Accurately estimating local water temperature from remotely sensed satellite sea surface temperature: A near real-time monitoring tool for marine protected areas

2014 ◽  
Vol 96 ◽  
pp. 73-81 ◽  
Author(s):  
Jaala Baldock ◽  
Kevin P. Bancroft ◽  
Matthew Williams ◽  
George Shedrawi ◽  
Stuart Field
Keyword(s):  
Surface Temperature ◽  
Sea Surface Temperature ◽  
Water Temperature ◽  
Protected Areas ◽  
Real Time ◽  
Marine Protected Areas ◽  
Sea Surface ◽  
Real Time Monitoring ◽  
Monitoring Tool ◽  
Local Water

Υπολογιστική διερεύνηση ροϊκού πεδίου τεχνητών υφάλων με παράλληλη διερεύνηση της θαλάσσιας θερμοκρασίας στην παράκτια ζώνη από in-situ και δορυφορικές μετρήσεις

2020 ◽  
Author(s):  
Δημήτριος Ανδρουλάκης
Keyword(s):  
Surface Temperature ◽  
Sea Surface Temperature ◽  
Protected Areas ◽  
Marine Protected Areas ◽  
Sea Surface ◽  
Wake Region

Η παράκτια ζώνη προσφέρει ζωτικής σημασίας πεδίο ανθρώπινων δραστηριοτήτων εξυπηρετώντας πλήθος διαδραστικών με το περιβάλλον πρακτικών, όπως, την εξασφάλιση τροφής μέσω αλιευμάτων, την παροχή διόδων εμπορικών και πολιτισμικών συναλλαγών μέχρι και την πρόσφατη εκμετάλλευση της για λόγους αναψυχής. Στα ούτως ή άλλως έντονα φυσικά φαινόμενα που χαρακτηρίζουν την παράκτια ζώνη, καθώς αποτελεί τον χώρο του θαλάσσιου περιβάλλοντος που έρχεται σε άμεση επαφή με την χέρσο, προστίθενται έντονα τις τελευταίες δεκαετίες και οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Μία από αυτές τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες που επιβαρύνουν την παράκτια ζώνη, αποτελεί και η πρόσφατη ανάπτυξη της κατάδυσης αναψυχής και του καταδυτικού τουρισμού. Ως μέτρο αντιμετώπισης του παραπάνω προβλήματος αλλά και σαν πρόταση αειφόρου ανάπτυξης της παράκτιας ζώνης, αναπτύχθηκε η Τεχνολογία Τεχνητών-Υφάλων-ΕΛΚΕΘΕTM. Αυτοί οι τεχνητοί ύφαλοι (ΤΥ) προσβλέπουν στην κατασκευή ενδιαιτημάτων που μιμούνται αισθητικά τα τοπικά φυσικά ενδιαιτήματα (εν προκειμένω, τον φυσικό πετρώδη Μεσογειακό βράχο/ύφαλο) και λειτουργούν ως πόλος έλξης θαλάσσιων οργανισμών, με στόχο την προσέλκυση δυτών αναψυχής. Αποσυμφορώντας, κατ’ αυτό τον τρόπο, περιοχές φυσικού ενδιαφέροντος ή/και θαλάσσιες προστατευμένες περιοχές (Marine Protected Areas-MPAs) με την δημιουργία καταδυτικών περιοχών/πάρκων σε κοντινές τους περιοχές. Την πόντιση 12 τέτοιων μονάδων ΤΥ στο Υποθαλάσσιο Βιοτεχνολογικό Πάρκο Κρήτης (ΥΒΠΚ) το 2015, ακολούθησε η παρακολούθηση και αξιολόγηση τους. Μέρος αυτής της διαδικασίας αποτελεί και η παρούσα διερεύνηση προς εξακρίβωση εάν η Υπολογιστική Ρευστοδυναμική αποτελεί κατάλληλο εργαλείο σχεδιασμού και αξιολόγησης ΤΥ. Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά που υπαγορεύουν την λειτουργικότητα, συνεπώς και την επιτυχία, της εγκατάστασης ΤΥ θεωρείται το ροϊκό τους πεδίο και η αλληλεπίδραση τους με τα θαλάσσια ρεύματα. Η εκτροπή της προσπίπτουσας σε έναν ΤΥ ροής, είναι αυτό που του προσδίδει τα επιθυμητά χαρακτηριστικά της ανοδικής (upwelling) ανάντη ροής και την δημιουργία της κατάντη ζώνης σκίασης (wake region). Έτσι εξασφαλίζεται η επαναιώρηση του ιζήματος και των θρεπτικών συστατικών του πυθμένα, για να ευδοκιμήσει η ύπαρξη στατικών επικαθήμενων και κινητικών βενθικών οργανισμών στους υφάλους. Αυτοί οι οργανισμοί θα προσελκύσουν μεγαλύτερους οργανισμούς (ψάρια κ.α.), οι οποίοι εκμεταλλευόμενοι την wake region κατάντη ενός TY (ζώνη με τιμές ταχύτητας ροής < 0.35 m/s) θα συναθροιστούν, για να ξεκουραστούν/προφυλαχθούν από τα θαλάσσια ρεύματα και τους μεγαλύτερους θηρευτές ή για να βρουν καταφύγια για εποίκηση και αναπαραγωγή. Στην παρούσα μελέτη, τα τρισδιάστατα σαρωμένα πλέγματα των ΤΥ υπόκεινται σε υπολογιστικές προσομοιώσεις και αποτυπώνονται όλα τα επιθυμητά ροϊκά τους χαρακτηριστικά. Παρόλο που η διαστασιολόγηση των προσομοιώσεων δεν είναι υπό κλίμακα και οι συγκεκριμένοι ΤΥ είναι πολύπλοκες κατασκευές μορφολογικά, τα αποτελέσματα είναι αντίστοιχα με αυτά προηγούμενων υπό κλίμακα μελετών που περιλαμβάνουν ΤΥ απλούστερης γεωμετρίας (π.χ. κύβους). Η Θαλάσσια Επιφανειακή Θερμοκρασία (Sea Surface Temperature - SST), συμπεριλαμβανομένης και αυτής της παράκτιας ζώνης, θεωρείται ζωτικής σημασίας παράμετρος του κλιματικού συστήματος. Η SST ελέγχει σε μεγάλο βαθμό την ατμοσφαιρική απόκριση στον ωκεανό τόσο σε μετεωρολογικές όσο και σε κλιματικές χρονικές κλίμακες και ασκεί σημαντική επιρροή στις ανταλλαγές ενέργειας, ορμής και αερίων μεταξύ του ωκεανού και της ατμόσφαιρας. Υπ’ αυτό το πρίσμα, στην παρούσα Διατριβή, έγινε μία σύγκριση μετρήσεων SST από τους δορυφόρους Aqua και Terra της NASA, με μετρήσεις από in situ όργανα που έχουν εγκατασταθεί στο ΥΒΠΚ, για να διερευνηθεί η καταλληλότητα μιας τέτοιας in situ χρονοσειράς προς έλεγχο (validation) δορυφορικών μετρήσεων. Για να επιτευχθεί ασφαλώς κάτι τέτοιο, υποδομές όπως αυτές του ΥΒΠΚ, με την βελτίωση τόσο της ακρίβειας όσο και του υπολογισμού της αβεβαιότητας των μετρήσεων τους, πρέπει να δημιουργηθούν και να διασφαλιστεί η απρόσκοπτη και συνεχής λειτουργία τους. Επιπλέον, μελετάται η επίδραση της χέρσου στην ποιότητα και την ακρίβεια των δορυφορικών τιμών SST μέσω της σύγκρισης δυο γειτονικών κελιών μέτρησης των δορυφόρων. Με την παρούσα παράλληλη διερεύνηση της Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής και της θερμοκρασιακής παρακολούθησης καταδεικνύεται η προτεινόμενη μεθοδολογία για αντίστοιχες παράκτιες, και όχι μόνο, εφαρμογές. Πιο συγκεκριμένα, η θερμοκρασία και τα υποθαλάσσια ρεύματα χαρακτηρίζονται ως βασικές φυσικές παράμετροι που μπορεί να καθορίσουν τα λειτουργικά χαρακτηριστικά τεχνητών υφάλων. Συνεπώς, η παρακολούθηση αυτών των φυσικών παραμέτρων πρέπει να εφαρμόζεται τόσο κατά την λειτουργία αντίστοιχων ποντισμένων κατασκευών (προς αξιολόγηση τους), όσο και προηγούμενα δεδομένα παρακολουθήσεων πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψη στο σχεδιασμό των κατασκευών. Συγκρίνοντας δορυφορικά δεδομένα με αντίστοιχα in-situ, στην παρούσα Διατριβή και για την συγκεκριμένη περιοχή μελέτης, βάσει της ταύτισης των συγκριτικών τους στατιστικών θα μπορούν πλέον να χρησιμοποιούνται δορυφορικές χρονοσειρές προγενέστερες της εγκατάστασης των in-situ αισθητήρων με στόχο μία πιο διευρυμένη αποτύπωση των τοπικών φυσικών χαρακτηριστικών. Ή ακόμα να γίνει χρήση δορυφορικών χρονοσειρών για την εκτίμηση επιθυμητών φυσικών παραμέτρων και σε άλλες υποψήφιες παρόμοιες παράκτιες περιοχές εγκατάστασης αντίστοιχων κατασκευών όπου δεν υπάρχουν in-situ χρονοσειρές. Τελικά, αυτή η παρακολούθηση/εκτίμηση των τοπικών φυσικών παραμέτρων είναι που θα επιτρέψει στην αειφόρο σχεδίαση παράκτιων έργων υποδομής, συνυπολογίζοντας τις κατά τόπους γεωμορφολογικές και φυσικές/περιβαλλοντικές ιδιαιτερότητες και μεταβολές, ώστε να συντείνουν αμοιβαία στην Ολιστική Διαχείριση της Παράκτιας Ζώνης μίας περιοχής.

Results of Monitoring of Temperature Conditions of Migration and Fishing of the Azov Khamsa

2020 ◽  
pp. 71-77
Author(s):  
Boris N. Panov ◽  
Elena O. Spiridonova ◽  
Michail M. Pyatinskiy ◽  
Aleksandr S. Arutyunyan
Keyword(s):  
Surface Temperature ◽  
Sea Surface Temperature ◽  
Water Temperature ◽  
Black Sea ◽  
Sea Surface ◽  
The Black Sea ◽  
Sea Of Azov ◽  
The Sea Of Azov ◽  
Kerch Strait ◽  
Flood Zone

The paper presents the results of monitoring the process of migration and fishing of the Azov khamsa in April-May and October-November, 2019. The research used daily maps of sea surface temperature (SST) of the Black and Azov seas, built in the hydrometeorological Center of Russia according to NCDC/NOAA (Operational module Yessim - hmc.meteorf.ru/sea/black/sst/sst_black.htm) and daily fishing information of the Center for Monitoring of Fisheries and Communications. It is shown that in the spring, khamsa clusters begin to disperse and move to feeding places after the water temperature reaches 11 °C, and at a water temperature of 14-15 °C, the fish becomes much more mobile and the clusters finally disperse. In autumn, the Azov khamsa began to concentrate in the pre-flood zone of the Sea of Azov at an average SST of 16-17 °C, with a SST of 14-16 °C, the khamsa went out into the Kerch Strait. The active output of the khamsa into the Black Sea began at the SST of the pre-flood zone of 15 °C and almost stopped at the SST of about 13 °C. The average SST in the Kerch Strait dropped to 11 °C these days.

scholarly journals FEASIBILITY STUDY OF LANDSAT-8 IMAGERY FOR RETRIEVING SEA SURFACE TEMPERATURE (CASE STUDY PERSIAN GULF)

2016 ◽  
Vol XLI-B8 ◽  
pp. 1107-1110
Author(s):  
F. Bayat ◽  
M. Hasanlou
Keyword(s):  
Surface Temperature ◽  
Sea Surface Temperature ◽  
Real Time ◽  
Spatial Resolution ◽  
Persian Gulf ◽  
High Spatial Resolution ◽  
Sea Surface ◽  
Landsat 8 ◽  
Spectral Bands ◽  
Sst Retrieval

Sea surface temperature (SST) is one of the critical parameters in marine meteorology and oceanography. The SST datasets are incorporated as conditions for ocean and atmosphere models. The SST needs to be investigated for various scientific phenomenon such as salinity, potential fishing zone, sea level rise, upwelling, eddies, cyclone predictions. On the other hands, high spatial resolution SST maps can illustrate eddies and sea surface currents. Also, near real time producing of SST map is suitable for weather forecasting and fishery applications. Therefore satellite remote sensing with wide coverage of data acquisition capability can use as real time tools for producing SST dataset. Satellite sensor such as AVHRR, MODIS and SeaWIFS are capable of extracting brightness values at different thermal spectral bands. These brightness temperatures are the sole input for the SST retrieval algorithms. Recently, Landsat-8 successfully launched and accessible with two instruments on-board: (1) the Operational Land Imager (OLI) with nine spectral bands in the visual, near infrared, and the shortwave infrared spectral regions; and (2) the Thermal Infrared Sensor (TIRS) with two spectral bands in the long wavelength infrared. The two TIRS bands were selected to enable the atmospheric correction of the thermal data using a split window algorithm (SWA). The TIRS instrument is one of the major payloads aboard this satellite which can observe the sea surface by using the split-window thermal infrared channels (CH10: 10.6 μm to 11.2 μm; CH11: 11.5 μm to 12.5 μm) at a resolution of 30 m. The TIRS sensors have three main advantages comparing with other previous sensors. First, the TIRS has two thermal bands in the atmospheric window that provide a new SST retrieval opportunity using the widely used split-window (SW) algorithm rather than the single channel method. Second, the spectral filters of TIRS two bands present narrower bandwidth than that of the thermal band on board on previous Landsat sensors. Third, TIRS is one of the best space born and high spatial resolution with 30&thinsp;m. in this regards, Landsat-8 can use the Split-Window (SW) algorithm for retrieving SST dataset. Although several SWs have been developed to use with other sensors, some adaptations are required in order to implement them for the TIRS spectral bands. Therefore, the objective of this paper is to develop a SW, adapted for use with Landsat-8 TIRS data, along with its accuracy assessment. In this research, that has been done for modelling SST using thermal Landsat 8-imagery of the Persian Gulf. Therefore, by incorporating contemporary in situ data and SST map estimated from other sensors like MODIS, we examine our proposed method with coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) on check point to model SST retrieval for Landsat-8 imagery. Extracted results for implementing different SW's clearly shows superiority of utilized method by R<sup>2</sup>&thinsp;=&thinsp;0.95 and RMSE&thinsp;=&thinsp;0.24.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document