Μελέτη οπτικού πάχους αερολυμάτων με τη χρήση μεθόδων γεωπληροφορικής, με δεδομένα του CALIOP

Abstract

Τα ατμοσφαιρικά αερολύματα, τόσο φυσικά όσο και ανθρωπογενή, επηρεάζουν το ενεργειακό ισοζύγιο του συστήματος της Γης-ατμόσφαιρας και μπορούν να συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή μέσω των άμεσων, έμμεσων και ημι-άμεσων επιδράσεών τους. Τα αποτελέσματα των αερολυμάτων καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τις οπτικές τους ιδιότητες. Μία από τις σημαντικότερες οπτικές ιδιότητες είναι το οπτικό πάχος των αερολυμάτων (AOD). Στην παρούσα εργασία παρουσιάζουμε μια παγκόσμια τρισδιάστατη κλιματολογία του ΑΟD σε χωρική ανάλυση 2,5⁰ x 2,5⁰ και κατακόρυφη ανάλυση 500 m. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν αφορούν CALIOP Level 2 Version 4.10 profile product, τόσο κατά τη διάρκεια της ημέρας όσο και της νύχτας, για περίοδο 11 ετών (2007-2017). Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν σημαντική χωρική μεταβλητότητα, με μεγαλύτερο τιμές AOD να καταγράφονται στο βόρειο από ό, τι το νότιο ημισφαίριο και πάνω από το έδαφος σε σύγκριση με τους ωκεανούς. Σε μέσο ετήσιο επίπεδο παρατηρείται μεγαλύτερες τιμές AOD (έως 0,79) πάνω από την Ανατολική Ασία, την Αραβική Χερσόνησο και τη Σαχάρα και την Ινδική Υποήπειρο. Μεγάλο AOD καταγράφεται επίσης πάνω από θαλάσσιες περιοχές, όπου μεταφέρονται ηπειρωτικά αερολύματα (κυρίως σκόνη), όπως στον τροπικό Βόρειο Ατλαντικό Ωκεανό και την Αραβική Θάλασσα. Σε παγκόσμια κλίμακα, το μέσο ετήσιο AOD είναι 0,13, εκ των οποίων το 51% αποδίδεται σε σωματίδια σκόνης, σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης του CALIOP. Στο Βόρειο Ημισφαίριο, ο ετήσιος μέσος όρος είναι 0,16 (σκόνη 63%) και στο Νότιο Ημισφαίριο είναι 0,10 (σκόνη 32%), γεγονός που υποδηλώνει ισχυρή δια-ημισφαιρική ασυμμετρία. Θεωρούμε ως "σκόνη" τους τύπους αερολυμάτων του CALIOP που ταξινομούνται ως «σκόνη (dust)», «σκόνη με ρύπανση (polluted dust)» και «σκόνη με θαλάσσια αερολύματα (dusty marine)». Ακόμη, σημαντική είναι και η εποχιακή διακύμανση, με γενικά μεγαλύτερο φορτίο αερολύματος κατά την άνοιξη και το καλοκαίρι, σε σύγκριση με το φθινόπωρο και το χειμώνα. Επιπροσθέτως, σημαντικές διαφορές στο εύρος και τα πρότυπα της εποχιακής μεταβλητότητας παρατηρούνται ανάλογα με την περιοχή. Ο κύριος όγκος του φορτίου των αερολυμάτων περιορίζεται κυρίως στο οριακό ατμοσφαιρικό στρώμα. Ωστόσο, σε περιοχές με σημαντικές πηγές αερολυμάτων, όπως η Σαχάρα και οι Αραβικές Έρημοι, η Ινδία και η Ανατολική Ασία παρατηρούμε μια μεγάλη κατακόρυφη έκταση του στρώματος των αερολυμάτων, με σχετικά μεγάλο AOD, μέχρι το ύψος των 6 χλμ. Αναλύονται επίσης οι παγκόσμιες τάσεις μεταβολής του AOD. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν μια στατιστικά σημαντική τάση αύξησης (έως 0,17 ανά δεκαετία) στην Ινδία. Στατιστικά σημαντικά ισχυρές πτωτικές τάσεις (μέχρι 0,38 ανά δεκαετία) καταγράφονται στην Ανατολική Ασία και την Αραβική Χερσόνησο. Μικρότερες, αν και στατιστικά σημαντικές, πτωτικές τάσεις καταγράφονται επίσης στην Ευρώπη, στις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες και σε περιοχές της Νότιας Αμερικής.