Estimates of the vertical distribution of desert dust and conden-sation nuclei over the Mediterranean, with the synergistic use of active and passive remote sensing techniques

Abstract

Ο πρωταρχικός στόχος αυτής της εργασίας είναι να καλύψει υπάρχοντα κενά στην αντίληψή μας σχετικά με το ρόλο της ερημικής σκόνης στις κλιματικές παραμέτρους της Μεσογείου χρησιμοποιώντας προηγμένες μεθόδους τηλεπισκόπησης. Αρχικά, η ερημική σκόνη διαχωρίζεται από τα συνολικά αερολύματα που παρέχονται από σύγχρονους δορυφορικούς αισθητήρες τηλεπισκόπησης. Το προϊόν σκόνης που παράγεται χρησιμοποιείται στην ανάπτυξη της τρισδιάστατης κατανομής του φόρτου της σκόνης πάνω από τη Μεσόγειο και τη Βόρεια Αφρική, η οποία είναι πολύ σημαντική για την επίδραση της σκόνης στην ηλιακή ακτινοβολία. Τέλος, αναπτύσσουμε κλιματολογίες των συγκεντρώσεων της σκόνης που ενεργούν ως πυρήνες παγoποίησης, για τη μελέτη της επίδρασης της σκόνης στο σχηματισμό νεφών.Η μεθοδολογία μας περιλαμβάνει τη συνέργεια παθητικών και ενεργών μετρήσεων τηλεπισκόπησης, με έμφαση στις κατακόρυφες μετρήσεις των αερολυμάτων που παρέχονται από το δορυφορικό lidar του CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations). Αρχικά, αναπτύσσουμε ένα νέο προϊόν σκόνης χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις του CALIPSO, βασιζόμενοι σε μεθοδολογίες που έχουν αναπτυχθεί στο πλαίσιο του Ευρωπαικού επίγειου δικτύου lidar EARLINET (AErosol RObotic NETwork). Ο διαχωρισμός της σκό-νης από τους άλλους τύπους αερολυμάτων γίνεται χρησιμοποιώντας τα προφίλ του συντελεστή οπισθοσκέδασης και του λόγου αποπόλωσης του CALIPSO, καθώς και τις μετρήσεις και τις μεθόδους του EARLINET. Το προϊόν αξιολογείται με μετρήσεις από το δίκτυο AERONET (AEr-osol RObotic NETwork) και συγκρίνεται με δορυφορικές παρατηρήσεις από το MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) και με κατακόρυφα προφίλ από το μοντέλο BSC-DREAM8b (Barcelona Supercomputer Center - Dust Regional Atmospheric Model). Το νέο προϊόν σκόνης χρησιμοποιείται για την παραγωγή μιας τρισδιάστατης κλιματολογίας της εξέλιξης της Σαχαριανής σκόνης πάνω από την Βόρεια Αφρική και την Ευρώπη, χρησιμοποιώντας τις δορυφορικές παρατηρήσεις του CALIPSO από το 2007 έως το 2015. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν την τρισδιάστατη εξέλιξη της σκόνης και τις εποχιακές διαδρομές της μεταφοράς της από τη Σαχάρα προς τη Μεσόγειο και την ηπειρωτική Ευρώπη. Το νέο προϊόν σκόνης είναι ελεύθερα διαθέσημο (κατόπιν αιτήσεως αλλά και από διάφορες ιστοσελίδες) και έχει ήδη χρησιμοποιηθεί από την παγκόσμια μετεωρολογική οργάνωση, την ευρωπαϊκή υπηρεσία διαστήματος και από συνεργάτες ερευνητές για την αξιολόγηση 3 μοντέλων μεταφοράς σκόνης, νέων προϊόντων από δορυφόρους πολικής και γεωστατικής τροχιάς και για την μελέτη της επίδρασης της σκόνης στο ισοζύγιο της ακτινοβολίας. Εδώ παρουσιάζονται τρία παραδείγματα τέτοιων εφαρμογών, με πρώτο (α) τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων ενός μοντέλου μεταφοράς σκόνης προκειμένου να περιγραφεί η καταιγίδα σκόνης στη Μέση Ανατο-λή και την Ανατολική Μεσόγειο συνέβει το 2015, β) την κατηγοριοποίηση αερολυμάτων από το διάστημα με σκοπό τον διαχωρισμό των αερολυμάτων ανθρωπογενούς και φυσικής προέλευσης και (γ) την αξιολόγηση διαφορετικών παραμετροποιήσεων σκόνης σε περιφερειακά κλιματικά μοντέλα. Τέλος, ανακτώνται οι κατακόρυφες κατανομές συγκέντρωσης πυρήνων παγοποίησης στην περιοχή της μελέτης. Αυτό το αποτέλεσμα παρέχει μια μοναδική ευκαιρία για μελλοντική έρευνα πάνω στον ετερογενή σχηματισμού του πάγου, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις νεφών.