Ανάλυση της χωροχρονικής κατανομής επιφανειακής θερμοκρασίας της θάλασσας στο Αιγαίο πέλαγος με τη χρήση δεδομένων του αισθητήρα Modis Aqua

Abstract

Με το πέρασμα των ετών και με την εξέλιξη της επιστήμης της Ωκεανογραφίας κρίθηκε αναγκαία η ταυτόχρονη παρακολούθηση των φαινομένων και των συνθηκών του ωκεανού για ευρείες περιοχές μελέτης και για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η Τηλεπισκόπηση είναι αρκετά διαδεδομένη στην επιστήμη της Ωκεανογραφίας για τη μελέτη ενός φαινομένου σε ευρείες περιοχές μελέτης και για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ένα από τα θαλάσσια φαινόμενα που μελετώνται με τη βοήθεια της Τηλεπισκόπησης είναι η Επιφανειακή Θερμοκρασία της Θάλασσας (ΕΘΘ), η οποία αποτελεί σημαντικό παράγοντα στην εξέλιξη μίας πληθώρας περιβαλλοντικών μελετών όπως: α) η μελέτη των κλιματικών αλλαγών, β) η μελέτη της μεταβολής των κυρίαρχων προτύπων της ωκεάνιας κυκλοφορίας, γ) η εύρεση σημειακών πηγών ρύπανσης, δ) η εύρεση θερμών πηγών ε) η διαχείριση των ιχθυοαποθεμάτων, στ) η μελέτη αναβλύσεων (upwelling) και καταβυθίσεων (down-welling) υδάτινων μαζών κ.ά. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η χωροχρονική διακύμανση της ΕΘΘ στο Αιγαίο πέλαγος. Η μελέτη της χωροχρονικής διακύμανσης πραγματοποιήθηκε σε μία χρονοσειρά μέσων μηνιαίων εικόνων ΕΘΘ. Οι μέσες μηνιαίες τιμές ΕΘΘ προήλθαν από τη σύνθεση ημερήσιων δορυφορικών εικόνων ΕΘΘ του αισθητήρα Modis/ Aqua. Συγκεκριμένα, για το έτος 2010 χρησιμοποιήθηκαν 163 δορυφορικές εικόνες και για τα έτη 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004 και 2003 χρησιμοποιήθηκαν οι 147, 181, 172, 172, 165, 151 και 172 δορυφορικές εικόνες αντίστοιχα. Τα αρχικά δεδομένα του αισθητήρα Modis / Aqua, που χρησιμοποιήθηκαν, ήταν επιπέδου 2 και παρέχονται δωρεάν από τη NASA στην επίσημη ιστοσελίδα της. Το αποτέλεσμα της σύνθεσης των ημερήσιων δορυφορικών εικόνων σε μηνιαίες ήταν: 96 μηνιαίες εικόνες ΕΘΘ, στις οποίες μελετήθηκε η χωροχρονική διακύμανση της ΕΘΘ με τη χρήση της Ανάλυσης Εμπειρικής Ορθογώνιας Συνάρτησης (ΑΕΟΣ). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από ΑΕΟΣ ήταν δύο κύριες τάσεις. Η πρώτη κύρια τάση εμφανίζει τη μεταβολή της ΕΘΘ από βορρά προς νότο, πιθανότατα εξαιτίας της διακύμανσης των μετεωρολογικών συνθηκών της ατμόσφαιρας. Η δεύτερη κύρια τάση εμφανίζει τη μεταβολή της ΕΘΘ από ανατολή προς δύση, πιθανότατα εξαιτίας των ετήσιων ανέμων (μελτέμια) που φυσούν στην περιοχή.

The progress of science in oceanography has led to the necessity for a simultaneous observation of extensive oceanic regions, as well, over a long time period. During the last decades Remote Sensing has been widely used in the field and in a variety of environmental studies. One of the most frequently requested data products is Sea Surface Temperature (SST). SST represents a critical factor in several environmental studies such as: (a) the study of prevailing climatological conditions, (b) the detection of heat fluxes, (c) the study of general water circulation patterns, (d) the detection of ocean thermal front features, (e) the study of eutrophication, (f) the detection of point source pollution, (g) fisheries management and (h) the study of oceanic upwelling and down-welling processes. In this project, the monthly variation of the spatial and temporal distribution of SST is studied, over the domain of 32.4852/ 18.6343 SW and 42.7557/ 31.4522 NE. In particular, the study area includes the Aegean Sea of Greece. A set of daily SST composite images from the Aqua/-MODIS sensor was used to produce the distribution of monthly mean SST during the period 2003 - 2010. The monthly composites were constructed from daily satellites images. 163 daily satellite images were used for the year 2010 147, 181, 172, 172, 165, 151 and 172 images were used for the years 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004 and 2003, respectively. The images can in the form of Level 2 data, and are provided freely in NASA’s website. As result of the previous procedure, 96 mean monthly SST images were created, which were subsequently used to describe the spatial and temporal variability of the general hydrological circulation in the study area. An Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis was performed on the produced images over the Aegean Sea during the period 2003 - 2010. The analysis reconstructed sea surface temperature anomalies and explored the spatial patterns of SST variability. The leading EOF mode was found to present the variation of SST from North to South due to atmospheric weather variation. The second EOF mode was found to be a dipole showing opposite variation between the eastern and the western parts of Aegean Sea due to the summer time etesians.