Download - Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Transcript
Page 1: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και

αλατότητα στην Ανατολική Μεσόγειο, Λεκάνη της Λεβαντίνης

Σαμουήλ-Rhoads Γ.1, Ζωδιάτης Γ.1, Ιωνά Σ.2, Hayes D.1, Γεωργίου Γ.1, Κονναρής Γ.1, Νικολαΐδης Μ.1

1Ωκεανογραφικό Κέντρο, Πανεπιστήμιο Κύπρου, Τ.Θ. 20537, 1678 Λευκωσία, Κύπρος2Ελληνικό Εθνικό Κέντρο Ωκεανογραφικών Δεδομένων, Ελ.Κε.Θ.Ε, Ελλάδα

Page 2: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

IPCC 2007: WG1-AR4

• Παγκόσμιες αυξήσεις στις επιφανειακές θερμοκρασίες θαλάσσης:0.3ºC -1.0ºC κατά την τελευταία χιλιετία (Salinger, 2005),

• Ταχύτερη αύξηση της θερμοκρασίας εμφανίζεται τα τελευταία 30-40 χρόνια (Casey and Cornillon, 2001; Trenberth et al., 2007).

• Τοπικές αυξήσεις της επιφανειακής θερμοκρασίας θαλάσσης (ΕΘΘ) έχουν αναφερθεί και στη Μεσόγειο για κάθε μία από τις δύο λεκάνες της, τη Δυτική και την Ανατολική (Bethoux and Gentili, 1999; Samuel-Rhoads et al., in prep; Tsimplis and Rixen, 2002).

• Παρουσιάζονται αυξήσεις στη Μεσόγειο με ρυθμούς διπλάσιους σε σύγκριση με τους παγκόσμιους ωκεανούς (Samuel-Rhoads, et al., 2009; in prep; Zodiatis et al., 2010; 2011).

Page 3: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Στόχοι

• Να διερευνήσει την άνοδο στην επιφανειακή θερμοκρασία θαλάσσης (ΕΘΘ) και επιφανειακής αλατότητας στην Ανατολική Λεβαντίνη, λόγω των κλιματικών αλλαγών, τόσο με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων όσο και με in-situ μετρήσεις.

Page 4: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Πηγές Δεδομένων (1)• Συλλογή δεδομένων ΕΘΘ από τον υψηλής ευκρίνειας ραδιόμετρο του NOAA/NASA, τον

AVHRR και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία από το πρόγραμμα Pathfinder ΕΘΘ.• Παγκόσμια δεδομένα των μηνιαίων μέσων όρων στο επίπεδο 3 (L3), από την έκδοση 5.0, της

ΕΘΘ από το νυχτερινό πέρασμα του δορυφόρου (κωδικοί αριθμοί 1 και 4), με ανάλυση 4 χλμ και με πλέγμα ίσης γωνίας 8192 εικονοκυττάρων/360º από τον Ιανουάριο του 1996 μέχρι το Δεκέμβριο του 2011.

• Μηνιαία αρχεία με δεδομένα σημαιών ποιοτικού ελέγχου για την ίδια χρονική περίοδο από την ίδια πηγή.

Page 5: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Πηγές Δεδομένων (2)• Ιn-situ δεδομένα ΕΘΘ και επιφανειακών αλατοτήτων θαλάσσης (ΕΑΘ), λήφθηκαν από τη

βάση δεδομένων BYTHOS του Ωκεανογραφικού Κέντρου της Κύπρου. • Συλλογή με τη χρήση του CTD (Conductivity-Temperature-Depth) κατά τη διάρκεια των

ωκεανογραφικών πλοών CYBO, που έλαβαν χώρο από το 1996 μέχρι το 2010, καθώς επίσης δεδομένα ΕΘΘ από τον παράκτιο σταθμό του CYCOFOS (CYprus Coastal Ocean Forecasting and Observing System) της Πάφου στις δυτικές ακτές της Κύπρου, από το 2002 μέχρι το 2009.

CYBO survey area

BYTHOS database

Page 6: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Μεθοδολογία

• Όλα τα δορυφορικά δεδομένα της Ανατολικής Λεβαντίνης πάρθηκαν στην περιοχή μεταξύ: 30ºΒ μέχρι 37ºΒ, και 24ºΑ μέχρι 37ºΑ.

• Αρχεία με σημαίες ποιοτικού ελέγχου εφαρμόστηκαν στα μηνιαία δεδομένα ΕΘΘ στη Λεβαντίνη. Μόνο τα εικονοκύτταρα της υψηλότερης ποιότητας κρατήθηκαν.

• Εποχιακοί και ετήσιοι μέσοι όροι υπολογίστηκαν για το 1996 μέχρι το 2011 για την λεκάνη της Ανατολικής Λεβαντίνης.

• Εποχιακές και ετήσιες ανωμαλίες για σύνολα δεδομένων ΕΘΘ υπολογίστηκαν με τον υπολογισμό του γενικού μέσου όρου για κάθε σύνολο δεδομένων κατά τη διάρκεια του 1996-2011, ο οποίος έπειτα αφαιρέθηκε από κάθε εποχή ή έτος του αντίστοιχου συνόλου δεδομένων.

• Χρήση της εμπειρικής ορθογώνιας συνάρτησης (Empirical Orthogonal Function, EOF), η οποία εφαρμόστηκε για τις εποχιακές και ετήσιες ανωμαλίες της ΕΘΘ για να εξεταστεί η χωρική και χρονική μεταβλητότητα στο σύνολο των δεδομένων.

• Παρουσιάζονται μόνο τα δύο πρώτα αποτελέσματα από την εφαρμογή της EOF. • In-situ δεδομένα CTD για ΕΘΘ και ΕΑΘ από τους πλόες CYBO από το 1996 μέχρι το 2010,

υπολογίστηκαν κατά μέσο όρο για τα ανώτερα στρώματα θαλάσσης (10 μέτρα βάθος) για κάθε πλόα CYBO.

• Παρόμοια επεξεργασία για τα ωριαία δεδομένα επιφανειακής θερμοκρασίας από τον παράκτιο σταθμό της Πάφου.

Page 7: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Μέσοι όροι δορυφορικών ΕΘΘ

Λεβαντίνη:~ 1.05°C γενική αύξηση0.065°C/έτος1996-2011 μέσος όρος: 21.62°C

Παγκόσμιοι Ωκεανοί: (Good et al., 2007)0.018°C/έτος

Page 8: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Ετήσιες ανωμαλίες δορυφορικών ΕΘΘ

• χωρική μεταβλητότητα στην αύξηση της θερμοκρασίας απεικονίζεται στις δορυφορικές ανωμαλίες ΕΘΘ

• Θετικές ανωμαλίες κυριαρχούν το μεγαλύτερο μέρος της Λεβαντίνης: 1999, 2001-2003, 2008-2010

• Υψηλότερες ΕΘΘ: 1999, 2003, 2008 και, 2010

• Περιοχή νοτιοανατολικά της Κύπρου κατά τη διάρκεια μερικών ετών παρουσιάζει εντονότερες αυξήσεις θερμοκρασίας από το υπόλοιπο κομμάτι της Λεβαντίνης

Page 9: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

• Εξέταση των χωρικών και χρονικών μορφών της μεταβλητότητας. • Χωρικές ιδιοσυναρτήσεις (spatial eigenfunctions) του τρόπου 1 (Mode 1): ετήσιες ΕΘΘ έχουν κοινές υψηλές

θετικές ιδιοσυναρτήσεις, → διακυμαίνονται με χωρικό συνεκτικό τρόπο στην πάροδο του χρόνου → Μεταβλητότητα της ΕΘΘ χαρακτηρίζεται από ευρεία αύξηση σε όλη τη λεκάνη.

• Η κύρια συνιστώσα (Principal Component) (PC), απεικονίζει τη διακύμανση του τρόπου στο χρόνο. • Η PC1 των ετήσιων δεδομένων υποστηρίζει ότι οι υψηλότερες ΕΘΘ παρατηρήθηκαν σε όλη την Λεβαντίνη

κατά τα τελευταία έτη της χρονοσειράς. • Ασυμμετρία στην κατεύθυνση Β-Ν απεικονίζεται στις χωρικές ιδιοσυναρτήσεις του Mode 2 → δημιουργείται

ένα δίπολο μοτίβο θέρμανσης και ψύξης σε ετήσια χρονοδιαγράμματα.

Page 10: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική
Page 11: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Ανάλυση των ετήσιων και καλοκαιρινών in-situ (CYBO) δεδομένων ΕΘΘ: παρόμοιες αυξήσεις ΕΘΘ με αυτών που καταγράφουν οι δορυφόροι για την περιοχή, ειδικά κατά τους καλοκαιρινούς μήνες.

Page 12: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Ωριαία δεδομένα παράκτιου σταθμού Πάφου

Άνοδο θερμοκρασίας από το σταθμό: 0.07°C/έτοςΆνοδο θερμοκρασίας από δορυφόρο: 0.065°C/έτος

Page 13: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

• Μεταβολή και αυξητική τάση των in-situ ΕΘΘ παρουσιάζεται επίσης και στα in-situ ΕΑΘ. • Το 2010: πιο ψηλές θερμοκρασίες και αλατότητες μέχρι στιγμή (μέσες τιμές για το καλοκαίρι

2010 για Τ=29.57°C και S=39.62psu), είναι κατά πολύ μεγαλύτερες από αυτές που καταγράφηκαν το καλοκαίρι του 2003. Το 2003, είχανε καταγραφεί οι ψηλότερες θερμοκρασίας της δεκαετίας 2000-2009.

καλοκαιρινοί πλόες CYBO

Page 14: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

In-s

itu S

SS (

psu

)

In-situ SST (°C)

(β)(α)

In-s

itu S

SS (

psu

)

In-situ SST (°C)

In-s

itu S

SS (

psu

)

In-situ SST (°C)

(β)

In-s

itu S

SS (

psu

)

In-situ SST (°C)

(β)(β)(α)

In-s

itu S

SS (

psu

)

In-situ SST (°C)

(α)(α)

In-s

itu S

SS (

psu

)

In-situ SST (°C)

Αύξηση ΕΘΘ και ΕΑΘ κατά τη διάρκεια του CYBO, αναδεικνύεται στα Τ/S σχεδιαγράμματα ετήσιας και θερινής εποχής.

Page 15: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική

Αποτελέσματα

• Παρουσιάζονται αυξήσεις στις ΕΘΘ από το 1996 ως το 2011 στη λεκάνη της Λεβαντίνης. • Η μεταβλητότητα της ΕΘΘ χαρακτηρίζεται από μια ευρεία αύξηση, που παρουσιάζεται σε

ολόκληρη τη λεκάνη (Mode 1) τόσο σε εποχιακά όσο και σε ετήσια διαστήματα, αλλά και από ένα πιο αδύνατο σχέδιο διπόλων που κυμαίνεται σε παρόμοια χρονικά διαστήματα (Mode 2).

• Δορυφορικά δεδομένα ΕΘΘ συσχετίζονται με τα in-situ δεδομένα, ειδικά κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών.

• Επιφανειακά in-situ δεδομένα αποκαλύπτουν ότι οι αλλαγές στη θερμοκρασία συσχετίζονται με τις αλλαγές της αλατότητας με το ίδιο πρόσημο (+0.396°C και +0.196 psu από το 1996 ως το 2010). Άρα η λεκάνη της Λεβαντίνη έχει υποστεί επίσης αυξήσεις αλατότητας κατά τη διάρκεια των τελευταίων 16 ετών, και τα χαρακτηριστικά της μεταβλητότητας της ΕΘΘ είναι κοινά με τα χαρακτηριστικά της ΕΑΘ.

• Το γεγονός ότι το 2010 έχουν καταγραφεί οι ψηλότερες θερμοκρασίες και αλατότητες, μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες του 2003 (το θερμότερο έτος της δεκαετίας 2000-2009), επισημαίνει το γεγονός ότι η ανοδική τάση, πιθανότατα να συνεχιστεί.

• Οι μηχανισμοί λειτουργίας των εν λόγω αλλαγών πρέπει να διερευνηθούν, καθώς μπορεί να επηρεάζονται από μεταβολές των θερμικών ροών και των τοπικών ανέμων.

Page 16: Επιδράσεις κλιματικών αλλαγών στη θαλάσσια επιφανειακή θερμοκρασία και αλατότητα στην Ανατολική