ISIS2 Satellit- och meteorologibaserad undersökning av snö för rennäringens behov

Transkript

1 ISIS2 Satellit- och meteorologibaserad undersökning av snö för rennäringens behov Cecilia Johansson and Eirik Malnes Fjärranalysdagarna, mars 2009

2 Projektet ISIS2 Ökad kunskap om snö genom att kombinera traditionell och vetenskaplig kunskap om snö. Traditionell kunskap om snö (samer) Helhetssyn, erfarenhet utbyte Vetenskaplig kunskap om snö Processer, kvantitativ snö - rennäring dåtid nutid framtid

3 Observationer Snödjup Snöns vertikala struktur Satellitmätningar Markradar Samiska observationer Väderobservationer R, K L, K R (hög upplösning) L R, K R, K R = regional, L = lokal, K = klimatologisk

4 Radarmätningar av snö Radarsignalen påverkas av: Snöns vattenekvivalent Kornstorlek / islager Signal från markytan Flytande vatten (smältning/regn) Strålväg genom snöpacken σ 0 = σ + σ + σ + σ as v gv g

5 Snöutbredning Envisat ASAR (radar) och Terra MODIS data över Scandinavien MODIS blått = hav Modis +ASAR (multisensor) Alla värden under hela dygnet använda ASAR mindre område gult = moln Ser genom moln

6 Kombination av data Topografi SAR bild ftp Ref.bild Geocode mask SCA alg. SCA-karta 100m Confidence Skalar om 250m SCA-karta 250m Confidence Temp mask Multi-Sensor och Multi-temp. algo. Multi-sensor SCA produkt 250 m Modis SCA 250m

7 Mon Tue Wed June/July 2006 Thu Fri Sat Sun july Terra MODIS 8 2 9

8 June 2006 Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Envisat ASAR july

9 Mon Kombination av Terra Modis och Envisat ASAR Tue Wed June/July 2006 Thu Fri Sat july Sun 2 9

10 Karta över snöfria områden Daynumber First snowfree day De kombinerade satellitmätningarna (ASAR+Modis) ger mätningar som bl.a. kan användas för att studera när olika områden (250 m pixel) blir snöfria under året. Juliansk dag 1 = 1 januari 100 = 4 april 200 = 19 juli

11 Snötäckets vattenekvivalent (SVE) Snöpacken består ofta av lager med olika densitet, dvs samma snödjup kan ge upphov till olika mängd vatten i smält form, sk. vattenekvivalent.

12 Exempel på snöprofilen vertikala (komplexa) struktur, från Abisko Snöns torrhet vintern 1972/1973

13 Snötäckets vattenekvivalent (SVE) Envisat ASARs C-band instrument är inte känslig för SVE Ku-band frekvens är känsligare för SVE SeaWinds Quikscat (Ku-band) instrument har använts Ett mått på SVE kan fås om radarmätningar av snö jämförs med ett referensfall utan snö (Δσ).

14 SVE 2007 beräknat från Quikscat

15 Jämförelese av SVE från mark- och satellitmätningar Mätstation Bakko SVE markobs. (Snow pillow) Quikscat (7.5km*7.75km pixel) Snödjup

16 Snöns fuktighet Radar är känslig för fukt i snön Satellitmätningar kan användas för att se den rumsliga och temporära utbredningen av smältning eller regn på snö. Inom ISIS2 vill vi kombinera satellitdata och väderdata för att undersöka snöns fuktighet och bildandet av islager i snön.

17 Metod Fuktig/våt snö detekteras genom att studera tidsserier av radarmätningar Utnyttjar förhållandet mellan den uppmätta signalen och det genomsnittliga värdet Uppmätt SAR ref.värden fuktighetssignal Färgsatt / =

18 Fältmätningar i Abisko-området

19 Resultat från Abisko-området Start på vårens smältning 5 C-band Temp. Ku-band Reference level Ku-band (Quikscat) C-band ASAR Temp Extrem smältperiod, tydlig signal i C and Kuband radar. Samman föll med fältmätningar i Abisko området. -20 Average backscatter difference at C- and Ku-band for a 2.25x2.25 km area in the study area (Abisko). The mean day-temperature at a nearby met-station (Bardufoss, Norway) is also shown.

20 Rumslig variation i snösmältning (Abisko, Envisat ASAR)

21 Diskussion Satellite mätningar kan kompletera vanliga meteorlogiska mätningar och ge god upplösning i tid och rum Snöutbredning, vatteninnehåll och fuktighetsgrad kan mätas Smältning och återfrysning av snö kan mätas med C-band (5 GHz) SAR och Quikscat at Ku-band (16 GHz) Genom att kombinera väderdata och satellitdata bör islager i snön kunna detekteras

22 Nya snö satelliter Sentinel-1 kommer ge mer tillförlitliga C- band SAR data (och bättre täkning i vårt fältområde vid Abisko) CoRe H2O är en av tre möjliga kandidater till ESAs Earth explorer mission. CoRe H2O kommer ge X och Ku-band SAR vilka kan användas för att beräkna SVE med en upplösning av 100 m