±0,15145 θαη ε κέζε ειάρηζηε ±0, Γηα ηελ Αζήλα, αληίζηνηρα, είλαη ±0,2945 θαη ±0,0386 ελψ γηα ηε Θεζζαινλίθε είλαη ±0,13425 θαη ±0,0033. πκπεξαζκαηηθά, βαζηδφκελνη ζηα πην αμηφπηζηα δείγκαηα ησλ αλσηέξσ αλαθεξνκέλσλ κεηξήζεσλ κπνξνχκε λα πνχκε φηη κε ηηο απνθιίζεηο πνπ επηζεκάλζεθαλ νη επίγεηνη ζηαζκνί αληηπξνζσπεχνπλ ηηο δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο απφ ην φξγαλν MODIS ησλ δνξπθφξσλ Aqua θαη Terra πνπ ιακβάλνληαη ζην pixel πνπ ππάξρεη θαη ν αληίζηνηρνο επίγεηνο ζηαζκφο αλά αζηηθή πεξηνρή. 89

90 Κεφϊλαιο 5 Αντιπροςωπευτικότητα μετρόςεων των επιγεύων ςταθμών ςε ςύγκριςη με τουσ δορυφόρουσ - Επεξεργαςύα δεδομϋνων ΙΙ 5.1 Ειςαγωγό Όπσο έρεη πξναλαθεξζεί, ν ζθνπφο ηεο εξγαζίαο είλαη λα δηαπηζησζεί ε αληηπξνζσπεπηηθφηεηα ησλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε απφ ηνπο επίγεηνπο ζηαζκνχο ζε ζχγθξηζε κε ηηο κεηξήζεηο πνπ έρνπκε απφ ην φξγαλν MODIS γηα ηα ηξία αζηηθά θέληξα: ηεο Αζήλαο, ηεο Θεζζαινλίθεο θαη ηνπ Ζξαθιείνπ. ην πξνεγνχκελν θεθάιαην, έγηλε κηα ζπγθξηηηθή αλαπαξάζηαζε ησλ επηγείσλ θαη ησλ δνξπθνξηθψλ δεδνκέλσλ γηα θάζε ρσξηθφ pixel 0,1 ν x 0,1 ν ησλ ηξηψλ πφιεσλ ζην νπνίν αλήθεη ν αληίζηνηρνο επίγεηνο ζηαζκφο. Απφ ην θαζκαηνθσηφκεηξν MODIS ησλ δνξπθφξσλ Terra θαη Aqua καο δηαηίζεληαη κεηξήζεηο απφ ρσξηθά pixels ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο θάζε πφιεο. Γεδνκέλεο ηεο ζρέζεο πνπ έρνπλ νη επίγεηεο θαη δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο, φπσο απηή πξνέθπςε απφ ην θεθάιαην 4, ζα ζέιακε λα δνχκε κε ηηο κεηξήζεηο πνησλ pixels «κνηάδνπλ» νη δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο πνπ έρνπκε γηα ην pixel πνπ αλήθεη θαη ν επίγεηνο ζηαζκφο θαη ηηο νπνίεο ρξεζηκνπνηήζακε ζηελ παξαπάλσ αλάιπζε. Γη απηφ ην ιφγν, επειέγε ε κέζνδνο ηεο αζαθνχο νκαδνπνίεζεο γηα λα θαηαλείκνπκε ηηο δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο ηνπ θεληξηθνχ pixel φπνπ αλήθεη θαη ν επίγεηνο ζηαζκφο ζε κηα επξχηεξε γεηηνληθή νκάδα pixels θη έηζη, λα δνχκε γηα πνηα πεξηνρή pixels ν επίγεηνο ζηαζκφο καο δίλεη αληηπξνζσπεπηηθέο κεηξήζεηο. 5.2 Αςαφόσ ομαδοπούηςη (fuzzy clustering) ε έλα ζχλνιν δεδνκέλσλ βαζηθφ ξφιν παίδεη ε θχζε ησλ δεδνκέλσλ, ν ηξφπνο πνπ απηά αλαπαξίζηαληαη θαη ν ηχπνο ηεο απφζηαζεο πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα πινπνηεζεί έπεηηα έλαο αιγφξηζκνο νκαδνπνίεζεο. Με βάζε ηνλ ηχπν ηεο απφζηαζεο ζα εμαξηεζεί θαη ε νκνηφηεηα ή αλνκνηφηεηα ησλ δεδνκέλσλ γηα λα θαηαλεκεζνχλ ζε θιάζεηο. Γηα ηελ νξγάλσζε ησλ δεδνκέλσλ ρξεζηκνπνηείηαη ε κνξθή ηνπ δηαλχζκαηνο, πνπ νλνκάδεηαη pattern. Με ηνλ ππνινγηζκφ ησλ απνζηάζεσλ κπνξνχκε λα ππνινγίζνπκε πφζν θνληά ή καθξηά είλαη δχν patterns. Καηά ηε δηαδηθαζία κηαο νκαδνπνίεζεο κπνξεί λα ππάξρνπλ δεδνκέλα πνπ αλήθνπλ ζαθψο ζε κία θιάζε. Τπάξρεη φκσο θαη ην ελδερφκελν γηα θάπνηα απφ ηα δεδνκέλα λα κελ είλαη επδηάθξηην ζε πνηα θιάζε αλήθνπλ κε απνηέιεζκα νη θιάζεηο λα κελ είλαη απφιπηα ζπκπαγείο θαη δηαρσξίζηκεο. Έηζη, πέξαλ ησλ θιαζηθψλ αιγνξίζκσλ νκαδνπνίεζεο (φπσο K-means) έρεη αλαπηπρζεί θαη ε έλλνηα ηεο αζαθνχο 90

91 νκαδνπνίεζεο κε βάζε ηελ νπνία ηα δεδνκέλα αλήθνπλ ζε κία θιάζε θαηά έλα βαζκφ ζπκκεηνρήο. Ο αιγφξηζκνο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη θαη ζηελ παξνχζα εξγαζία είλαη ν fuzzy c-means ν νπνίνο ρξεζηκνπνηεί σο πξνεπηιεγκέλε απφζηαζε ηελ «Δπθιείδεηα». Ο αιγφξηζκνο νκαδνπνίεζεο fuzzy c-means (fcm) παξνπζηάζηεθε πξψηα απφ ηνλ Bezdek ην Ο fcm είλαη νπζηαζηηθά κηα επαλαιεπηηθή δηαδηθαζία πνπ εκπεξηέρεη ζπλερφκελνπο ππνινγηζκνχο ησλ εμήο δεδνκέλσλ: Γεδνκέλα εηζφδνπ: x i = [x 1,x 2,x 3,.., x N ] Πίλαθαο ζπκκεηνρψλ: [ ] Κέληξα θιάζεσλ: V i = [V 1, V 2, V 3,, V C ] πλάξηεζε ζθάικαηνο: Πίλαθαο απνζηάζεσλ: [ ] Όπνπ Ν: αξηζκφο δεηγκάησλ C: αξηζκφο θιάζεσλ V i : θέληξν i-ζηεο θιάζεο d ij : απφζηαζε ηνπ pattern i=1:n απφ ην θέληξν j 5.3 Εγκυρότητα τησ ομαδοπούηςησ ε έλα ζχλνιν δεδνκέλσλ είλαη δχζθνιν λα εθαξκφζνπκε νκαδνπνίεζε κε ην βέιηηζην αξηζκφ clusters. Γη απηφ έρνπλ αλαπηπρζεί δηάθνξεο ηερληθέο θαη δείθηεο εγθπξφηεηαο ηεο νκαδνπνίεζεο (cluster validity) πνπ αληηθαηνπηξίδνπλ θαηά πφζν ν αξηζκφο ησλ clusters πνπ επειέγε αληηζηνηρεί ζηελ έκθπηε ηάζε νκαδνπνίεζεο ησλ δεδνκέλσλ. ρεηηθά κε ηελ αμηνπηζηία ηεο νκαδνπνίεζεο γηα ηελ επηινγή ηνπ βέιηηζηνπ αξηζκνχ clusters, ζηελ παξνχζα εξγαζία εθαξκφζηεθαλ δείθηεο αμηνπηζηίαο (validity indices) πνπ παξνπζηάδνληαη παξαθάησ: 1.) Partition coefficient: { } 91

92 2.) Classification Entropy: 3.) Xie Beni index: 4.) Dunn s index: Ο δείθηεο Dunn απνηειεί ην πην βαζηθφ θξηηήξηφ καο γηα ηελ αμηνιφγεζε ηεο εγθπξφηεηαο ηεο νκαδνπνίεζεο θαη γη απηφ ην ιφγν αλαιχεηαη ζηε ζπλέρεηα. Έζησ C={C 1,.,C k } κηα νκαδνπνίεζε ελφο ζπλφινπ αληηθεηκέλσλ D, φπνπ δ: C x C R κέηξν απφζηαζεο κεηαμχ clusters θαη Γ: C R έλα κέηξν ηεο δηακέηξνπ ησλ clusters. Σφηε φιεο νη κεηξηθέο Η ηεο κνξθήο: νλνκάδνληαη δείθηεο Dunn. Έλαο δείθηεο αμηνιφγεζεο clusters φζνλ αθνξά ηε ζπκπαγή νκαδνπνίεζε (crisp clustering), ζηνρεχεη ζηελ αλαγλψξηζε ζπκπαγψλ θαη ζσζηά δηαρσξίζηκσλ (compact and well separated) clusters. Ο δείθηεο νξίδεηαη ζηελ παξαθάησ εμίζσζε γηα έλαλ ζπγθεθξηκέλν αξηζκφ clusters: { ( )} φπνπ δ(c i,c j ) είλαη ε επθιείδεηα απφζηαζε κεηαμχ ησλ θέληξσλ ησλ clusters c i θαη c j, d(c i,c j ) είλαη ε ζπλάξηεζε αλνκνηφηεηαο (dissimilarity function) κεηαμχ δχν clusters c i θαη c j πνπ νξίδεηαη σο ( ), (φπνπ ε επθιείδεηα απφζηαζε κεηαμχ ησλ ζεκείσλ x θαη y ) θαη diam(c) είλαη ε δηάκεηξνο ελφο cluster, ε νπνία κπνξεί λα ζεσξεζεί σο κέηξν ηεο δηαζπνξάο ησλ clusters. Ζ δηάκεηξνο ελφο cluster C κπνξεί λα νξηζηεί σο εμήο: Δάλ ην ζχλνιν δεδνκέλσλ πεξηέρεη ζπκπαγείο θαη θαιά δηαρσξηζκέλνπο clusters, ε απφζηαζε κεηαμχ ησλ clusters αλακέλεηαη λα είλαη κεγάιε θαη ε δηάκεηξνο ησλ 92

93 clusters αλακέλεηαη λα είλαη κηθξή. Καηά ζπλέπεηα, βαζηζκέλνη ζηνλ νξηζκφ ηνπ δείθηε Dunn, κπνξνχκε λα θαηαιήμνπκε ζην ζπκπέξαζκα φηη κεγάιεο ηηκέο ηνπ δείθηε θαηαδεηθλχνπλ ηελ παξνπζία ζπκπαγψλ θαη θαιά-ρσξηζκέλσλ clusters. Ζ ηηκή ηνπ Dunn s Index γηα ηελ νκαδνπνίεζε ηζνχηαη κε ην πειίθν ηεο κηθξφηεξεο απφζηαζεο κεηαμχ clusters πξνο ηε κεγαιχηεξε δηάκεηξν cluster. 5.4 Ομαδοπούηςη των δορυφορικών δεδομϋνων για τη χωρικό και εποχικό διακύμανςό τουσ Επεξεργαςύα μετρόςεων ΙΙ Ζ επεμεξγαζία ησλ δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ έγηλε αλά αζηηθή πεξηνρή γηα θαζέλαλ απφ ηνπο δνξπθφξνπο Aqua θαη Terra μερσξηζηά. Γηα ηελ παξαθάησ αλάιπζε, φπνπ δελ αλαπαξίζηαληαη ην ζχλνιν ησλ κέηξσλ εγθπξφηεηαο ηεο νκαδνπνίεζεο, ππάξρνπλ νη ιεπηνκέξεηεο ζην παξάξηεκα. Α.1.) Ηρϊκλειο - Aqua I.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων δεδομένων Γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ έρνπκε κεηξήζεηο απφ ην φξγαλν MODIS ηνπ δνξπθφξνπ Aqua γηα ηα έηε 2002 έσο θαη Γηα ηελ νκαδνπνίεζε ησλ δεδνκέλσλ ρξεζηκνπνηήζεθε ν αιγφξηζκνο νκαδνπνίεζεο FCM θαη ε νκαδνπνίεζε έγηλε γηα ηα 25 ρσξηθά pixels ηεο πεξηνρήο γχξσ απφ ηελ πεξηνρή ηνπ επίγεηνπ ζηαζκνχ ηνπ Ζξαθιείνπ (pixel 13). Σσήμα pixels γχξσ απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ ηεο πεξηνρήο Ζξαθιείνπ Γπζηπρψο, νη κεηεσξνινγηθέο ζπλζήθεο δελ επέηξεςαλ λα έρνπκε ζηε δηάζεζή καο κεηξήζεηο γηα φιεο ηηο εκέξεο ηνπ θάζε έηνπο θαη ζε θάζε pixel, κε απνηέιεζκα λα κελ κπνξνχκε λα αμηνπνηήζνπκε ηηο δεδνκέλεο κεηξήζεηο καο ζην ζχλνιφ ηνπο. Απηφ, γηαηί δελ έρνπκε απφ θνηλνχ κεηξήζεηο γηα θάζε εκέξα ζε φια ηα pixels θαη 93

94 ζηα δηαλχζκαηα ησλ κεηξήζεσλ πξνο νκαδνπνίεζε (patterns) παξνπζηάδνληαη κεδεληθά ζε φπνην pixel δελ έρνπκε κέηξεζε γηα ζπγθεθξηκέλεο εκέξεο, γεγνλφο πνπ επεξεάδεη αξλεηηθά ηελ νκαδνπνίεζε θαζψο αιινηψλνληαη ηα δεδνκέλα. Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη «κεδεληθά» παξνπζηάδνληαλ ζε φια ηα pixels ζπνξαδηθά θαη φρη ζε κεκνλσλκέλα pixels. Γηα ην ιφγν απηφ, έγηλε επηινγή ησλ κεηξήζεσλ γηα ηηο εκέξεο πνπ έρνπκε απφ θνηλνχ κεηξήζεηο ζε φια ηα pixels ηεο εμεηαδφκελεο πεξηνρήο θαη ζηα δηαλχζκαηα πνπ πξνέθππηαλ εθαξκφζηεθε ε νκαδνπνίεζε. Σα αξρηθά καο δεδνκέλα (δηαζέζηκεο κεηξήζεηο) έρνπλ γηα θάζε pixel ηηο εμήο δηαζηάζεηο: pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ Πίνακαρ 5.1 Αξηζκφο δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ δνξπθφξνπ Aqua αλά pixel γηα ηα έηε 2002 έσο 2008 πεξηνρή Ζξαθιείνπ Ο αξηζκφο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ γηα φια ηα pixels είλαη γηα 172 εκέξεο (δηάζηαζε ηνπ pattern). Απηφ πξνθχπηεη ιφγσ ηνπ δηαθνξεηηθνχ αξηζκνχ κεηξήζεσλ αλά pixel φπσο θαίλεηαη ζηνλ πξνεγνχκελν πίλαθα θαη απηέο δελ αληηζηνηρνχλ γηα φια ηα pixels ζηηο ίδηεο εκέξεο. Με βάζε ηελ νκαδνπνίεζε (fuzzy clustering) πνπ έγηλε ζηα απφ θνηλνχ δεδνκέλα έρνπκε ην δηαρσξηζκφ ησλ ρσξηθψλ pixels ζε δχν clusters φπσο θαίλνληαη παξαθάησ: 94

95 Γεωγραυικό πλάτος 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.2 Οκαδνπνίεζε ησλ 25 pixels γηα ηηο απφ θνηλνχ κεηξήζεηο. Ζξάθιεην Γνξπθφξνο Aqua (δηάζηαζε pattern 172) Παξαηεξνχκε φηη ην θεληξηθφ pixel πνπ αληηζηνηρεί ζηελ πεξηνρή πνπ βξίζθεηαη ν επίγεηνο ζηαζκφο αλήθεη ζην cluster λνηηνδπηηθά ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο πνπ εμεηάδνπκε. 0.8 PC(c) 8 x 10-4 CE(c) Number of Clusters Number of Clusters 8 Xie Beni Number of Clusters 95

96 Γεωγραυικό πλάτος Γηα ην ζχλνιν ησλ δεδνκέλσλ κε δηάζηαζε pattern = 172 ν δείθηεο Dunn είρε ηε κέγηζηε ηηκή ηνπ γηα αξηζκφ clusters ίζν κε 2 θαη ήηαλ ίζνο κε 0,56. Ζ νκαδνπνίεζε εθαξκφζηεθε θαη ζηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο ησλ δεδνκέλσλ (δηάζηαζε pattern ίζε κε 12) θαη πξνέθπςε ην εμήο απνηέιεζκα: 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.3 Οκαδνπνίεζε γηα ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο αλά pixel ησλ κεηξήζεσλ ηνπ MODIS-Aqua γηα ην Ζξάθιεην γηα ηα έηε Ο δείθηεο Dunn είρε ηε κέγηζηε ηηκή ηνπ θαη ίζε κε 1,195 γηα αξηζκφ cluster ίζν κε 2 (ζπκθσλεί κε ηα ππφινηπα validity indices), ελψ ηαπηφρξνλα ν ιφγνο intra/inner δηαθχκαλζεο είλαη ίζνο κε 0,2833. Παξαηεξνχκε φηη νη δχν κνξθέο νκαδνπνίεζεο ηαπηίδνληαη θαη ζηε ζπλέρεηα εμεηάδνπκε δηαθνξεηηθά δείγκαηα ησλ δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ πνπ έρνπκε απφ ηνλ Aqua γηα ην Ζξάθιεην γηα λα δηαπηζηψζνπκε αλ πξνθχπηνπλ δηαθνξεηηθά ζρήκαηα νκαδνπνίεζεο. II.) Ομαδοποίηζη σωπίρ ηα pixels όπος έσοςμε ηιρ λιγόηεπερ μεηπήζειρ Όπσο παξαηεξνχκε απφ ηνλ πίλαθα ηα pixels 17, 18, 19 ηνπ πξνεγνχκελνπ ζρήκαηνο είλαη εθείλα ηα νπνία καο δίλνπλ ηηο ιηγφηεξεο κεηξήζεηο (παξνπζηάδνληαη ηα πεξηζζφηεξα κεδεληθά) θαη απνηεινχλ κία βαζηθή αηηία γηα λα έρνπκε κφλν 172 απφ θνηλνχ κεηξήζεηο. Δπίζεο, παξαηεξνχκε απφ ηελ πξψηε νκαδνπνίεζε πνπ θάλακε λα κελ αλήθνπλ ηα ζπγθεθξηκέλα pixels ζην cluster πνπ αλήθεη ην θεληξηθφ pixel φπνπ αληηζηνηρεί ν επίγεηνο ζηαζκφο. πλεπψο, ζα ήηαλ εχινγν λα ηα αθαηξέζνπκε απφ ην ζχλνιν ησλ pixels πνπ εθαξκφδνπκε νκαδνπνίεζε γηα λα δηαπηζηψζνπκε αλ έρνπκε θάπνηα αιιαγή ζην απνηέιεζκα. Σειηθά, ν αξηζκφο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ γηα ηα 22 pixels είλαη 224 (δηάζηαζε δηαλπζκάησλ - patterns πξνο νκαδνπνίεζε) θαη πξνέθπςε ε παξαθάησ νκαδνπνίεζε: 96

97 Γεωγραυικό πλάτος Γεωγραυικό πλάτος 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.4 Οκαδνπνίεζε ησλ 22 pixels γηα ηηο απφ θνηλνχ κεηξήζεηο. Ζξάθιεην Γνξπθφξνο Aqua. Μία ελαιιαθηηθή επηινγή επεμεξγαζίαο ησλ δεδνκέλσλ είλαη ε νκαδνπνίεζε ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ αλά pixel (δηάζηαζε pattern ίζε κε 12), κε βάζε ηελ νπνία έρνπκε: 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.5 Οκαδνπνίεζε ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ αλά pixel γηα ηηο δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο MODISs-Aqua γηα ην Ζξάθιεην Γηα ηελ ηειεπηαία νκαδνπνίεζε ν δείθηεο Dunn έρεη ηηκή ίζε κε 1,1408 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering είλαη ίζνο κε 0,3140. Αλαιπηηθφηεξα ηα validity indices γηα ην θάζε ζρήκα νκαδνπνίεζεο παξαηίζεληαη ζην παξάξηεκα. Πξέπεη λα ζεκεηψζνπκε φηη νκαδνπνίεζε κε δηάζηαζε pattern 224 ησλ 22 pixels είλαη απφιπηα ηαπηφζεκε κε ηα ζρήκαηα πνπ πξνέθπςαλ γηα ην ζχλνιν ησλ 25 pixels είηε αθνξνχζαλ pattern 172 είηε κέζεο κεληαίεο ηηκέο. Γηαθξίλνπκε κφλν ηε κηθξή 97

98 Γεωγραυικό πλάτος δηαθνξά σο πξνο δχν pixels (ηα αξηζκεκέλα κε «3» θαη «5») γηα ηελ νκαδνπνίεζε ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ γηα ην ζχνλνιν ησλ 22 pixels. III.) Ομαδοποίηζη με βάζη εποσικά κπιηήπια α.) Ομαδοποίηζη για ηοςρ μήνερ Μάπηιο έωρ και Νοέμβπιο ηος κάθε έηοςρ Γηα ηα 25 pixels ησλ 172 κεηξήζεσλ έγηλε επνρηθή νκαδνπνίεζε επηιέγνληαο απφ θάζε έηνο κφλν ηνπο κήλεο Μάξηην έσο θαη Ννέκβξην. Απηή ε επηινγή έγηλε, επεηδή νη κεηεσξνινγηθέο ζπλζήθεο νη νπνίεο είλαη ζπλήζσο δπζκελέζηεξεο ην ρεηκψλα έρνπλ σο απνηέιεζκα λα έρνπκε ζηε δηάζεζή καο ιηγφηεξεο ζε αξηζκφ θαη κε ιηγφηεξε αμηνπηζηία κεηξήζεηο ηνπο κήλεο Γεθέκβξην, Ηαλνπάξην θαη Φεβξνπάξην φπσο θαίλεηαη θαη ζηνλ παξαθάησ πίλαθα. ην ζχλνιν ησλ 172 απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ έρνπκε: Μήλαο Αξηζκφο κεηξήζεσλ Πίνακαρ 5.2 Γηάζηαζε pattern αλά κήλα γηα ηα έηε Αμηνπνηψληαο, ινηπφλ, ηα δεδνκέλα πνπ έρνπκε απφ ηνπο κήλεο Μάξηην έσο θαη Ννέκβξην απφ θάζε έηνο (δηάζηαζε pattern ίζε κε 148) έρνπκε ηελ παξαθάησ νκαδνπνίεζε ησλ pixels: 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.6 Οκαδνπνίεζε 25 pixels γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ. Γνξπθνξηθέο κεηξήζεηο Aqua γηα ηνπο κήλεο Μάξηην-Ννέκβξην. εκεηψλνπκε φηη ν δείθηεο Dunn ηζνχηαη κε 0,9222 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering είλαη ίζνο κε 0,5854. ηε ζπλέρεηα, παξνπζηάδεηαη ην ζρήκα νκαδνπνίεζεο κε δηάζηαζε pattern ίζε κε 12 (κέζεο κεληαίεο ηηκέο αλά pixel). 98

99 Γεωγραυικό πλάτος 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.7 Οκαδνπνίεζε 25 pixels γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ. Μέζεο κεληαίεο ηηκέο δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ Aqua γηα ηνπο κήλεο Μάξηην-Ννέκβξην. Δδψ, ν δείθηεο Dunn έρεη ηελ ηηκή 1,1947 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering είλαη ίζνο κε 0,2833. Παξαηεξνχκε φηη θαη κε ηελ επηινγή ησλ πην αμηφπηζησλ δεδνκέλσλ απνθιείνληαο ηνπο κήλεο ηνπ ρεηκψλα (απνκέλνπλ 148 απφ ηηο 172 δηαζέζηκεο απφ θνηλνχ κεηξήζεηο) έρνπκε απνιχησο ηελ ίδηα κνξθή νκαδνπνίεζεο γηα ην ζχλνιν ησλ ηηκψλ θαη γηα ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο αλά pixel. β.) Ομαδοποίηζη ανά μήνα (Ιανοςάπιορ-Δεκέμβπιορ) για ηο ζύνολο ηων εηών Γηα λα δηαπηζηψζνπκε ηελ επνρηθή κεηαβιεηφηεηα ησλ κεηξήζεσλ γηα ην νπηηθφ βάζνο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, εθαξκφζηεθε νκαδνπνίεζε ζηηο απφ θνηλνχ κεηξήζεηο πνπ καο δηαηίζεληαη γηα θάζε κήλα μερσξηζηά κε βάζε ηνλ παξαπάλσ πίλαθα θαη γηα ηα 25 pixels ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο ηνπ Ζξαθιείνπ. (Αλαθεξφκαζηε ζηηο κεηξήζεηο απφ ηνλ δνξπθφξν Aqua). Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη ηα ζρήκαηα νκαδνπνίεζεο κε ηε ζεηξά ησλ κελψλ, ζηα νπνία θαηαιήμακε κε βάζε ηηο ηηκέο ησλ validity indices πνπ παξαηίζεληαη ζην παξάξηεκα. 99

100 Ηαλνπάξηνο (δηάζηαζε pattern = 11) Φεβξνπάξηνο (δηάζηαζε pattern = 8) Μάξηηνο (δηάζηαζε pattern = 14) Απξίιηνο (δηάζηαζε pattern =11) Μάηνο (δηάζηαζε pattern = 9) Ηνχληνο (δηάζηαζε pattern =21) 100

101 Ηνχιηνο (δηάζηαζε pattern = 24) Αχγνπζηνο (δηάζηαζε pattern =18) επηέκβξηνο (δηάζηαζε pattern = 11) Οθηψβξηνο (δηάζηαζε pattern =20) Ννέκβξηνο (δηάζηαζε pattern = 20) Γεθέκβξηνο (δηάζηαζε pattern = 5) ρήκα Οκαδνπνίεζε αλά κήλα γηα ην ζχλνιν ησλ απφ νηλνχ κεηξήζεσλ θαηά ηα έηε απφ ην Modis-Aqua γηα ηελ πεξηνρή ηνπ Ζξαθιείνπ. 101

102 Γεωγραυικό πλάτος Απφ ηα παξαπάλσ ζρήκαηα νκαδνπνίεζεο παξαηεξνχκε φηη γηα ηνπο κήλεο απφ ηνλ Απξίιην έσο θαη ηνλ επηέκβξην θαζψο θαη ην κήλα Ννέκβξην έρνπκε νκαδνπνηήζεηο πνπ ζπγθιίλνπλ θαηά πνιχ αλ φρη ζπκπίπηνπλ κε ηελ γεληθή νκαδνπνίεζε ησλ κεηξήζεσλ γηα φινπο ηνπο κήλεο καδί θαηαρσξψληαο ην θεληξηθφ pixel ζε κηα νκάδα pixels ηνπ λνηηνδπηηθνχ κέξνπο ηεο επξχηεξεο εμεηαδφκελεο πεξηνρήο ηνπ Ζξαθιείνπ. Σνπο κήλεο Φεβξνπάξην, Μάξηην θαη Οθηψβξην παξαηεξνχκε κία νκάδα ζην λνηηναλαηνιηθφ ηκήκα ηεο πεξηνρήο ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ θεληξηθνχ pixel, ελψ γηα ηνπο κήλεο Γεθέκβξην θαη Ηαλνπάξην έρνπκε ζαθή απφθιηζε ηεο νκαδνπνίεζεο ζπγθξηηηθά κε ηνπο ππφινηπνπο κήλεο πνπ νθείιεηαη θπξίσο ζην ζρεηηθά κηθξφ αξηζκφ δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ (δηάζηαζε ηνπ pattern) γηα ηνπο κήλεο απηνχο. Δπηπιένλ, αμίδεη λα ζεκεησζεί ν δηαθνξεηηθφο αξηζκφο clusters πνπ πξνθχπηεη αλά κήλα, γεγνλφο πνπ θαλεξψλεη φηη ε επνρηθφηεηα ησλ κεηξήζεσλ επεξεάδεη θαη ηε ρσξηθή ηνπο θαηαλνκή. γ.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων δεδομένων (172 από κοινού μεηπήζειρ) ανά σπονιά 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος (κήθνο pattern ίζν κε 11) 2003 (κήθνο pattern ίζν κε 29)

103 2004 (κήθνο pattern ίζν κε 31) 2005 (κήθνο pattern ίζν κε 25) (κήθνο pattern ίζν κε 33) 2007 (κήθνο pattern ίζν κε 28) (κήθνο pattern ίζν κε 15) Σςμπέπαζμα: Λακβάλνληαο ππ φςηλ θπξίσο ηηο νκαδνπνηήζεηο πνπ πξνέθπςαλ γηα ην ζχλνιν ησλ εηψλ γηα λα δνχκε ηελ αληηπξνζψπεπζε ηνπ επηγείνπ ζηαζκνχ αλαιφγσο θαη έρνληαο ππφςηλ ηνλ αξηζκφ ησλ κεηξήζεσλ πνπ απνηεινχζε ην κήθνο ησλ δηαλπζκάησλ πξνο νκαδνπνίεζε (κήθνο pattern) θάζε θνξά, ην δείθηε δηαρσξηζηκφηεηαο θαη ζπλνρήο ησλ θιάζεσλ αλά πεξίπησζε αιιά θαη ην ιφγν intra/inner scattering, κπνξνχκε λα θαηαιήμνπκε ζην ζπκπέξαζκα φηη νη δνξπθνξηθέο κεηξήζεηο απφ ηνλ Aqua ηνπ θεληξηθνχ pixel ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο ηνπ Ζξαθιείνπ γηα ην νπνίν έρνπκε αληηπξνζσπεπηηθέο κεηξήζεηο απφ ηνλ επίγεην ζηαζκφ θαηαηάζζεηαη ζε κηα νκάδα pixels ζην λνηηνδπηηθφ ηκήκα ηεο πεξηνρήο πεξηιακβάλνληαο θπξίσο ηα pixels κε ηελ αξίζκεζε «1, 2, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 13». 103

104 A.2.) Ηρϊκλειο Terra Ι.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων δεδομένων Σα αξρηθά καο δεδνκέλα έρνπλ γηα θάζε pixel ηηο εμήο δηαζηάζεηο: pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ Πίνακαρ 5.3 Αξηζκφο κεηξήζεσλ δνξπθφξνπ Terra αλά pixel γηα ηα έηε 2000 έσο 2010 πεξηνρή Ζξαθιείνπ Ο αξηζκφο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ γηα φια ηα pixels είλαη γηα 300 εκέξεο. Με βάζε ηελ νκαδνπνίεζε fcm πνπ έγηλε ζηα απφ θνηλνχ δεδνκέλα έρνπκε ην δηαρσξηζκφ ησλ ρσξηθψλ pixels ζε δχν clusters φπσο θαίλνληαη παξαθάησ: Παξαηεξνχκε φηη ην θεληξηθφ pixel νκαδνπνηείηαη ζε κηα νκάδα ζην λφηην θαη λνηηνδπηηθφ κέξνο ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο πνπ εμεηάδνπκε Σσήμα 5.8 Οκαδνπνίεζε δεδνκέλσλ Terra ( ) γηα ηελ πεξηνρή Ζξαθιείνπ (δηάζηαζε pattern ίζε κε 300) 104

105 Γεωγραυικό πλάτος θαη ν δείθηεο Dunn ιακβάλεη ηε κέγηζηε ηηκή ηνπ ίζε κε 1,2737 γηα αξηζκφ clusters ίζν κε 2. Ζ νκαδνπνίεζε έγηλε θαη γηα ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο (δηάζηαζε pattern ίζε κε 12) θαη έρεη σο εμήο: 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.9 Οκαδνπνίεζε κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ Modis - Terra ( ) γηα ηελ πεξηνρή Ζξαθιείνπ (δηάζηαζε pattern ίζε κε 12) ε απηήλ ηελ πεξίπησζε ν δείθηεο Dunn έρεη ηηκέ ίζε κε 1,0186 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering είλαη ίζνο κε 0,3579. II.) Ομαδοποίηζη σωπίρ ηα pixels όπος έσοςμε ηιρ λιγόηεπερ μεηπήζειρ Όπσο παξαηεξνχκε απφ ηνλ πίλαθα ηα pixels 17, 18, 19 είλαη θαη πάιη εθείλα ηα νπνία καο δίλνπλ ηηο ιηγφηεξεο κεηξήζεηο (παξνπζηάδνληαη ηα πεξηζζφηεξα κεδεληθά) θαη απνηεινχλ κία βαζηθή αηηία γηα λα έρνπκε κφλν 300 απφ θνηλνχ κεηξήζεηο. Δπίζεο, παξαηεξνχκε απφ ηελ πξψηε νκαδνπνίεζε πνπ θάλακε λα κελ αλήθνπλ ηα ζπγθεθξηκέλα pixels ζην cluster πνπ αλήθεη ην θεληξηθφ pixel φπνπ αληηζηνηρεί ν επίγεηνο ζηαζκφο. Άιισζηε, δελ κπνξνχκε λα αθαηξέζνπκε άιιν pixel θαζψο ην ακέζσο επφκελν pixel κε ιηγφηεξα δεδνκέλα απφ ηα ππφινηπα είλαη ην θεληξηθφ pixel πνπ καο ελδηαθέξεη. πλεπψο, ζα δνθηκάζνπκε λα ηα αθαηξέζνπκε απφ ην ζχλνιν ησλ pixels πνπ εθαξκφδνπκε νκαδνπνίεζε γηα λα δηαπηζηψζνπκε αλ ζα έρνπκε θάπνηα αιιαγή ζην απνηέιεζκα. Σειηθά, ν αξηζκφο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ γηα ηα ππφινηπα pixels πιελ ησλ 17, 18, 19 κε βάζε ηελ αξίζκεζή ηνπο ζην ζρήκα είλαη 403 (δηάζηαζε δηαλπζκάησλ πξνο νκαδνπνίεζε) θαη πξνέθπςε ε παξαθάησ νκαδνπνίεζε: 105

106 Γεωγραυικό πλάτος Γεωγραυικό πλάτος 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.10 Οκαδνπνίεζε γηα ηα 22 pixels πεξηνρήο Ζξαθιείνπ δεδνκέλσλ Terra (δηάζηαζε pattern 403) Ο δείθηεο Dunn ιακβάλεη ηε κέγηζηε ηηκή ηνπ γηα αξηζκφ cluster ίζν κε 2 θαη απηή είλαη 1,4722. Ζ νκαδνπνίεζε έγηλε θαη γηα ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο γηα φια ηα αέηε θαη έρεη σο εμήο: 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.11 Οκαδνπνίεζε γηα ηα 22 pixels πεξηνρήο Ζξαθιείνπ δεδνκέλσλ Terra (δηάζηαζε pattern 12 κέζεο κεληαίεο ηηκέο) Ζ κέγηζηε ηηκή ηνπ δείθηε Dunn είλαη ίζε κε 1,0776 ελψ ν ιφγνο intra/inner scattering έρεη ηελ ηηκή 0,3942. Όπσο δηαπηζηψλνπκε απφ ηα πξνεγνχκελα ζρήκαηα νκαδνπνίεζεο ρσξίο ηα pixels 17, 18, 19, ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζηελ νκάδα πνπ πεξηιακβάλεη pixels ηνπ λνηηνδπηηθνχ ηκήκαηνο ηεο πεξηνρήο πνπ εμεηάδνπκε, απνηέιεζκα ζχκθσλν κε ηελ πξψηε αλάιπζε ζην ζχλνιν ησλ 25 pixels. 106

107 III.) Ομαδοποίηζη με βάζη εποσικά κπιηήπια Απφ ην ζχλνιν ησλ 300 απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ έρνπκε ηελ επηκέξνπο θαηαλνκή απηψλ αλά κήλα γηα ηηο ρξνληέο φπσο θαίλεηαη ζηνλ επφκελν πίλαθα: Μήλαο Αξηζκφο κεηξήζεσλ Πίνακαρ 5.4 Αξηζκφο δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ αλά κήλα γηα ηα έηε MODIS-Terra - Ζξάθιεην. α.) Ομαδοποίηζη για ηοςρ μήνερ Μάπηιο έωρ και Νοέμβπιο ηος κάθε έηοςρ Παξαηεξνχκε φηη ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο ν αξηζκφο κεηξήζεσλ είλαη κηθξφηεξνο ζε ζχγθξηζε κε ηνπο άιινπο θαη γη απηφ ην ιφγν ζηε ζπλέρεηα γίλεηαη κηα πξνζπάζεηα νκαδνπνίεζεο ρσξίο ηνπο κήλεο Γεθέκβξην, Ηαλνπάξην θαη Φεβξνπάξην (θξαηάκε ηηο 258 απφ ηηο 300 απφ θνηλνχ κεηξήζεηο). Έηζη, πξνθχπηεη ην παξαθάησ ζρήκα νκαδνπνίεζεο ησλ 25 pixels ηεο εμεηαδφκελεο πεξηνρήο: Σσήμα 5.12 Οκαδνπνίεζε γηα 25 pixels πεξηνρήο Ζξαθιείνπ-Terra ρσξίο ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο (δηάζηαζε pattern 258) Όπσο δηαπηζηψλνπκε απφ ην πξνεγνχκελν ζρήκα νκαδνπνίεζεο ρσξίο ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο, απηφ είλαη ηαπηφζεκν κε ην ζρήκα νκαδνπνίεζεο πνπ πξνέθπςε απφ ην ζχλνιν ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ απφ φινπο ηνπο κήλεο γηα ηα 25 pixels ηεο πεξηνρήο ελδηαθέξνληνο. 107

108 Γεωγραυικό πλάτος Ζ νκαδνπνίεζε εθαξκφζηεθε θαη γηα δηάζηαζε pattern ίζε κε 12 ρξεζηκνπνηψληαο ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο γηα φια ηα έηε θαη ην αληίζηνηρν ζρήκα θαίλεηαη ζηε ζπλέρεηα: 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.13 Οκαδνπνίεζε γηα 25 pixels πεξηνρήο Ζξαθιείνπ-Terra ρσξίο ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο (δηάζηαζε pattern 12 κέζεο κεληαίεο ηηκέο) Ο δείθηεο Dunn ζ απηήλ ηελπεξίπησζε είλαη ίζνο κε 1,0189 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering είλαη ίζνο κε 0,3579. β.) Ομαδοποίηζη ανά μήνα (Ιανοςάπιορ-Δεκέμβπιορ) για ηο ζύνολο ηων εηών Ηπάκλειο Terra Ηαλνπάξηνο (κήθνο pattern ίζν κε 16) Φεβξνπάξηνο (κήθνο pattern ίζν κε 17) 108

109 Μάξηηνο (κήθνο pattern ίζν κε 18) Απξίιηνο (κήθνο pattern ίζν κε 16) Μάηνο (κήθνο pattern ίζν κε 25) Ηνχληνο (κήθνο pattern ίζν κε 29) Ηνχιηνο (κήθνο pattern ίζν κε 22) Αχγνπζηνο (κήθνο pattern ίζν κε 29) 109

110 επηέκβξηνο (κήθνο pattern ίζν κε 39) Οθηψβξηνο (κήθνο pattern ίζν κε 38) Ννέκβξηνο (κήθνο pattern ίζν κε 42) Γεθέκβξηνο (κήθνο pattern ίζν κε 9) Απφ ηα ζρήκαηα ηεο νκαδνπνίεζεο γηα ηνπο 12 κήλεο μερσξηζηά έρνπκε ηα εμήο ζπκπεξάζκαηα: Σνλ Ηαλνπάξην θαη ηνλ Απξίιην ην θεληξηθφ pixel θαηαλέκεηαη ζην cluster ηνπ λνηηναλαηνιηθνχ κέξνπο ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο, ελψ ηνπο κήλεο Φεβξνπάξην, Μάξηην θαη Γεθέκβξην απηφ αλήθεη ζηελ νκάδα ηνπ λνηίνπ, λνηηναλαηνιηθνχ θαη λνηηνδπηηθνχ κέξνπο ηεο πεξηνρήο. Σνπο κήλεο Μάην θαη Οθηψβξην ην cluster ηνπ θεληξηθνχ pixel πεξηιακβάλεη pixels ηεο λφηηαο πιεπξάο ηεο πεξηνρήο ηνπ Ζξαθιείνπ. Σνπο κήλεο Ηνχλην θαη Ηνχιην πεξηιακβάλεη pixels ηεο λνηηνδπηηθήο θαη λφηηαο πεξηρήο ελψ ηνλ Αχγνπζην, ην επηέκβξην θαη ην Ννέκβξην πεξηνξίδεηαη ζην λνηηνδπηηθφ ηκήκα ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο. Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη γηα ηελ επηινγή ηνπ αξηζκνχ clusters ειήθζεζαλ ππ φςηλ θαη νη ηέζζεξηο ηξφπνη αμηνιφγεζεο ηεο εγθπξφηεηαο ηεο νκαδνπνίεζεο. εκεηψλνπκε φηη ηα PC, CE έδηλαλ βέιηηζην αξηζκφ 110

111 Γεωγραυικό πλάτος clusters ίζν κε 2 ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο, αιιά ζε ζπλδπαζκφ κε ην Xie Beni, ην δείθηε Dunn θαη ην ιφγν intra/inner scattering επειεγφηαλ ε βέιηηζηε ηηκή. γ.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων δεδομένων ανά έηορ (δηάζηαζε pattern ίζε κε 28) 2001 (δηάζηαζε pattern ίζε κε 27) 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος (δηάζηαζε pattern ίζε κε 27) 2003 (δηάζηαζε pattern ίζε κε 30) 111

112 Γεωγραυικό πλάτος Γεωγραυικό πλάτος 35.6 Clustering Γεωγραυικό μήκος (δηάζηαζε pattern ίζε κε 38) 2005 (δηάζηαζε pattern ίζε κε 23) (δηάζηαζε pattern ίζε κε 29) 2007 (δηάζηαζε pattern ίζε κε 33) Clustering Γεωγραυικό μήκος 2008 (δηάζηαζε pattern ίζε κε 30) 2009 (δηάζηαζε pattern ίζε κε 32) 112

113 Σςμπέπαζμα: πλνιηθά ζπγθξίλνληαο ηηο αλσηέξσ νκαδνπνηήζεηο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ κεηαμχ ησλ pixels ηεο αζηηθήο πεξηνρήο ηνπ Ζξαθιείνπ θαηαιήγνπκε ζην ζπκπέξαζκα φηη ην θεληξηθφ pixel ησλ Terra-δνξπθνξηθψλ κεηξήζεσλ ηεο πεξηνρήο ηνπ Ζξαθιείνπ, ζην νπνίν αληηζηνηρεί θαη ν επίγεηνο ζηαζκφο αληηζηνηρεί ζηελ νκάδα ησλ pixels πνπ αλήθνπλ ζην λνηηνδπηηθφ ηκήκα ηεο πεξηνρήο. Αμίδεη θαη εδψ λα ζεκεησζεί φηη ε επνρηθή κεηαβιεηφηεηα ηνπ νπηηθνχ βάζνπο ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ επεξεάδεη θαη ηε ρσξηθή θαηαλνκή ηνπο ζηελ πάξνδν ηνπ ρξφλνπ, γεγνλφο πνπ επαιεζεχεη ν δηαθνξεηηθφο αξηζκφο θαη κνξθή ησλ clusters αλά κήλα. Δπίζεο, γηα ην βέιηηζην αξηζκφ clusters αμηνπνηήζεθαλ φιεο νη κέζνδνη αμηνπηζηίαο ηεο νκαδνπνίεζεο πνπ πξναλαθέξζεθαλ, αιιά θπξίσο δφζεθε έκθαζε ζην δείθηε Dunn θαη ζην ιφγν intra/inner δηαθχκαλζεο. Β.1.) Αθόνα-Aqua Ι.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων δεδομένων ην ζεκείν απηφ πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ηα δεδνκέλα πνπ έρνπκε απφ ην δνξπθφξν Aqua γηα ηελ πεξηνρή ηεο Αζήλαο ζε πνιιέο απφ ηηο εκέξεο πνπ ην φξγαλν MODIS παξνπζηάδεη κέηξεζε έρνπκε έλδεημε «-9», πνπ ζεκαίλεη φηη δελ ειήθζε κέηξεζε. Σν απνηέιεζκα είλαη λα παξνπζηάδνληαη πάξα πνιιά κεδεληθά ζηα δηαλχζκαηα (patterns) πνπ αληηζηνηρνχλ ζηα pixels πξνο νκαδνπνίεζε. Οη κεηξήζεηο αθνξνχλ ηα έηε απφ 2002 έσο Ζ αξίζκεζε ησλ 25 pixels ηζρχεη κε ηελ ίδηα ζεηξά πνπ είρε γίλεη θαη γηα ην Ζξάθιεην. Σα δεδνκέλα πνπ παξνπζηάδνπκε ζηνλ επφκελν πίλαθα απνηεινχλ γηα θάζε pixel ην ζχλνιν ησλ μη-μηδενικών κεηξήζεσλ θαη έρνπλ γηα θάζε pixel ηηο εμήο δηαζηάζεηο: pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ Πίνακαρ 5.5 Αξηζκφο κεηξήζεσλ δνξπθφξνπ Aqua αλά pixel γηα ηα έηε 2002 έσο 2008 πεξηνρή Αζήλαο Όπσο εχθνια παξαηεξνχκε απφ ηνλ πίλαθα ε δηαθχκαλζε ηνπ αξηζκνχ ησλ κεηξήζεσλ αλά pixel είλαη κεγάιε (min: 147, max: 919). Πξνθαλψο, επεηδή γηα θάζε 113

114 Γεωγραυικό πλάτος εκέξα ηνπ ρξφλνπ δε καο δηαηίζεληαη κεηξήζεηο γηα φια ηα pixels, έρνπλ απνξξηθζεί πνιιέο ηηκέο θαη νη απφ θνηλνχ κεηξήζεηο πνπ ππάξρνπλ γηα φια ηα pixels είλαη κφλν 12 (κήθνο pattern). Ο αξηζκφο απηψλ ησλ κεηξήζεσλ είλαη πνιχ κηθξφο γηα λα ζεσξεζεί αμηφπηζηνο γηα ηε δηεμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ. Παξφια απηά, παξαηίζεηαη παξαθάησ ε νκαδνπνίεζε ησλ 25 pixels. Ο δείθηεο Dunn γηα νπνηνδήπνηε ζρήκα νκαδνπνίεζεο δελ έρεη θαιή ηηκή. Αλ βαζηζηνχκε ζηα ηξία πξψηα valididty indices έρνπκε: Σσήμα 5.14 Οκαδνπνίεζε γηα ην ζχλνιν ησλ 25 pixels Αζήλα-Aqua Αλ ρξεζηκνπνηήζνπκε σο θαιχηεξν ζρήκα νκαδνπνίεζεο απηφ πνπ πξνηείλεη ε κέγηζηε ηηκή ηνπ δείθηε Dunn (ίζνο κε 0,35), έρνπκε: 38.2 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.15 Οκαδνπνίεζε γηα ην ζχλνιν ησλ 25 pixels Αζήλα-Aqua βάζεη ηνπ δείθηε Dunn Γηα ηελ νκαδνπνίεζε αλά κήλα θαη αλά έηνο ζην ζχλνιν ησλ pixels δελ έρεη, επίζεο, λφεκα θαζψο ν αξηζκφο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ αλά κήλα έρεη σο εμήο: 114

115 Γεωγραυικό πλάτος Μήλαο Αξηζκφο κεηξήζεσλ ΙΙ.) Ομαδοποίηζη σωπίρ ηα pixels με ηιρ λιγόηεπερ μεηπήζειρ Όπσο παξαηεξνχκε απφ ηνλ πίλαθα, ηα pixels κε ηηο ιηγφηεξεο κεηξήζεηο είλαη ηα 6, 7, 11, 12 θαη ακέζσο κεηά είλαη ην pixel πνπ καο ελδηαθέξεη, ην 13. Αθαηξνχκε ινηπφλ απφ ην ζχλνιν ησλ δεδνκέλσλ καο ηα ηέζζεξα απηά pixels γηα λα δνχκε έλα πην αληηπξνζσπεπηηθφ δείγκα ησλ κεηξήζεσλ. Γπζηπρψο, θαη πάιη ν αξηζκφο ησλ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ είλαη πνιχ κηθξφο θαη ίζνο κε 42 (δηάζηαζε pattern). Παξαθάησ παξνπζηάδνπκε πξψηα ηα απνηειέζκαηα ησλ κέηξσλ αμηνπηζηίαο ηεο νκαδνπνίεζεο θαη έπεηηα δχν δηαθνξεηηθά ζρήκαηα νκαδνπνίεζεο. Αλ εκπηζηεπηνχκε ην δείθηε Dunn κε βάζε ηε ζπλνρή θαη ηε δηαρσξηζηκφηεηα ησλ clusters ην ζρήκα νκαδνπνίεζεο είλαη ην παξαθάησ: 38.2 Clustering Γεωγραυικό μήκος Σσήμα 5.16 Οκαδνπνίεζε ζηεξηδφκελε ζην δείθηε Dunn (Αζήλα-Aqua ) 115

116 Σσήμα 5.17 Οκαδνπνίεζε ζηεξηδφκελε ζε PC, CE (Αζήλα-Aqua ) Αλ βαζηζηνχκε ζην δείθηε Dunn, ε πξνθχπηνπζα νκαδνπνίεζε δε καο βνεζά λα αληηζηνηρίζνπκε ην θεληξηθφ pixel ζε θάπνηα νκάδα κε ηνπιάρηζηνλ έλα γεηηνληθφ ηνπ pixel. Αληίζεηα, αλ αλερζνχκε κηθξφ δείθηε δηαρσξηζηκφηεηαο θαη ζπλνρήο ησλ clusters, κπνξνχκε λα δνχκε φηη ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζε έλα ηκήκα ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο ηεο Αζήλαο πνπ πεξιακβάλεη λφηηα, λνηηναλαηνιηθά θαη αλαηνιηθά pixels. Ζ νκαδνπνίεζε κε επνρηθά θξηηήξηα δε δχλαηαη λα πινπνηεζεί νχηε ζηελ πεξίπησζε πνπ αθαηξνχκε ηα ηέζζεξα pixels, θαζψο θαη πάιη ν αξηζκφο ησλ κεηξήζεσλ αλά κήλα (θαη αλά έηνο) είλαη αλεπαξθήο: Μήλαο Αξηζκφο κεηξήζεσλ ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνπκε θαη ηελ νκαδνπνίεζε κε βάζε ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο κε ην δείθηε Dunn λα έρεη ηηκή 0,

117 Σσήμα 5.18 Οκαδνπνίεζε γηα ηελ πεξηνρή ηεο Αζήλαο - δεδνκέλα Modis- Aqua (δηάζηαζε pattern ίζε κε 12) Β.2.) Αθόνα-Terra Ι.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων μεηπήζεων Γηα ηα αξηζκεκέλα pixels επφκελνπ ζρήκαηνο Σσήμα 5.19 Πεξηνρή ηεο Αζήλαο 25 pixels Σν κήθνο ησλ δηαλπζκάησλ πξνο νκαδνπνίεζε έρεη σο εμήο: 117

118 pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ pixel Αξηζκόο κεηξήζεωλ Πίνακαρ 5.6 Πιήζνο κεηξήζεσλ αλά pixel πεξηνρήο Αζήλαο (Terra ) Όπσο παξαηεξνχκε απφ ηνλ πίλαθα αλσηέξσ, ππάξρεη κεγάιε δηαθχκαλζε ζην πιήζνο ησλ κεηξήζεσλ αλά pixel (min:357, max:1636). Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη αλαθέξεηαη ν αξηζκφο ησλ κεηξήζεσλ πνπ είλαη κε-κεδεληθέο, θαζφηη θαη ζηελ πεξίπησζε ηνπ δνξπθφξνπ Terra είρακε πνιιέο ελδείμεηο «-9» πνπ ζεκαίλεη φηη δελ ππήξρε δηαζέζηκε κέηξεζε απφ ην φξγαλν MODIS. Όπσο έρεη αλαθεξζεί μαλά, δελ κπνξνχκε λα ζπγθξαηνχκε ηηκέο κεδεληθέο αλ γηα ηελ ίδηα εκέξα έρνπκε κεκεδεληθή κέηξεζε ζε ππφινηπα pixels δηφηη ηα πνιιά «0» ζηα δηαλχζκαηα πξνο νκαδνπνίεζε αιινηψλνπλ θαηά πνιχ ην απνηέιεζκα. Μάιηζηα ηα «κεδεληθά» εκθαλίδνληαη ζπνξαδηθά ζηα δηαλχζκαηα φισλ ησλ pixels θαη φρη ζε κεκνλσκέλα pixels. Γπζηπρψο, θαη ζηελ πεξίπησζε ηνπ Terra νη απφ θνηλνχ κεηξήζεηο γηα ηα 25 pixels ηεο εμεηαδφκελεο πεξηνρήο γχξσ απφ ηελ Αζήλα είλαη κφλν 17. Πνιχ ιίγεο γηα λα ζεσξεζεί αληηπξνζσπεπηηθφ ην δείγκα. Ωζηφζν, παξαηίζεληαη ζηε ζπλέρεηα ηα απνηειέζκαηα ηεο νκαδνπνίεζεο Σσήμα 5.20 Οκαδνπνίεζε 25 pixels Αζήλα-Terra

119 ρεηηθά κε ηηο κεζφδνπο κέηξεζεο ηεο αμηνπηζηίαο ηεο νκαδνπνίεζεο θαη νη ηέζζεξηο θαηαιήγνπλ ζηνλ ίδην αξηζκφ clusters κε ηελ ηηκή ηνπ δείθηε Dunn, αλ θαη φρη ηδηαίηεξα θαιή, λα ιακβάλεη ηε κέγηζηε ηηκή ηεο γηα αξηζκφ clusters ίζν κε 2. Παξαηεξνχκε φηη ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζε κηα νκάδα pixels ηνπ θέληξνπ ηεο πεξηνρήο πνπ εμεηάδνπκε. Όζνλ αθνξά ην κέγεζνο ησλ δηαλπζκάησλ ησλ κεηξήζεσλ κεληαίσο, θη εδψ δελ πξνηείλεηαη λα γίλεη επνρηθή νκαδνπνίεζε θαζψο έρνπκε ηα εμήο δεδνκέλα: Μήλαο Αξηζκφο κεηξήζεσλ Ζ νκαδνπνίεζε γηα ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο ζεσξείηαη πσο δελ έρεη λφεκα φηαλ ην ζχλνιν ησλ ηηκψλ είλαη 17. ΙΙ.) Ομαδοποίηζη σωπίρ ηα pixels με ηιρ λιγόηεπερ διαθέζιμερ μεηπήζειρ Απφ ηνλ πίλαθα ησλ δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ αλά pixel παξαηεξνχκε φηη, φπσο θαη ζηελ πεξίπησζε ηνπ δνξπθφξνπ Aqua, έηζη θη εδψ ηα pixels κε ηηο ιηγφηεξεο δηαζέζηκεο κεηξήζεηο είλαη ηα 6, 7, 11, 12 θαη αθνινπζεί ην 13 (θεληξηθφ) κε 746 κεηξήζεηο. Άξα, ζα πξνζπαζήζνπκε λα εμάγνπκε πην αμηφπηζηα απνηειέζκαηα απφ έλα πην αληηπξνζσπεπηηθφ ζχλνιν pixels αθαηξψληαο απφ ηελ 25-άδα ηα pixels 6,7,11,12 κε βάζε ηελ αξίζκεζε ηνπ πξνεγνύκελνπ ζρήκαηνο. Οη απφ θνηλνχ κεηξήζεηο καο είλαη ηψξα 85. Όρη αξθεηέο αιιά αξθεηά πεξηζζφηεξεο απφ ηνπ λα ιάβνπκε ππφςηλ καο θαη ηα 25 pixels. Ζ νκαδνπνίεζε έρεη ηψξα σο εμήο:

120 Σσήμα 5.21 Οκαδνπνίεζε 21 pixels γηα Αζήλα-Terra Γηα ηελ σο άλσ νκαδνπνίεζε ησλ ηξηψλ clusters είρακε ηα εμήο απνηειέζκαηα απφ ηα κέηξα αμηνπηζηίαο ηεο νκαδνπνίεζεο: Παξαηεξνχκε φηη έρνπκε κία θαιή ηηκή δηαρσξηζηκφηεηαο θαη ζπλνρήο ησλ ηξηψλ νκάδσλ κε βάζε ηελ ηηκή ηνπ δείθηε Dunn (ίζνο κε 0,82). Γηαπηζηψλνπκε, επίζεο, φηη ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζε κηα νκάδα ησλ γεηηνληθψλ ηνπ pixels. Ζ νκαδνπνίεζε κε βάζε ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο πξνέθπςε λα είλαη: Σσήμα 5.22 Οκαδνπνίεζε κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ (δηάζηαζε pattern ίζε κε 12).Αζήλα Modis-Terra γηα 21 pixels. Όπσο παξαηεξνχκε ε νκαδνπνίεζε ησλ κέζσλ κεληαίσλ ηηκψλ δηαθέξεη κφλν ζε έλα pixel κε ηελ νκαδνπνίεζε κε pattern κήθνπο 85. Ο δείθηεο Dunn έζεη ηηκή 0,4021 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering είλαη ίζνο κε 0,4639. ΙΙΙ.) Ομαδοποίηζη με εποσικά κπιηήπια Ζ θαηαλνκή ησλ 85 απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ γηα ηα 21 pixels ζηνπο επηκέξνπο κήλεο γηα φια ηα έηε έρεη σο εμήο: Μήλαο Αξηζκφο κεηξήζεσλ

121 Απφ ηνλ πίλαθα είλαη εκθαλέο φηη ε νκαδνπνίεζε δελ επεξεάδεηαη πνιχ απφ ην πιήζνο ησλ κεηξήζεσλ θαηά ηνπο ρεηκεξηλνχο κήλεο, γη απηφ θαη δνθηκάδνπκε νκαδνπνίεζε απφ ην Μάξηην έσο θαη ηνλ Ννέκβξην. α.) Ομαδοποίηζη από Μάπηιο έωρ και Νοέμβπιο «Υάλνπκε» 9 απφ ηηο 85 κεηξήζεηο θαη έρνπκε ηα εμήο απνηειέζκαηα: Δάλ δψζνπκε βαξχηεηα θπξίσο ζην δείθηε Dunn (ίζνο κε 1,05) θαη ζην Xie Beni index ζα έρνπκε κε πνιχ θαιφ δείθηε δηαρσξηζηκφηεηαο θαη ζπλνρήο ησλ clusters θαη κηα ηηκή ίζε κε 0,3954 γηα ην ιφγν intra/inner scattering ηελ εμήο νκαδνπνίεζε: Σσήμα 5.23 Οκαδνπνίεζε Γεδνκέλσλ Terra γηα Αζήλα απφ Μάξηην έσο θαη Ννέκβξην (δηάζηαζε pattern 76) Αλ ιάβνπκε ππφςηλ καο θπξίσο ηα validity indices PC, CE ηφηε έρνπκε: Σσήμα 5.24 Οκαδνπνίεζε Γεδνκέλσλ Terra γηα Αζήλα απφ Μάξηην έσο θαη Ννέκβξην (βάζεη PC,CE) - (δηάζηαζε pattern 76) 121

122 Γεωγραυικό πλάτος Δθαξκφδνληαο νκαδνπνίεζε γηα ηηο κέζεο κεληαίεο ηηκέο έρνπκε: Σσήμα 5.25 Οκαδνπνίεζε κέζσλ κεληαίσλ κεηξήζεσλ Terra γηα Αζήλα απφ Μάξηην έσο θαη Ννέκβξην - (δηάζηαζε pattern 12) Γηα ηελ πξνεγνχκελε νκαδνπνίεζε ε ηηκή ηνπ δείθηε Dunn είλαη 0,4133 θαη ν ιφγνο intra/inner scattering έρεη ηηκή ίζε κε 0,2492. Απφ ηα πξνεγνχκελα, ζπκπεξαίλνπκε φηη ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζε έλα cluster πνπ αληηπξνζσπεχεη έλα πνιχ κηθξφ ηκήκα ηεο επξχηεξεο πεξηνρήο πνπ εμεηάδνπκε. β.) Ομαδοποίηζη ανά μήνα Γηα ηνπο κήλεο πνπ έρνπκε κεγαιχηεξν αξηζκφ απφ θνηλνχ κεηξήζεσλ γηα ηα 21 pixels κπνξνχκε λα θάλνπκε επηκέξνπο νκαδνπνίεζε θαη απηή έρεη σο εμήο: 38.2 Clustering Γεωγραυικό μήκος Μάξηηνο (δηάζηαζε pattern 14) Απξίιηνο (δηάζηαζε pattern 10) 122

123 Ηνχιηνο (δηάζηαζε pattern 9) Αχγνπζηνο (δηάζηαζε pattern 9) Οθηψβξηνο (δηάζηαζε pattern 11) Ννέκβξηνο (δηάζηαζε pattern 11) Απφ ηελ αλά κήλα νκαδνπνίεζε (επειέγεζαλ νη κήλεο κε ην κεγαιχηεξν αξηζκφ δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ) έρνπκε σο ζπκπέξαζκα φηη ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζε έλα πνιχ «ζηελφ» ηκήκα ηεο πεξηνρήο ηεο Αζήλαο ην νπνίν γηα ηα pixels πνπ εμεηάδνπκε δελ έρεη ζηαζεξή κνξθή αλά κήλα αιιά αιιάδεη επνρηθά. γ.) Ομαδοποίηζη ανά έηορ Ζ νκαδνπνίεζε αλά έηνο έγηλε επηιεθηηθά γηα ηα έηε πνπ καο έδηλαλ φζν ην δπλαηφλ κεγαιχηεξε δηάζηαζε pattern. Έηζη, έρνπκε: 123

124 Γεωγραυικό πλάτος (δηάζηαζε pattern 7) 2003 (δηάζηαζε pattern 14) 38.2 Clustering Γεωγραυικό μήκος (δηάζηαζε pattern 8) 2006 (δηάζηαζε pattern 7) (δηάζηαζε pattern 9) 2008 (δηάζηαζε pattern 9) 124

125 (δηάζηαζε pattern 17) Σςμπέπαζμα: Με βάζε θπξίσο ηα δεδνκέλα ηνπ Terra θαη ιακβάλνληαο ππφςηλ ηελ αξρηθή νκαδνπνίεζε ησλ 25 pixels κε κεγαιχηεξν αξηζκφ δηαζέζηκσλ κεηξήζεσλ πξνο νκαδνπνίεζε απφ φ,ηη ζηελ αλά κήλα νκαδνπνίεζε θαη ηαπηφρξνλα ηελ νκαδνπνίεζε ησλ 85 ηηκψλ ησλ 21 pixels αιιά θαη ηελ νκαδνπνίεζε γηα ηηο 76 κεηξήζεηο ζπλνιηθά απφ Μάξηην έσο θαη Ννέκβξην ζα ιέγακε φηη ην θεληξηθφ pixel αλήθεη ζηελ νκάδα ησλ pixels πνπ απνηεινχλ ηελ πξψηε γεηηνληθή ζπζηάδα απφ pixels πεξηκεηξηθά ηνπ. Γ.1.) Θεςςαλονύκη Aqua Ι.) Ομαδοποίηζη ζηο ζύνολο ηων δεδομένων Δμεηάδνληαο ηα δεδνκέλα πνπ έρνπκε απφ ην δνξπθφξν Aqua γηα ηελ πεξηνρή ηεο Θεζζαινλίθεο, έρνπκε ζηνλ επφκελν πίλαθα ηνλ αξηζκφ κεηξήζεσλ (κε-κεδεληθψλ) γηα θάζε pixel μερσξηζηά κε βάζε ηελ αξίζκεζε ηνπ ζρήκαηνο. Σσήμα 5.26 αξίζκεζε ησλ 25 pixels γηα ηελ πεξηνρή ηεο Θεζζαινλίθεο 125