Εκτίμηση της επίδρασης των αιωρούμενων σωματιδίων στο ενεργειακό ισοζύγιο του συστήματος ατμόσφαιρα-γη

• Κύριος συγγραφέας: Λογοθέτης, Σταύρος-Ανδρέας
• Άλλοι συγγραφείς: Καζαντζίδης, Ανδρέας
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Αιωρούμενα σωματίδια; Ενεργειακό ισοζύγιο; Ηλιακή ακτινοβολία; Οπτικές ιδιότητες; Aerosols; Radiative forcing; Solar radiation; Optical properties

Στη παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση των αιωρούμενων σωματιδίων στο ενεργειακό ισοζύγιο του συστήματος Ατμόσφαιρα-Γη. Για την αναλυτικότερη μελέτη, εφαρμόσθηκε μια μέθοδος κατηγοριοποίησης των σωματιδίων και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε ανάλυση για το Radiative Forcing (ΔFlevel) και Radiative Forcing Efficiency (ΔFeff,level) σε κάθε περιοχή και τύπο σωματιδίων(ΔFlevel,type). Ειδικότερα, στις περιοχές της Κεντρικής, Ανατολικής και Νότιας Ευρώπης οι επικρατέστεροι τύποι αιωρούμενων σωματιδίων είναι τα λεπτόκοκκα μη απορροφητικά σωματίδια (sulphates, nitrate) και τα λεπτόκοκκα απορροφητικά (soot), κάτι το οποίο συνδέεται με την έντονη αστικοποίηση και βιομηχανοποίηση των περιοχών που περιλαμβάνονται οι σταθμοί. Επιπρόσθετα, στις περιοχές της Μέσης Ανατολής και Βόρειας Αφρικής, τον Ατλαντικό και την Αραβική Χερσόνησo, οι επικρατέστεροι τύποι σωματιδίων είναι τα χονδρόκοκκα και αναμειγμένα απορροφητικά σωματίδια, κάτι το οποίο συνδέεται με την σκόνη που προέρχεται από την έρημο Σαχάρα και τις ερήμους στην Αραβική Χερσόνησο αλλά και από τις συγκεντρώσεις λεπτόκοκκων απορροφητικών σωματιδίων λόγω των καύσεων βιομάζας στις περιοχές που βρίσκονται οι σταθμοί. Εν συνεχεία, για τη μελέτη της επίδρασης κάθε τύπου αιωρούμενων σωματιδίων στην αλλαγή του ενεργειακού ισοζυγίου, για τον λόγο αυτό αναλύθηκε το Radiative Forcing (RF) και το Radiative Forcing Efficiency (RFE) για κάθε σταθμό και κατηγορία σωματιδίων τη χρονική περίοδο 2008-2017. Αρχικά, το μεγαλύτερο ποσοστό χονδρόκοκκων απορροφητικών σωματιδίων (99.15%, κατηγορία VII), παρουσιάζεται στο σταθμό, στη πόλη (όαση) Ταμανρασσέτ στην Αλγερία. Ειδικότερα, έχει τιμές ΔFeff,BOA=-140±32 W/m2 και ΔFeff,TOA=-42±19 W/m2 (FMF500nm=0.21±0.05, AOD500nm=0.64±0.25, SSA440nm=0.89±0.04) και ΔFBOA=-87±28 W/m2 και ΔFTOA=-29±12 W/m2, όσον αφορά το τύπο σωματιδίων παρουσιάζει τιμές ΔFBOA,typeVII=-86±29 W/m2 και ΔFTOA,typeVII =-26±14 W/m2. Κατόπιν, το μεγαλύτερο ποσοστό ελαφρώς λεπτόκοκκων σωματιδίων (52.28%, κατηγορία ΙΙΙ), προβάλλεται στο σταθμό, της Αθήνας, πρωτεύουσας της Ελλάδας. Συγκεκριμένα, έχει τιμές ΔFeff,BOA=-149±23 W/m2 και ΔFeff,TOA=-53±13 W/m2 (FMF500nm=0.74±0.28, AOD500nm=0.41±0.08, SSA440nm=0.92±0.03) και ΔFBOA=-55±10 W/m2 και ΔFTOA=-20±7 W/m2, όσον αφορά το τύπο σωματιδίων παρουσιάζει τιμές ΔFBOA,typeΙII=-52±8 W/m2 και ΔFTOA,typeΙII =-13±3 W/m2. Επίσης, το μεγαλύτερο ποσοστό λεπτόκοκκων μη απορροφητικών σωματιδίων (75.85%, κατηγορία IV), εμφανίζεται στη Μόντενα, πόλη στη Βορειοδυτική Ιταλία. Αναλυτικά, έχει τιμές ΔFeff,BOA=-122±19 W/m2 και ΔFeff,TOA=-67±9 W/m2 (FMF500nm=0.89±0.16, AOD500nm=0.46±0.12, SSA440nm=0.97±0.02) και ΔFBOA=-49±10 W/m2 και ΔFTOA=-27±7 W/m2, όσον αφορά το τύπο σωματιδίων παρουσιάζει τιμές ΔFBOA,typeΙII=-47±9 W/m2 και ΔFTOA,typeΙII =-27±5 W/m2. Ολοκληρώνοντας, ο σταθμός με την υψηλότερη μεταβλητότητα στα ποσοστά των κατηγοριών είναι στο Κάιρο, πρωτεύουσα της Αιγύπτου. Συγκεκριμένα, παρουσιάζει ποσοστό 3.8, 7.65 και 17.39% για τα υψηλά (κατηγορία I), μερικώς (κατηγορία II) και ασθενώς (κατηγορία III) απορροφητικά λεπτόκοκκα σωματίδια, αντίστοιχα. Παράλληλα, παρουσιάζει ποσοστό 23.74 και 25.84% στα αναμειγμένα (κατηγορία V), χονδρόκοκκα (κατηγορία VII) απορροφητικά, αντίστοιχα. Συνοψίζοντας, θα ήταν παράλειψη αν δεν αναφερόμασταν και στη κατηγορία ‘others’ που παρουσιάζει ποσοστό 18.75%. Αναλυτικότερα, έχει τιμές ΔFeff,BOA=-166±34 W/m2 και ΔFeff,TOA=-58±13 W/m2 (FMF500nm=0.57±0.22, AOD500nm=0.54±0.23, SSA440nm=0.89±0.04) και ΔFBOA=-79±26 W/m2 και ΔFTOA=-28±12 W/m2, όσον αφορά το τύπο σωματιδίων παρουσιάζει τιμές ΔFBOA,typeI=-103±42 W/m2, ΔFBOA,typeΙI=-82±32 W/m2, ΔFBOA,typeΙII=-73±34 W/m2 , ΔFBOA,typeV=-64±15 W/m2 , ΔFBOA,typeVII=-72±14 W/m2 και ΔFBOA,typeIX=-63±11 W/m2, και ΔFTOA,typeI =-15±6 W/m2, ΔFTOA,typeΙI =-21±9 W/m2, ΔFTOA,typeΙII =-26±8 W/m2, ΔFTOA,typeV =-25±7 W/m2, ΔFTOA,typeVII =-36±14 W/m2 και ΔFTOA,typeIX =-27±11 W/m2. Είναι απαραίτητο να επισημανθεί, ότι παρουσιάζονται υψηλές αβεβαιότητες στον υπολογισμό των τιμών του RF και RFE για τα αιωρούμενα σωματίδια. Αβίαστα, λοιπόν, συνάγεται το συμπέρασμα ότι αποτελεί αδήριτη ανάγκη η μελέτη των ιδιοτήτων που απαιτούνται για την εκτίμηση του RF, με αποτέλεσμα την μείωση του μέτρου των αβεβαιοτήτων του. Τέλος, αφενός τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας αναμένεται να οδηγήσουν στη καλύτερη κατανόηση του κλίματος κάθε περιοχής και αφετέρου στην αξιοποίηση των αποτελεσμάτων, για την επαλήθευση δορυφορικών δεδομένων, την βελτίωση μοντέλων και την βελτίωση των αλγορίθμων που εφαρμόζονται κατά την τηλεπισκόπηση (remote sensing), στο μέλλον.