«Η συμβολή της τεχνολογίας στην εξερεύνηση και την παρακολούθηση της πλανητικής αλλαγής» Ομιλητής Χρήστος Σ. Ζερεφός Ακαδημαϊκός

Η ατμόσφαιρα και οι ωκεανοί της Γης προήλθαν από το εσωτερικό του πλανήτη κυρίως από τα ηφαίστεια N 2 CO 2 παραμένει φωτοσύνθεση N 2 O 2 99% της ατμόσφαιρας H 2 O συμπύκνωση ωκεανοί Δημιουργία του στρώματος του όζοντος 3Ο 2 2Ο 3

Χωρίς την απορρόφηση της υπεριώδους-β από το όζον, η ζωή θα παρέμενε υδρόβια

Χωρίς θερμοκηπικά αέρια η μέση θερμοκρασία της Γης θα ήταν περίπου -19 ο C, ενώ σήμερα είναι +14.5 ο C

1000 Επιφανειακή θερμοκρασία (oc) 100 10 Γη: σήμερα 400 ppm, 14.5 ο C Γη: 3 δις έτη πριν Αφροδίτη 1 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Μερική πίεση CO2 (bars) Σχέση μεταξύ της επιφανειακής θερμοκρασίας της Γης και της Αφροδίτης με τη μερική πίεση (περιεκτικότητα) του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρά τους

Υετός (%) Θερμοκρασία ( o C) ΕΤΟΣ ΧΕΙΜΩΝ ΘΕΡΟΣ Σενάρια μεταβολής της θερμοκρασίας και του υετού στα προσεχή 100 χρόνια στην Ευρώπη. (IPCC 2007, Τσελιούδης και Ζερεφός 2006)

Ανακατασκευή του χειμερινού δείκτη ξηρασίας PDSI (Palmer Drought Severity Index) σε τρεις περιοχές της Μεσογείου (Μαρόκο: 32.5 Β, 5 Δ, Ιταλία: 37.5 Β, 15 Α, Ελλάδα: 40 Β, 22.5 Α). Η χρονοσειρά με γκρι χρώμα μετά το 1900 στηρίζεται σε παρατηρήσεις. (Luterbacher et. al., 2006)

Δείκτης ξηρασίας PDSI (Palmer Drought Severity Index) IPCC, 2007

Ξηρασία

Πρoβλέψεις ετήσιας βροχόπτωσης στην Αφρική

Saharan desert Greek magazine GEO, May 2008

«Αλλά μερικοί Έλληνες θέλοντες να αποκτήσουν όνομα ως Σοφοί, έδωκαν τρεις εξηγήσεις εις το ζήτημα της πλημμύρας του Νείλου... Η μία θεωρία υποστηρίζει ότι οι ετησίαι άνεμοι προκαλούν τας πλημμύρας του ποταμού, διότι τον εμποδίζουν να χύνεται εις την Θάλασσαν...» Ηροδότου Ιστορία, Ευτέρπη (20). Μετάφραση Κ. Μ. Μεκίου, Πάπυρος 1949

Νειλόμετρο στην Ελεφαντίνη Νήσο (Άνω Αίγυπτος)

Historical yearly Nile River Nile maximum flood level 622-1433 level (cm) (maximum of the year) 2100 2000 1360 1900 1800 1700 1600 1500 903 967 1200 1144 1400 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 Year Nile max level (cm)

100 90 80 L-days Nile discharge Jul-Nov SOI 8 7 6 Nile discharge (m 3 x 10 9 ) L-days (days) 70 60 50 40 5 4 3 2 SOI 30 1 20 0 10 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970-1 Απορροή του Νείλου. Αριθμός Ετησίων Ανέμων και δείκτης φαινομένου El Nino

Οίον συμβέβηκεν καί τά περί Αίγυπτον καί γάρ ούτος αεί ξηρότερος ό τόπος φαίνεται γιγνόμενος καί πάσα η χώρα του ποταμού πρόσχωσις ούσα του Νείλου Έρημος Σαχάρα Αριστοτέλης, Μετεωρολογικά, Ι., Κεφάλαιον 14 Περιοδικό GEO Μάιος 2008

Έρημος Σαχάρα Περιοδικό GEO Μάιος 2008

Ενδείξεις αλλαγής της στάθμης της θάλασσας τα τελευταία 22 χιλιάδες χρόνια στη Μεσόγειο -8.5 m -2.5 m -0.5 m M. Anzidei -120 m -6 m -1.35 m 1-2 mm/yr ~22 ka Cosquer (France) ~8-6 ka Wells (Israel) Grotta Verde (Sardinia) ~3.5ka Bronze age Sites (Israel) χρόνος ~2.5ka Greek age Sites (Med) ~2ka Roman age Sites (Med) ~0.5ka Bizanthyne Sites (Med) Ανθρωπόκαινος EGU 2008 - Vienna

SW Turkey seismic region Cleopatra s bath Twelve islands r.s.l.c.> 3m in 1.6 ka Kekova The Lycian tombs r.s.l.c.> 4m in 2.5 ka

Israel stable region fish tank New preliminary observations show an rslc at ~0.0±0.2 m (2ka). Stable region. Harbour of Cesarea Crusader s Jetty

Crete island seismic region Phalasarna Roman harbour of Phalasarna, Creta: 6.5 m of coseismic uplift during the AD 360 earthquake (Stiros and Drakos, 2006; R.Basili p.c. 2007). Fault parameters and Mmax can be estimated. M. Anzidei

Κλιματικές τάσεις στη στάθμη της θάλασσας M. Anzidei -0.32 mm/yr -0.7 mm/yr Downlifting tectonics Marseille 1.25±0.1 mm/yr Genova 1.22±0.1 mm/yr Trieste 1.17±0.1 mm/yr Thessaloniki 3.0±0.7 mm/yr 1.0 mm/yr Uplifting tectonics -2.20 mm/yr Downlifting tectonics Alicante -0.81±0.2 mm/yr Antalya 7.1±1.1 mm/yr -0.00 mm/yr Tectonic stability Malaga 2.44±0.4 mm/yr Hadera 1.02±1.1 mm/yr -0.7 mm/yr Tectonic stability -2.1 mm/yr Subsidence (Nile delta) Tarifa 0.01±0.3 mm/yr Ceuta 0.38±0.2 mm/yr Cagliari 1.75±0.3 mm/yr Port Said 4.8±1.0 mm/yr

Σωματιδιακή Ρύπανση

Παράδειγμα μεγάλης κλίμακας μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα στην Αμερική: Παρουσιάζεται ο Aerosol Index από το δορυφορικό όργανο ΟΜΙ της NASA (διάδοχο όργανο του TOMS)

Figure 7. TOMS total ozone and aerosol index maps and back-trajectory calculations in the troposphere and the stratosphere (100 hpa) (left) during a day with northern flow and (right) during a Saharan dust event at Crete. (PAUR II project, Zerefos et al., 2002)

Παράδειγμα μεγάλης κλίμακας μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα στην Αμερική: Το επεισόδιο καταγράφηκε και από τον δορυφόρο CALIPSO. Παρατηρούμε την κατακόρυφη κατανομή της σκόνης (τρισδιάστατη απεικόνιση της ατμόσφαιρας) και τις ενδιάμεσες αεροτροχιές με κατεύθυνση τον κόλπο του Μεξικού.

Παράδειγμα μεγάλης κλίμακας μεταφοράς σκόνης από τη Μογγολία στην Αμερική (Απρίλιος 2001): Η εικόνα δημιουργήθηκε με το συνδυασμό δεδομένων μερικών ημερών από το δορυφόρο TOMS

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ: Νέες τεχνικές Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης: Δορυφόρος CALIPSO, το πρώτο Lidar για συστηματικές μετρήσεις αερολυμάτων και νεφών από το διάστημα

Παράδειγμα διαχωρισμού ρύπων με τη χρήση διαφορετικών καναλιών μηκών κύματος του δορυφορικού οργάνου ΜΟDIS: Αριστερά: Μαύρο Νέφος στο Κάιρο και την ευρύτερη περιοχή του Δέλτα του Νείλου Δεξιά: Σκόνη από τη Σαχάρα

Παράδειγμα «Μαύρου Νέφους» στο Κάιρο. Συγκεντρώσεις PM10 και SO2 κατά τους μήνες Οκτώβριο και Νοέμβριο, όπως αυτές κατεγράφησαν από τον LANDSAT

ΕΠΙΓΕΙΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ Το παγκόσμιο δίκτυο φωτομέτρων της NASA (AERONET), για την τηλεπισκόπηση σωματιδιακών ρύπων. Η Ελλάδα συμμετέχει στο δίκτυο με 4 σταθμούς (Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Κρήτη και Ξάνθη) Δυναμική: 321 φωτόμετρα http://aeronet.gsfc.nasa.gov

ΕΠΙΓΕΙΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ Το Ευρωπαϊκό δίκτυο LIDAR EARLINET, για την παρακολούθηση της σωματιδιακής ρύπανσης. Η Ελλάδα συμμετέχει με 2 lidars στην Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη

Ο σταθμός lidar της Αθήνας, στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, για την συστηματική μέτρηση κατακόρυφων κατανομών αερολυμάτων, υδρατμών, νεφών και όζοντος (μέλος του δικτύου EARLINET)

Ο σταθμός AERONET της Αθήνας, στην Ακαδημία Αθηνών. Ο σταθμός περιλαμβάνει επίσης φασματοφωτόμετρο Brewer για τη μέτρηση σωματιδίων, ατμοσφαιρικών ρύπων και όζοντος, φωτόμετρα πολλαπλών φίλτρων και Μετεωρολογικό σταθμό.

ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ. Διοξείδιο του Θείου COLUMNAR SO2 (m-atm-cm) 2.40 2.00 1.60 Legend Title 1991-1995 1995-2000 1.20 0 4 8 12 month

Είναι διαπιστωμένο ότι η Νοτιοανατολική Ευρώπη διατηρεί υψηλά επίπεδα όζοντος και κατά τη καλοκαιρινή και κατά τη χειμερινή περίοδο. Ένα μεγάλο μέρος των υψηλών συγκεντρώσεων όζοντος πάνω από τη ΝΑ Ευρώπη είναι αποτέλεσμα της διακρατικής μεταφοράς αερίων ρύπων.

Zerefos et al., JGR 2002

Παράδειγμα δορυφορικών καταγραφών των μεγάλων πυρκαγιών στην Ελλάδα το καλοκαίρι του 2007 (Φωτόμετρο MODIS στον δορυφόρο AURA) 25 August 2007

Ο καπνός που εκλύθηκε στην ατμόσφαιρα από τις πυρκαγιές σε Πελοπόννησο και Εύβοια, έφτασε μέχρι τα 5km στην ευρύτερη Νοτιο-Ελλαδική περιοχή (πάνω εικόνα, δορυφόρος CALIPSO) ενώ μεταφέρθηκε τις επόμενες ημέρες μέχρι της ακτές της Βορείου Αφρικής (εικόνα κάτω αριστερά, οπτικά βάθη από METEOSAT)

Προγνώσεις μοντέλου (GCM), δορυφορικά (δέκτες MODIS MISR POLDER - AVHRR) και επίγεια δεδομένα (AERONET), που αποτυπώνουν μια παγκόσμια χωρική κλιματολογική κατανομή των αιωρούμενων σωματιδίων

Παράδειγμα καταγραφής επεισοδίου έκλυσης σωματιδίων στην ατμόσφαιρα από ηφαιστειακή έκρηξη στην Ινδονησία, με το A-Train της NASA. Το όργανο ΟΜΙ κατέγραψε την εκπομπή μεγάλων ποσοτήτων SO2 (χάρτης κάτω δεξιά) και το lidar του CALIPSO κατέγραψε το ύψος στην ατμόσφαιρα όπου βρέθηκαν τα θειϊκά αερολύματα (~18km). Η τροχιά των 2 δορυφόρων αποτυπώνεται στο σχήμα κάτω αριστερά.

Ozone Hole 2000

The missions of Total Ozone Mapping Spectrometer

Ozone Hole 2004

10 5 (GOME-GB)/GOME 30-70N BREWER DS Level-3 Level-2 Difference (%) 0-5 -10 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Simulation of the tsunami caused by the AD 365 earthquake Alexandria Simulation from Ambraseys et al., 2008

Tsunami calculation a d, Heights of the sea surface at 4, 30, 70 and 90 min after the earthquake. The direct wave travels to the North African coast and into the Adriatic, consistent with the historical record. e, A schematic map of Alexandria at the time of the 365 AD earthquake. The Island of Pharos was connected to the mainland by a narrow causeway, known as the Heptastadion, which was overtopped by the tsunami. Our calculations show that the wave would have arrived from the southwest (white arrow), explaining how the Heptastadion was inundated despite the apparent protection offered by Pharos Island against a direct wave from Crete, to the northwest. f, A plot of the wave height against time that would be observed in the open ocean off Alexandria in water of 20m depth. The wave height would have been greatly amplified during run-up through shallower water towards the city. After Shaw et al., Nature, 2008

http://www.esa.int/esacp/semwyqrmd6e_index_0.html

http://earthobservations.org/members.asp

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ: Το «δορυφορικό τρένο», Α-train της NASA. Δορυφορικά όργανα όπως φωτόμετρα, lidar, radar και υπερφασματικοί δέκτες για την ταυτόχρονη τηλεπισκόπηση της Ατμόσφαιρας. Ο κάθε δορυφόρος ακολουθεί τον προηγούμενο με μικρή χρονική διαφορά.

ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΑΠΟΣΤΟΛΕΣ: Η μελλοντική αποστολή της ESA, EarthCARE. Lidar, Radar και παθητικοί φωτομετρικοί δέκτες σε έναν δορυφόρο! Αναμένεται να εκτοξευθεί το 2013 με βασικό στόχο την διερεύνηση της φυσικής των νεφών και της αλληλεπίδρασής τους με τα αιωρούμενα σωματίδια (artist s impression)