Jak zmierzyć Bałtyk? Uniwersytet Gdański Instytut Oceanografii. Zakład Oceanografii Fizycznej Pracownia teledetekcji i Analizy Przestrzennej

Transkrypt

1 Jak zmierzyć Bałtyk? Uniwersytet Gdański Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Pracownia teledetekcji i Analizy Przestrzennej

2 To zależy co chcemy pomierzyć? Różne parametry fizyczne: rozmiary; temperatura; zasolenie; środowisko morza? upwelling,rozpływy Tak określonym punkcie jak i w całym morzu

3 Co te wszystkie przedmioty Jak mrówka może zmierzyć wzrost mają ze sobą wspólnego? żyrafy?

4 MSG radiometr SEVIRI

5

6 NOAA radiometr AVHRR?

7

8

9

10 MSG NOAA co15min 16 x więcej danych do 4x na dobę

11 gamma X UV podczerwone mikrofale radiowe Jak mierzymy z poziomu satelity? 10-4 nm 1nm AVHRR <mm> i mm promieniowanie widzialne 0.7mm 10cm 1km SEVIRI <mm> HRV

12 Dlaczego dzielimy obrazy na wąskie pasma satelitarne? Czy nie lepiej wykonać obraz w jednym szerokim zakresie tzw. hiperspektralny? Dzięki oknom atmosferycznym obserwacje są dokładniejsze

13 Dlaczego promieniowanie słoneczne jest tak ważne dla morza? 1. Ogrzewa wodę i w ten sposób jest jednym z czynników wywołujących prądy morskie: obserwacje temperatury morza 2. Ogrzane masy wody ogrzewają powietrze i w ten sposób wpływają na cyrkulację atmosfery i pogodę: obserwacje atmosfery 3. Promieniowanie słoneczne dostarcza glonom morskim energię potrzebną do fotosyntezy. Procesy fotosyntezy wzbogacają wodę i atmosferę w tlen wiążac jednocześnie dwutlenek węgla. Glony stanowią pokarm zwierząt morskich, a nawet człowieka. obserwacje środowiska morskiego

14 Jak mierzymy temperaturę morza

15 W praktyce do wyznaczenia temperatury morza wykorzystujemy formułę: SST=0.9960*Kanał9+ ( *(1-sec(długość geograficzna)))* (Kanał9-Kanał10) KONKURS Z NAGRODAMI PYTANIE: Czy woda we wskazanym punkcie jest ciepła czy zimna?

16 W praktyce do wyznaczenia temperatury morza wykorzystujemy formułę: SST=0.9960*Kanał9+ SST= ( *(1-sec(długość geograficzna)))* K= (Kanał9-Kanał10) C SST=276,1171 KONKURS Z NAGRODAMI * PYTANIE: 1-sec(56.22)= Czy 1-(1/cos(56.22))= woda we wskazanym punkcie jest ciepła czy zimna?

17 Jak mierzymy temperaturę morza Fakt: Obserwujemy podwyższenie średniej temperatury atmosfery przy powierzchni morza

18 Dowody:

19 Skutki: Zmiany klimatu jako pierwsze dotykają wrażliwe ekosystemy takie jak morze Bałtyckie Wzrost temperatury Zmiany systemów wodnych

20 Co najczęściej widzi satelita? Chmury Przez 2/3 roku morze jest stale przykryte chmurami Dokonując obserwacji w różnych pasmach i kombinacje między nimi możemy dokładniej określić wysokość czy rodzaj chmur Informacje o stanie i środowisku morza uzyskujemy tylko z obszarów gdzie promieniowanie słoneczne bezpośrednio dociera do morza

21 Różne pasma możemy wykorzystać do oceny wysokości chmur czyli obserwacji w trzecim wymiarze + 3D

22 Jak powstaje ten efekt? Do orientacji w przestrzeni 3D potrzebujemy parę oczu tj. osoba widząca tylko na jedno oko ma kłopoty z oceną odległości Eksperyment proszę zamknąć tylko jedno oko i próbować palcem dotknąć krawędzi ławki przed sobą Sporządzenie anaglifów polega na nałożeniu na siebie dwóch zdjęć, wykonanych z lekkim poziomym przesunięciem, odpowiadającym obrazom dla lewego i prawego oka. Dzięki czemu każde oko dostaje swój różniący się od siebie obraz. Korzystamy przy tum ze zjawiska filtrowania promieniowania o odpowiedniej długości Podobne filtry posiada nasza atmosfera

23

24 Obserwujemy kolor morza Skąd pochodzi światło na Ziemi? Dlaczego kolor jest takie ważny ze względu na obserwacje środowiska Naturalne obiekty na Ziemi świecą światłem odbitym, które pochodzi od Słońca Promieniowanie słoneczne jest potrzebne do produkcji pierwotnej morza

25 Fitoplankton - główna forma życia w wodzie, istotny składnik określający jej kolor. wytwarza ponad połowę tlenu którym oddychamy ponad 99.9% dwutlenku węgla powiązanego kiedykolwiek z materią organiczną zostało kiedyś zakumulowane przez organizmy morksie - głównie fitoplankton, dzięki czemu spoczywa teraz na dnie oceanów jest podstawą łańcucha troficznego w środowisku wodnym

26 Co jest najlepszym wskaźnikiem koloru morza? - funkcja odbicia - czyli stosunek światła wychodzącego z wody do światła wchodzącego Baltic Irish Shelf R rs R rs wavelength [nm] wavelength [nm] Baltic Irish Shelf R rs R rs wavelength [nm] wavelength [nm] Eksperyment pokazowy

27 Kolor morza może być badany z pokładów statków... ale najlepszy sposób na badanie bardzo dużych obszarów w bardzo krótkim czasie to monitoring satelitarny W ciągu jednej doby można zmierzyć kolor prawie na całym obszarze kuli ziemskiej

28 Morze Bałtyckie

29 Morze Bałtyckie Wiedza o zjawiskach lodowych uzyskiwana dzięki technikom satelitarnym ma duże zastosowanie praktyczne umożliwiając: uzyskanie natychmiastowej informacji, gdzie występuje zlodzenie, czy występuje kra lodowa i jak się przemieszcza, podniesienie bezpieczeństwa nawigacji na morzu, oszczędność czasu pracy podczas wytyczania tras statków, duże znaczenie dla transportu morskiego, utrzymanie przepustowości tras, planowanie pracy lodołamaczy, zapewnienie bezpieczeństwa, ciągłości i optymalizację działania portów

30 Zmiany temperatury powierzchni morza (SST) w C (luty)

31 , 11:32 GMT, NOAA , 1:26 GMT, NOAA ,7:03 GMT, NOAA , 11:21 GMT, NOAA , 13:01 GMT, NOAA , 1:14 GMT, NOAA , 11:10 GMT, NOAA , 12:50 GMT, NOAA , 1:03 GMT, NOAA 14 Temperatura powierzchni morza [ C] Skala dla zdjęć nocnych , 11:00 GMT, NOAA Skala dla zdjęć dziennych

32 Obserwujemy zmiany globalne?

33 Upwelling Obserwjemy zmiany środowiska morskiego zjawisko wynoszenia wód głębinowych, zwykle z głębokości poniżej termokliny opadanie powierzchniowych warstw wód ku głębinom Downwelling

34 Przyczyna Upwellingi generowane są przez wiatry wiejące wzdłuż brzegu, które zgodnie z teorią Ekmana, powodują odpływanie wody powierzchniowej i zastępowanie jej wodami z niższych warstw. Efekt Coriolisa Wiatr Transport Ekmana Na półkuli północnej zjawisko to zachodzi gdy ląd znajduje się po lewej stronie prądu, na półkuli południowej - po prawej.

35 Temperatura powierzchni morza SST Identyfikacja

36 Wesoła rodzina Upwellingów Równikowy Sezonowy Przybrzeżny

37 Przybrzeżny Rozkład temperatury powierzchniowej -faza formowania się upwellingu Batymetria brzegu południowego Bałtyku Upwelling w fazie zaawansowanej

38 Forma Hel Łeba Kołobrzeg Mean ±Std.dev. Min.-Max. 0.2 Mean ±Std.dev. Min.-Max Deviation from Distance [km] Mean ±Std.dev. Min.-Max. Deviation from the background tempera Distance [km] Deviation from the background tempera Distance [km]

39 Obserwacje satelitarne Bałtyku Upwelling wyznaczony na podstawie SST i średniej koncentracji chlorofilu

40 Obserwacje satelitarne Bałtyku Koncentracja chlorofilu w rejonie upwellingu

41 Wpływ na ekosystem Zimne, bogate w składniki pokarmowe wody głębinowe sprawiają że wody na powierzchni oceanu odznaczają się najczęściej bardzo dużą produktywnością biologiczną.

42 Zakwity toksycznych sinic

43 Rzeki i jeziora

44 Jak samodzielnie można prowadzić obserwacje satelitarne? Obecnie ze względu na bardzo dużą ilość informacji wielkie rządowe organizacje są otwarte na pomoc osób prywatnych: Można pobrać dane, urządzenia do ich obsługi i