ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Ενότητα 1β: Πλανητική μεταβολή Ανάγκη για κατανόηση τόσο της φυσικής μεταβλητότητας όσο και του βαθμού επίδρασης των ανθρώπινων ενεργειών στις μεταβολές του φυσικού συστήματος. Η συμπεριφορά του φυσικού συστήματος μπορεί να κατανοηθεί αν αυτό αντιμετωπιστεί ως ένα ενιαίο σύστημα μέσω της ταυτόχρονης μελέτης των δυναμικών διεργασιών σε ατμόσφαιρα, εσωτερικό της γης, υδρόσφαιρα, κρυόσφαιρα και βιόσφαιρα. Κύριες επιπτώσεις των ανθρώπινων δράσεων: πιέσεις στους φυσικούς πόρους, Δρ. Ν. Χρυσουλάκης Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας Ινστιτούτο Υπολογιστικών Μαθηματικών πιέσεις στα οικοσυστήματα, υποβάθμιση του φυσικού περιβάλλοντος, ελλάτωση της βιοπικοιλότητας. Αύξηση στις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου Αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης της βλάστησης Αύξηση του αριθμού των δασικών πυρκαγιών Αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης Μείωση της χιονοκάλυψης και της παγοκαλυψης Αύξηση του ρυθμού λιωσίματος των πάγων της Γροιλνδίας Άνοδος της στάθμης της θάλασσας Μεταβολές στους βιογεωχημικούς κύκλους Μεταβολές στη λευκαύγεια τη επιφάνειας Μεταβολές στην ωκεάνια κυκλοφορία 1
Λόγοι που η δορυφορική τεχνολογία είναι σημαντική για τη μελέτη της πλανητικής μεταβολής: έχει δυνατότητα παγκόσμιας κάλυψης, παρέχει ομοιογένεια κάλυψης και επαναληψιμότητα, παρέχει ταυτόχρονες εκτιμήσεις χωρικών κατανομών διαφόρων γεωφυσικών παραμέτρων, παρέχει δεδομένα σε σχεδόν πραγματικό χρόνο. Προκλήσεις για τη δορυφορική τηλεπισκόπηση: παροχή δεδομένων για την αποτύπωση της κατάστασης του πλανητικού συστήματος και την παρακολούθηση των αλλαγών του. παροχή δεδομένων για την παραμετροποίηση μοντέλων πρόβλεψης της απόκρισης απόκρισης του φυσικού συστήματος στις ανθρώπινες δραστηριότητες σε βάθος χρόνου. Προκλήσεις στο πεδίο της ατμόσφαιρας: Κατανόηση και ποσοτικοποίηση της επίδρασης που έχουν στην κλιματική αλλαγή η φυσική μεταβλητότητα αφενός και οι ανθρώπινες δραστηριότητες αφετέρου. Κατανόηση, προτυποποίηση και πρόβλεψη της σύστασης της ατμόσφαιρας και της ποιότητας του αέρα σε κατάλληλες χωρικές και χρονικές κλίμακες. Ακριβέστερη ποσοτικοποίηση των φυσικών διεργασιών οι οποίες καθορίζουν τους κύκλους των αερολυμάτων και την αλληλεπίδρασή τους με τα νέφη. Παρατήρηση, παρακολούθηση και κατανόηση της φυσικοχημικής δυναμικής η οποία συνδέει την κυκλοφορία στη στρατόσφαιρα με την κυκλοφορία στην ανώτερη τροπόσφαιρα, καθώς και τις μεταβολές τους. Διεπιστημονικές προσεγγίσεις σε θέματα κλιματική μεταβολής και ακραίων καιρικών φαινόμενων. 2
3
Προκλήσεις στο πεδίο της χερσαίας επιφάνειας: Κατανόηση του ρόλου των χερσαίων οικοσυστημάτων και της αλληλεπίδρασής τους με άλλες συνιστώσες του πλανητικού συστήματος, σε ότι αφορά στις ανταλλαγές ενέργειας, νερού και άνθρακα. Ποσοτικοποίηση και των οικολογικών, ατμοσφαιρικών, χημικών και ανθρωπογενών διεργασιών οι οποίες καθορίζουν τις βιοχημικές αυτές ροές. Κατανόηση της συσχέτισης μεταξύ βιοποικιλότητας, κλιματικής μεταβλητότητας και κύριων χαρακτηριστικών και διεργασιών των οικοσυστημάτων. Κατανόηση των πιέσεων που προκαλούνται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες και της επίδρασής τους στα οικοσυστήματα. Κατανόηση της επίδρασης της κατάστασης της χερσαίας επιφάνειας στη δυναμική του χερσαίου κύκλου του άνθρακα. Κατανόηση του ρόλου της μεταβολής των χρήσεων γης στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής (land-based mitigation) Προκλήσεις στο πεδίο επίδρασης των αστικών περιοχών: Έμφαση σε περιφερειακή και τοπική κλίμακα. Κατανόηση της επίδρασης στο κλιματικό σύστημα της μεταβολής των ροών ενέργειες, νερού και άνθρακα στις αστικές περιοχές και γενικότερα της σύνδεσης που υπάρχει μεταξύ αστικού μεταβολισμού και κλιματικής αλλαγής. Εφαρμογή στρατηγικών του τύπου adaptive mitigation στη διαχείριση της κλιματικής μεταβολής σε αστικές περιοχές: Sunscreening: Αύξηση της λευκαύγειας της αστικής επιφάνειας και του αστικού πρασίνου. Greenbelting: Προστασία/αύξηση των περι-αστικών δασών σε περιφερειακή κλίμακα ή/και καλλιέργειες που συμβάλλιυν στην αύξηση της εξατμισοδιαπνοής. Carboncooling: Αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας σε κτίρια και μεταφορές για τη μείωση των εκπομπών άνθρακα. 4
London. Yearly mean daytime Latent Heat Flux (W/m 2 ). Base Αύξηση της λευκαύγειας των αστικών περιοχών κατά 0.1: Επίδραση στο ισοζύγιο ακτινοβολίας (radiative forcing): -4.4x10-2 W/m 2. Ισοδύναμη αντιστάθμιση εκπομπών ~ 44 Gt CO 2 (16 m 2 cool roof area to offset 1 ton mitted CO 2 and 26 m 2 paved area to offset 1 ton mitted CO 2 ). Εκτιμώντας κόστος ~ $25/tone CO 2 κέρδος $ 1.100 billion. Alternative 1 Alternative 2 Alternative 3 5
Η δορυφορική τηλεπισκόπηση συγκεντρώνει επιστήμονες προερχόμενους από πολλά και διαφορετικά πεδία. Η Φυσική προσφέρει το πλήρες υπόβαθρο για την κατανόηση της λειτουργίας των συστημάτων τηλεπισκόπησης. Αποτελεί σημαντικό πειραματικό εργαλείο για: την εξαγωγή χωροχρονικών κατανομών γεωφυσικών παραμέτρων σε διάφορες κλίμακες, την παραμετροποίηση μοντέλων προσομοίωσης της δυναμικής του φυσικού συστήματος, την επαλήθευση θεωρητικών προβλέψεων και τον έλεγχο επιστημονικών υποθέσεων. cos cos cos z sin sin z cos( a a ) s s s Ανάγκη για ανάπτυξη υψηλής διακριτικής ικανότητας, διπλής χρήσης δορυφορικών συστημάτων (οπτικών και radar). Η καταγραφή σε όλες τις περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και το μεγάλο εύρος των εφαρμογών της, αναμένεται να ενισχύσουν σημαντικά το ρόλο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης. Η αυξανόμενη ανάγκη εξειδικευμένων αναλυτών για την εξαγωγή επιστημονικής πληροφορίας είναι δεδομένη. Αναλυτές οι οποίοι θα έχουν παράλληλα την απαιτούμενη γνώση για την πληρέστερη κατανόηση του φυσικού συστήματος, θα έχουν συγκριτικό πλεονέκτημα. 6