Μελέτη των μεταβολών του υδατικού ισοζυγίου στην Ευρώπη με δεδομένα της δορυφορικής αποστολής GRACE:

• Main Author: Κοκκίδης, Χρήστος Γεωργίου
• Format: Text
• Language: Greek
• Published: Aristotle University of Thessaloniki 2014
• Subjects: Δορυφορική αποστολή GRACE; Μελέτη υδατικού ισοζυγίου; Δείκτες Ταλάντωσης, Υδρολογικά Μοντέλα; Satellite mission GRACE; Monitoring mass changes; Oscillation index NAO, MOI, SOI; Soi; Iceland
• Online Access: https://dx.doi.org/10.26262/heal.auth.ir.134895; https://ikee.lib.auth.gr/record/134895

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή εκπονήθηκε στo πλαίσιo του μεταπτυχιακού προγράμματος ‘’Γεωπληροφορική’’ με κατεύθυνση τις ‘’Σύγχρονες Γεωδαιτικές Μεθόδους’’ του τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου της Θεσσαλονίκης. Τα αντικείμενο το οποίο πραγματεύεται είναι η μεταβολή του υδατικού ισοζυγίου σε επιλεγμένη περιοχή μελέτης από τα νεότερα δεδομένα (release data 05) της δορυφορικής αποστολής GRACE. Η εργασία είναι στην ουσία η συνέχεια της αντίστοιχης εργασίας που εκπονήθηκε από την κ. Κολυβάκη στην οποία χρησιμοποιήθηκε η προηγούμενη έκδοση (release 04) των μοντέλων GRACE. Η εργασία διαρθρώνεται σε έξι κεφάλαια που αποτελούνται από δύο βασικά μέρη. Στο πρώτο γίνεται η επιλογή όλων των δεδομένων που θα χρησιμοποιηθούν. Τα δεδομένα αυτά δεν είναι μόνο τα μηνιαία μοντέλα της αποστολής GRACE αλλά και η επιλογή της περιοχής μελέτης, του τμήματος που θα θεωρηθεί σαν το στατικό μέρος του πεδίου βαρύτητας, των δεικτών ταλάντωσης αλλά και των υδρολογικών μοντέλων που θα χρησιμοποιηθούν για τις συγκρίσεις με τα αποτελέσματα της αποστολής GRACE. Το πρώτο και το δεύτερο κεφάλαιο είναι εισαγωγικά. Στο μεν πρώτο αναφέρονται οι στόχοι και αναλύεται η δομή της εργασίας, στο δεύτερο ακολουθεί το θεωρητικό υπόβαθρο της μελέτης. Συγκεκριμένα αφού γίνει μια αναφορά στις εισαγωγικές έννοιες του πεδίου βαρύτητας, ακολουθούν τα βασικότερα στοιχεία των σύγχρονων δορυφορικών αποστολών μελέτης του πεδίου βαρύτητας της γης. Τέλος, γίνεται συνοπτική αναφορά στα προϊόντα και τα οφέλη των αποστολών αυτών. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται η επιλογή των δεδομένων της εργασίας. Αρχικά γίνεται η επιλογή της περιοχής, ενώ ακολουθεί η επιλογή των μηνιαίων γεωδυναμικών μοντέλων GRACE που θα χρησιμοποιηθούν στα παρακάτω. Στο πλαίσιο της επιλογής αυτής δίνονται αρκετά αριθμητικά αλλά και οπτικά πειράματα. Επιλέγεται στη συνέχεια το στατικό γεωδυναμικό μοντέλο, οι δείκτες ταλάντωσης αλλά και τα υδρολογικά μοντέλα. Το τέταρτο και το πέμπτο κεφάλαιο αφορούν το σύνολο των αριθμητικών αποτελεσμάτων αλλά και των παραγόμενων χαρτών της εργασίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο απεικονίζονται αρχικά οι χρονικές μεταβολές του πεδίου βαρύτητας όπως καταγράφονται στο υψόμετρο του γεωειδούς, ενώ στη συνέχεια μετατρέπονται σε μεταβολές υδάτινων μαζών και απεικονίζεται αντίστοιχα και η δική τους χρονική μεταβολή. Στο τέλος του κεφαλαίου, συγκρίνονται τα αποτελέσματα με αυτά των δεικτών ταλάντωσης και γίνεται προσπάθεια σύνδεσής τους με κλιματικά φαινόμενα που εκφράζονται από τος δείκτες. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι μεταβολές του υδατικού ισοζυγίου στην περιοχή μελέτης από τα υδρολογικά μοντέλα που επιλέχθηκαν. Επίσης μελετάται η συσχέτιση των αποτελεσμάτων με διάφορους τρόπους με στόχο την εξαγωγή συμπερασμάτων και τη μελέτη συμπεριφορών για τους δύο διαφορετικούς τρόπους που εφαρμόστηκαν για τον υπολογισμό των χρονικών μεταβολών των υδάτινων μαζών. : The determination and modeling of the Earth's gravity field is one of the main aspects of physical geodesy that gained increased importance during the last decade. Thirteen years ago, in 2000, the satellite mission CHAMP opened a new era for the study of the gravity field. The missions of GRACE and GOCE followed in 2002, and 2009, respectively and contributed significantly to the determination of global gravity field models accuracy and resolution especially in the very long and long wavelengths of the gravity field spectrum. The products of the GRACE mission are the ones used in this thesis, which relate to the time – variable gravity field. The variations of the gravity field are related to the dynamic effects that occur on the Earth's surface and interior and relate to mass redistribution within system Earth. This MSc thesis takes advantage of this time – variable observations of the GRACE mission and focuses on a study of variations in land water storage, which are related to the time – variation of the gravity field. The thesis is consists of six chapters but in fact is devided into two main parts. The first part focuses on the theory and the selection of the data in the area under study while the second presents the results acquired. The first three chapters deal with the theoretical background needed both for processing GRACE potential data and infer water-mass changes. The first chapter focuses on the problem which under and gives information about the structure of the thesis. In the second chapter the fundamendal theory about the Earth’s gravity field and the spherical harmonics expansion of its disturbing potential are presented. The third chapter contains the selections, presents the area under study and the various steps followed for data selection. First of all, the area of study is selected (φ from 30 ° to 75 ° and λ from -10 ° to 48 °), which consists of both continental and marine parts. This area includes the whole Europe, except from Iceland, and small parts of North Africa and Middle East. The next selection has to deal with the monthly gravity models that we are going to use in the next chapters of the thesis. We chose to work with monthly gravity models from the GFZ and CSR institutes. The fourth chapter presents the numeric results for the area under study and more specifically the statistics and monthly geoid height fields for the period investigated. Then and removing from any monthly model the effect of the mean gravity model, which was calculated previously, the monthly variations of the geoid height differences. The maps and the statistical values for all tha availiable monthly models are presented in detail. The geoid height differences are related to mass changes of the Earth and the most common mass change is the water mass changes. The geoid height differences are then converted to water mass variations and a mean model for water changes is calculated in the same way the mean gravity model. After the calculation of the mean model and removing its effect from all monthly EWT models the corresponding maps are formed and the statistical values are calculated. These statistical values are finally compared with the oscillation indices NAO, MOI and SOI. The fifth chapter presents the changes of the water storage but only in land areas, as derived from the monthly hydrological models that were chosen in the third chapter. Maps and statistical values for the period 2003 – 2012 are presented and the results are compared with the results derived from GRACE mission in the previous chapter. The final chapter contains a summary of the findings of this thesis, some conclusions are drawn, while proposals for future research are proposed.