שם הספר: The View from above

כיסוי שלג הוא אחד המאפיינים הדינמיים ביותר של כדור הארץ & #8217; משטח, שינוי דרמטי עם עונות להגיב רגיש לשינויים בטמפרטורה ומשקעים. במשך עשרות שנים, מדענים התבססו על מדידות המבוססות על הקרקע ורשתות תחנת מזג אוויר כדי לעקוב אחר היקף השלג ועומק. עם זאת, תצפיות אלה מציעים כיסוי מרחבי מוגבל, במיוחד באזורים הרריים מרוחקים ואזורי שלג גבוהים שבו ממלא תפקיד קריטי במערכת האקלים, מעקב מתמשך, אשר משתנה, בין תצפיות ארוכות טווחיות, על פני כדור הארץ, אשר ממושכות, כולל תצפיות, אשר הפכו את התצפיות ארוכות טווחיות, כולל תצפיות, כולל תצפיות ארוכות טווחיות, כולל תצפיות על פני השטח של תצפיות אלה, כולל תצפיות על פני השטח של תצפיות על פני השטח של תצפיות ארוכות טווחיות, כולל תצפיות על פני השטח של תצפיות אלה, כולל תצפיות אלה, כולל תצפיות אלה, כולל תצפיות אלה, כולל אזורים הרריות, כולל תצפיות ארוכות טווחיות, כולל תצפיות ארוכות טווחיות, כולל אזורים הרריות, כולל אזורים הרריות, כולל אזורים הרריות, כולל תצפיות ארוכות טווח של תצפיות על פני השטח של תצפיות אלה, כולל תצפיות אלה, כולל אזורים הרריות, כולל אזורי שלג, כולל אזורי שלג, כולל

מאמר זה בוחן כיצד טכנולוגיית לוויין מאפשרת מעקב מדויק של כיסוי שלג, מה הנתונים חושפים על ריקנות עונתית ובינלאומית, ומדוע תצפיות אלה חשובות למדע האקלים, ניהול משאבי מים ובריאות המערכת האקולוגית.

טכנולוגיות לוויין למעקב אחר שלג

לוויינים המצוידים בחיישנים אופטיים, תרמיים ומיקרוגל ללכוד תמונות של כדור הארץ & #8217; משטחים במרווחים קבועים, המאפשרים לחוקרים למפות את היקף השלג, עומק ואפילו מים שלג שווה ערך (SWE) על פני אזורים גדולים.העיקרון הבסיסי מאחורי גילוי שלג אופטי הוא הרהורים גבוהים (albedo) של שלג גלוי בהשוואה למשטחי שלג אחרים.

חיישן לוויין מפתח ופלטפורמות

חבילת משימות לוויין מספקת כיום נתונים כיסוי שלג בהחלטות מרחביות וזמניות שונות.ההחלטה הממתינות Imaging Spectroרדיומטר (MODIS) על נאס"א & #8217; לוויינים Terra ו Aqua מספקת כיסוי עולמי יומי ברזולוציה של 500 מטר, מה שהופך אותו אחד המקורות הנפוצים ביותר עבור מיפוי שלג תפעולי. , עם החלטה 30 מטר שלה, אבל זמן revisit ארוך יותר), מציעה כמה רחב של 5 נקודות תצפית שטחיות קטנות יותר, 000 של שטח, 000 רחב יותר, 000.

למדידת עומק השלג ו-SWE, חיישני מיקרוגל פסיביים כגון ה-micro Scanning Radiometer 2 (AMSR2) ו-Sחיישנים מיוחדים מיקרוגל Imager/Sounder (SSMIS) מנצלים את העובדה כי פליטות מיקרוגל מהקרקע מפוזרות באופן שונה על ידי שלג יבש בהשוואה משטחים ללא שלג.חיישנים אלה יכולים לחדור כיסוי ענן ולפעול יום או לילה, לספק נתונים קריטיים במהלך החורף כאשר חיישנים אופטיים הם מוגבלים על ידי חשכה ואווירה, וצפופה (מ"מ"מ- 1025) ופתרון רטוב, חסוכים עמוקים, , , דחוסים).

כיצד לוויינים מודדים כיסוי שלג

מיפוי שלג לווייני אופטי מבוסס על מדד שלג רגיל (NDSI), המשתמש היחס של רפה בלהקה גלויה (למשל, 0.55 מיקרומטר) והלהקה קצרה של גלי אינפרא אדום (למשל, 1.6 מיקרומטר) שלג יש רפה גבוהה בטכניקה גלויה ונמוכה בגלי אינפרא אדום קצרים, ומייצרת ערך NDSI גבוה (לדוגמה, 0.4 מיקרומטר) משמש לדגימה דומה, אך ניתן לדגימה של סוגי מתכת אחרים, אך ניתן לדגימה, אך ורק סוג זה יכול להיות בעל תכונות דומות, אך ורקמות, אך ורק סוג זה יכול להיות בעל ערך כפולות, אך ורק סוג זה יכול להיות בעל ערך NDS יעיל ביותר של פחמן, אך ורק עבור אמצעי זהירות, אך ורק עבור אמצעי זהירות, אך ורק עבור סוג זה יכול להיות בעל ערך נמוך יותר, אך ורק סוג זה יכול להיות בעל ערך נמוך יותר, אך יעיל ביותר של מתכתבגן, אך ורק עבור אמצעי זהירות, אך ורק עבור אמצעי זהירות, אך יעיל ביותר של מתכתי תיבות של מתכתי תיבות של פחמן קצר.

עבור כיסוי שלג חלקי, אלגוריתמים מעריכים את אחוז פיקסל מכוסה שלג על ידי ניתוח חתימות ספקטרליות מעורב.זה שימושי במיוחד באזורים מושתקים שבו עצים מטשטשים את פני השלג. שבריר השלג פיקסלים הערכות מאפשרות ניטור מדויק יותר של תזמון שלג ודינמיקה אזורית.

חיישני מיקרוגל פעילים, כגון מכ"ם אנטי (SAR) על Sentinel-1, מציעים גישה אחרת. אותות SAR חודרים עננים ויכולים לזהות שינויים בתכונות דיאלקטריות שלג הקשורות לאירועים נמסים. על ידי השוואת אותות אחוריים מלג רטוב ויבש, החוקרים יכולים לזהות את תחילתו של מלכט שלג ולעקוב אחר ההתקדמות של נופים נמסים.

התקדמות בSensing for Snow

ההתפתחויות האחרונות בטכנולוגיית הלווין ממשיכות לשפר את ניטור השלג.ה-ISRO Synthetic Aperture Radar (NISAR) המשימה, המתוכננת לשיגור ב-2024, תספק תצפיות SAR גלובליות בתדרים L-band ו-S-band, המציעות רגישות מוגברת למים המקבילים ולתנאי הקרקע הבסיסיים.סוכנות החלל האירופית & #8217; המשימה של CRISTAL (Copernicus Ice and S-S Snowstop) תישאל אמצעי לחימה נוספים על מנת לקדם יכולות קרח ו-Outerter על פני הים באופן ספציפי.

טכניקות למידת מכונות גם מיפוי שלג מתקדם.רשתות עצביות מהפכתיות שהוכשרו על נתונים רב-סנסורים יכולים כעת לייצר מפות שלג עם דיוק משופר בתנאים מאתגרים כגון כיסוי ענן חלקי, שלג דק ופיקסלים מעורבים. שיטות אלה משולבים במוצרים תפעוליים מסוכנויות כגון מרכז הנתונים הלאומי שלג וקרח (NSIDC) והמרכז האירופי לתחזיות מזג אוויר בינוניות (MWFRE) ל-NVS: HD Protation for Snow-RUSC; NLTs for the Data Center for Medium-RUSDVS (NSIDC) ו-DLTS (NSDLTS) ו-DLTSECFREFREFREFREFREFREFREFREFREFREFREFREFREDVS (NSRUSL) ו-DLTS (NSDLTSTOLS) ו-DLTS (NSRIS) ו-DLTS (NSDNSDNSDLTS (NSDLTS) ו-DLTS) ו-DLTS (NSDLTS (NSDLTS) ו-DNSDNSDLTR) ו-DNSDNSDNSDNSD

שינויים עונתיים בכיסוי שלג

תצפיות לוויין חשפו את קצב מחזור השלג עונתי בבהירות חסרת תקדים.בצפון המיספרה, כיסוי השלג מתחיל להתרחב בדרך כלל בספטמבר ובאוקטובר, מגיע להיקף המקסימלי שלו בינואר או בפברואר, ונסיגה במהירות במארס עד מאי.המיספרה הדרומית, שם אזור הקרקע הוא קטן בהרבה, יש עונת שלג קצרה הרבה יותר מוגבלת בעיקר לאנדים, גבוה של פטוניה, חצי האי אנטארקטיקה.

כיסוי השלג עונתי השיא של צפון המיספרה הממוצע של כ-47 מיליון קילומטרים רבועים, מה שהופך אותו לאחד מהמשטח השנתי הגדול ביותר משתנה על פני כדור הארץ. מחזור עונתי זה יש השפעה עמוקה על תקציב האנרגיה: שלג בהיר משקף קרינה סולארית מתקרבת חזרה לחלל, קירור כדור הארץ, בעוד משטחים אפלים, ללא שלג סופג חום.

מדדי מחזור שלג השנתיים

סדרת זמן לוויין המשתרעת על פני יותר מארבעה עשורים (מאז שנות ה-70 המאוחרות למיקרוגל פסיבי, ומאז 2000 עבור MODIS) מראה כי מחזור השלג השנתי אינו סטטי. באזורים רבים, עונת השלג התקצרה, עם שלג מאוחר יותר בסתיו ומאוחר יותר שלג אחרון באביב.על פני המיספרה הצפונית, המגמה לעבר השלג הקודם בולטת ביותר באנטארקטיקה, שם מכוסה שלג באביב ומאוחר יותר, עומד על 2 קפריזות, וטמפרטורות ירוקות, עומדות, עומדות, קרוב לטמפרטורות גבוהות יותר, כ 2 ק"מכוסות, כ- 2 ק"מכוסות, הוא בערך, כ- 2 ק"מכוסות, וטמפרטורות ירוקות, הוא קרוב לטמפרטורות ירוקות, בטמפרטורות ירוקות, הוא קרוב ל- 2 ק"מכוסות, בטמפרטורות קרות, בטמפרטורות קרפטמות, בערך, בערך, בטמפרטורות ירוקות, בטמפרטורות קרות, בטמפרטורות קרפטמיות, בטמפרטורות קרות, בערך 2 ק"מכוסות, בטמפרטורות ירוקות, הוא בערך, בטמפרטורות קרפטמיות, בערך 2 ק"מכוסות, הוא בערך, בטמפרטורות ירוקות, בטמפרטורות קרפטפונות, בערך, הוא בערך 2 ק"מכוסות, 2 ק"

לדוגמה, באזור הארקטי סיבירי, משך כיסוי השלג העוצמתי של הלוויין ירד עד 12 ימים בעשור באזורים מסוימים מאז שנת 2000.

שינויים אזוריים נצפו מהחלל

נתונים של לוויין חושפים ניגודים אזוריים חזקים בחוסמת שלג. בהרי האלפים האירופיים, משך כיסוי השלג ירד בכ-25 ימים מאז אמצע המאה ה-20 באמצע המאה העשרים, עם השינויים הגדולים ביותר המתרחשים באביב. 1500 מטרים, כיסוי שלג הופך יותר ויותר לסירוגין, עם יותר אירועים על גשם ומשברים מוקדמים יותר.

בהר גבוה אסיה, הכולל את ההימלאיה, את הרמה הטיבטית ואת טין שן, תצפיות לוויין להראות תמונה מעורבת.האינדיוים והמים הראשיים של הגנגס חוו עלייה קלה בכיסוי השלג בחורף בעשורים האחרונים, בעוד Amu Darya ו-Syr Daryas במרכז אסיה מראה מגמה ירידה ברורה.

האזור הארקטי מציג את השינויים הדרמטיים ביותר.השפל באביב בחצי הכדור הצפוני ירד בכ-4.5% בעשור מאז 1979, עם ההפסדים הגדולים ביותר ביוני, הירידה הזו מאצת: עשר מפלס השלג הנמוך ביותר ביוני על שיא התרחשו מאז צילומי לוויין של 2010.

מגמות ואנומליות ב- Seasonal Snow

מעבר למגמות ארוכות טווח, תצפיות לוויין ללכוד את הגמישות השנתית לשנה ואת האנומליות הקיצוניות. חורף 2019-20 בהמלאיה הפיקו הצטברות שלג גבוהה, ולאחר מכן נמס מהיר יוצא דופן שתרמה להצפות בפקיסטן ובצפון הודו. בניגוד, החורף של 2022–2023 ראה כיסוי שלג נמוך במיוחד בסיירה של קליפורניה והריקולורדוריד, המוביל למים ומחסור בטמפרטורות גבוהות יותר בטמפרטורות גבוהות יותר בטמפרטורות גבוהות יותר בטמפרטורות גבוהות יותר בטמפרטורות גבוהות יותר.

נתונים של לווין גם מאפשרים זיהוי תופעות נדירות אך משפיעות כגון בצורת שלג, המוגדר כחורף עם מים שלג מתחת לנורמלי שווה ערך. על ידי שילוב של היקף שלג אופטי עם הערכות מבוססות מיקרוגל, מדענים יכולים לכמת את החומרה ואת היקף המרחבי של אירועי בצורת שלג.בצורת השלג של 2015 בצפון-מערב האוקיינוס השקט, למשל, זוהה על ידי גירעון של 30% ב 1 באפריל SWE ברחבי האזור, עם השלכות ישירות על פני קיץ עבור זרימת גידול וזרימה.

השלכות על דפוסי אקלים

היחסים בין כיסוי שלג ואקלים הם דו-כי-כיווני: שינויי אקלים מונעים שינויים בכיסוי השלג, וכיסוי השלג מזין בחזרה על האקלים דרך אלבדו, לחות פלוקסים, ו בידוד תרמי של הקרקע.תצפיות לוויין חיוניות לכמת משובים אלה ולשפר את המודלים האקלימיים שצריכים לייצג את תהליכי השלג במדויק כדי לחזות תרחישים עתידיים.

השלג-אלבדו חוזר

משוב השלג הוא אחד המשובים החיוביים החזקים ביותר במערכת האקלים.כאשר כיסוי השלג יורד, פני השטח הכהים הבסיסית (שמן, צמחייה או מים פתוחים) סופג יותר קרינה סולארית, מה שגורם להתחממות עוד מאיצה את גמל השלג. משוב זה הוא חזק במיוחד באזור הארקטי, שבו המעבר מקרח ים מכוסה שלג כדי לפתוח את האוקיינוס מייצר שינוי עצום בתוך אלאו, מ 0.87 שנים עד לתצפיות לוויין.

מודלים אקלים המזלזלים בקצב של הירידה בכיסוי השלג נוטים לתכנן התחממות חלשה יותר מאשר נצפה, במיוחד באזורים דו-קרביים. על ידי מתן מגבלות אמפיריות על משוב השלג, לוויינים סיוע מודלים להתאים פרמטרים של רפלקציה משטח והזדקנות שלג. לדוגמה, החשיכה של גוש בשל סימולציה של פחמן שחור ואבק, אשר מפחיתה את albedo באופן עצמאי, יכול להיות במעקב על ידי חיישנים כגון ספקטרום של ויזואלי (R) לתוך תצפיות דלקת ריאות (מדומים) לתוך תצפיות דלקת ריאות (IR).

השפעות על משאבי מים ו הידרולוגיה

כיסוי שלג עונתי פועל כמאגרי טבע, אחסון מים בחורף ושחרורו בהדרגה במהלך האביב והקיץ.עבור אזורים שמבוססים על גמלית שלג לשתייה, השקיה וכוח הידרואלקטרי, שינויים בתזמון כיסוי שלג ונפח יש השלכות כלכליות וחברתיות ישירות.מפות כיסוי שלג מרוסנות משמשות באופן מבצעי על ידי סוכנויות ניהול מים במערב ארצות הברית, הודו, סין, אירופה, ו-אירופה כדי להתאים את תחזיות ופעולות מפלט.

מודל המים הלאומי בארצות הברית, למשל, מתבוללים את נתוני השלג השבריריים של MODIS כדי לעדכן סימולציות של לחות הקרקע וזרימת זרם.מחקרים הראו כי הטמעת כיסוי שלג לווייני משפר את החיזוי לפסגות האביב ב -10-30% בהשוואה לצוותים ללא תצפיות אלה.Indus River אגן הנהר, שבו השקיה תלויה במידה רבה בשלג שלג מהקרקו, עוזר מנהלי מים קצרים וצפופים של נאס"א-F במהלך לנטרל משאבים בינלאומיים: 1.

תצפיות לוויין גם חושפות כיצד תזמון שלג משפיע על מערכות אקולוגיות במורד הזרם.התחילת השלג מוקדמת מעבירה את התזמון של זרימת הנהר שיא, אשר יכול לשבש את מחזורי החיים של דגים ואת חוסר חוליות מימיים. בנהר קולומביה, רשומות לוויין מראות כי תאריך של 50% כיסוי שלג הפסד התקדם עד 20 ימים מאז 2000, שינוי הטמפרטורה והזרימות כי סלמון תלוי על גבי סוללות במהלך ההחלמה לטווח ארוך של אסטרטגיות שימור.

Permafrost, Vegetation, ו- Ecosystem Feedbacks

כיסוי שלג מבודד את הקרקע, מונע חדירה עמוקה של כפור בחורף ועיכוב התחממות הקרקע באביב.שינויים בעומק השלג ומשך ולכן משפיע על טמפרטורת permafrost ועובי השכבה הפעילה.תצפיות מיקרוגל לוויין של מעמד קפוא, בשילוב עם נתוני כיסוי שלג, מצביע על כך שמשך עונת ללא שלג הארכה עד 10-20 ימים על פני הרבה של האווירה הארקטי מאז 1979 זה להאריך את התקופה של קרקעית קרקעית קרקעית שרפה, ומתהפך חמצני, והפך חמצני.

תגובות לגידול כיסוי שלג הן גם גלויות מהחלל.צמחייה לווין כגון מדד הבדל נורמלי וצמחון (NDVI) מראה כי העונה הגוברת התקדמה בתגובה למנעג שלג מוקדם יותר על פני ה tundra הארקטי ויער דום.עם זאת, באזורים מסוימים, עיכב שלג עקב עלייה של שלג עקב עלייה בצמיחה מוקדמת של עונת השלג, אינטראקציות אלה הן מורכבות, לספק נתונים מורכבים וספקים צורך של טמפרטורה, כדי לכיסוי אווירי, על פני טמפרטורת הלחות, לחץ אווירי, על פני טמפרטורת קיבה, על פני טמפרטורת חום, ואפקטים, לחץ אווירי, ואפקטים מתוחה, על פני טמפרטורת חום, לחץ אווירי, על פני טמפרטורת חום, על פני טמפרטורת קיבה, על פני טמפרטורת קיבה, על פני השטח, לחץ על פני טמפרטורת קיבה מוגברת, על פני השטח, לחץ על פני השטח, לחץ על פני השטח, על פני השטח, לחץ על פני השטח, לחץ אווירי, לחץ על פני השטח, לחץ על פני השטח, על פני השטח, לחץ על פני השטח, לחץ על פני השטח, לחץ על פני השטח, על פני השטח, לחץ על פני השטח, לחץ על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, לחץ אווירי, על פני השטח, על

Snow Cover Data and Climate Modeling

מודלים אקלים מסתמכים על תצפיות כיסוי שלג מדויקות עבור ההתחלתיזציה, אימות והבנת תהליכים. מוצרי כיסוי שלג לווייני משמשים כדי להעריך כיצד מודלים טובים לדמות את המחזור עונתי, ריקנות הדדית, ומגמות ארוכות טווח של היקף שלג.המודל הזוגות Intercomparison Project שלב 6 (מודלים CMIP6) מראים התפשטות רחבה בהפסד שלג על ידי 2100, החל מ -10% ל-30% עבור התחזיות של צמחייה הצפונית, כולל מדדי הפיזיקה הקומפקטית, כולל שיפור.

טכניקות להטמיע נתונים המשלבות תצפיות שלג לווייניות לתוך מדינות מודל הוכחו כדי לשפר את התחזיות עונתיות של טמפרטורה ומשקעים.המרכז האירופי לתחזיות מזג אוויר בינוניות-Range (ECMWF) מבולגות את שבריר השלג המבוססת על לווייניים מהאיחוד האירופי מ-METSAT Polar System ואת ה- Meteosat Geostationary Satellites לתוך מערכת החיזוי מזג האוויר המספרי התפעולי שלה.

במבט קדימה, הדור הבא של משימות לוויין ישפר עוד יותר את ניטור האקלים.המשימה של ביולוגיה וגיאולוגיה (SBG), חלק מנאס"א & #8217; מצפה מערכת כדור הארץ, תישא ספקטרום הדמיה שיכול למדוד גודל גרגר שלג, תוכן לא אחיד, ואלבדו ברזולוציה מרחבית גבוהה.

מסקנה: תיעוד של שינוי

תצפיות לוויין מהפכות את ההבנה שלנו של כיסוי שלג ואת מערכת היחסים שלה עם דפוסי אקלים בארבעת העשורים האחרונים.מממממדס ולנדסאט לסנסנל ו AMSR2, חבילת חיישנים לווייניים מספקת כעת מיפוי שלג תפעולי עם כיסוי עולמי, פרטים מרחביים דקים, ורשומות זמניות עקביות.זה חושף כי כיסוי שלג הוא מתכווץ, עונת השלג מקצרת, והתזמון של שינוי הוא דרכים מטאורולוגיה, דרך מערכת האקלים עצמה.

ההשקעה המתמשכת במשימות לוויין, אלגוריתמי עיבוד נתונים, והטמעת מודלים חיונית לשימור ושיפור יכולת זו.כפי שכדור הארץ חם וכיסוי שלג ממשיך להתפתח, התצפיות מהחלל יישארו אבן הפינה של מדע האקלים, יצירת אסטרטגיות הסתגלות לניהול מים, חקלאות ושימור מערכת אקולוגי.סיפור השלג, אמר באמצעות תמונות לוויין, הוא אחד משינוי עונתי וטרנספורמציה ארוכת טווח נרטיב זה רחוק משלמות.