Μελέτη των αλληλεπιδράσεων αιωρούμενων σωματιδίων και νεφών πάνω από μεγάλα αστικά συσσωματώματα της ΝΑ Ασίας και πάνω από την Ανατολική Μεσόγειο
Authors: Σταθόπουλος Σταύρος 
Published: November 2021

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να διερευνηθούν οι αλληλεπιδράσεις των αιωρούμενων σωματιδίων και νεφών πάνω από μεγάλα αστικά συσσωματώματα της Νοτιοανατολικής Ασίας και πάνω από την περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου. Είναι οργανωμένη σε τέσσερα κεφάλαια, καθένα από τα οποία περιέχει μια διαφορετική προσέγγιση για τη μελέτη της σχέσης μεταξύ αιωρούμενων σωματιδίων και νεφών, πάνω από την υπο-μελέτη περιοχή.Στο Κεφάλαιο 1, μελετήθηκαν οι σχέσεις μεταξύ του Οπτικού Βάθους Αερολυμάτων (AOD), της Νεφοκάλυψης (CC) και της Πίεσης στην Κορυφή του Νέφους (CTP), κάτω από διαφορετικές συνθήκες Πίεσης στην Επιφάνεια της Θάλασσας (SLP) και Υδρατμών (WV), πάνω από τρία μεγάλα αστικά συσσωματώματα της Κίνας, χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα από το Εικονοληπτικό Φασματοραδιόμετρο Μέσης Ανάλυσης (MODIS). Πάνω από όλες τις περιοχές και για όλες τις συνθήκες SLP, το CC βρέθηκε να αυξάνει για αυξανόμενο AOD, υποδεικνύοντας ότι η εξάρτηση του CC στο AOD δεν μπορεί να ερμηνευτεί μόνο λόγω συνδιακύμανσης των συνοπτικών συνθηκών. Επιπλέον, το WV βρέθηκε να έχει μεγαλύτερη επίδραση στο CC από ότι στο AOD, κυρίως σε περιβάλλοντα με αυξημένες συγκεντρώσεις αερολυμάτων. Για το λόγο αυτό, μελέτες που ερευνούν τις σχέσεις μεταξύ AOD-CC και βασίζονται σε δορυφορικά δεδομένα ενδέχεται να υπερεκτιμήσουν (υποεκτιμήσουν) την επίδραση του AOD στο CC, σε περιοχές όπου το AOD και το WV έχουν παρόμοιες (αντίθετες) εποχικές μεταβολές.Στο Κεφάλαιο 2, μελετήθηκαν οι σχέσεις μεταξύ των αερολυμάτων και των νεφών, πάνω από τις ίδιες περιοχές, όπως στο Κεφάλαιο 1, για διαφορετικές ποσότητες WV και για διαφορετικά ύψη νεφών, χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα AOD, CC, WV, CTP και Οπτικού Βάθους Νεφών (COD) από το όργανο MODIS. Πάνω από όλες τις περιοχές και για όλες τις εποχές, το CC βρέθηκε να αυξάνει για αυξανόμενο AOD, WV και ύψος νεφών. Επίσης, το οπτικό βάθος των αερολυμάτων σε περιβάλλοντα με χαμηλό WV και σταθερό CTP, βρέθηκε να έχει μικρότερη επίδραση στο CC, από ότι σε περιβάλλοντα με υψηλό WV. Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι η επίδραση του AOD στο COD μεταβάλλεται ανάλογα με το CTP, ενώ το COD, για αυξανόμενο AOD, βρέθηκε να αυξάνεται με το ύψος, για χαμηλά και μεσαίου ύψους νέφη, κυρίως σε συνθήκες χαμηλού AOD.Στο Κεφάλαιο 3, ερευνήθηκαν οι αιτιώδεις σχέσεις μεταξύ αερολυμάτων, υδρατμών στην ατμόσφαιρα και νεφών, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της Συγκλίνουσας Σταυρωτής Απεικόνισης (CCM), σε συνδυασμό με δορυφορικά δεδομένα AOD, WV, CC, COD, Ενεργής Διαμέτρου Παγωμένων Σωματιδίων του Νέφους (CERI) και Ενεργής Διαμέτρου Υγρών Σωματιδίων του Νέφους (CERL) από τον αισθητήρα MODIS, πάνω από την περιοχή της Ανατολικής Ασίας. Η ανάλυση έδειξε ότι υπάρχει αμφίδρομη επίδραση μεταξύ AOD, CC και COD, η οποία μπορεί να αποδοθεί στην ενισχυτική επίδραση των αερολυμάτων στα νέφη. Επιπλέον, βρέθηκε αμφίδρομη επίδραση μεταξύ AOD-WV και AOD-CERL, που μπορεί να αποδοθεί στην πρώτη έμμεση επίδραση των αερολυμάτων στα νέφη, ενώ δεν βρέθηκε αιτιώδης σχέση μεταξύ AOD και CERI, πιθανώς λόγω της ισχυρής σύζευξης μεταξύ των αερολυμάτων και των παγωμένων σωματιδίων. Τέλος, με βάση την παραπάνω ανάλυση, εξάγεται το συμπέρασμα ότι η μέθοδος CCM, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά σε μελέτες που διερευνούν την αιτιότητα μεταξύ αερολυμάτων και παραμέτρων των νεφών.Στο Κεφάλαιο 4, διερευνήθηκαν οι ετήσιες και εποχικές σχέσεις μεταξύ των αερολυμάτων και των νεφών, για διαφορετικές συνθήκες WV, πάνω από εννέα υποπεριοχές της Ανατολικής Μεσογείου. Χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικά δεδομένα AOD, WV, CC, COD και CTP από τον αισθητήρα MODIS, μαζί με δεδομένα AOD από ανθρωπογενή αερολύματα (AODanthr) και AOD από σκόνη (AODdust), τα οποία παράχθηκαν στα πλαίσια του προγράμματος “Ποσοτικοποίηση της Άμεσης και Έμμεσης Επίδρασης των Αερολυμάτων Πάνω Από την Ανατολική Μεσόγειο” (QUADIEEMS). Πάνω από όλες τις περιοχές, για όλες τις εποχές και για όλα τα σύνολα WV, το CC βρέθηκε να αυξάνει για αυξανόμενη συγκέντρωση ολικών και ανθρωπογενών αερολυμάτων και σκόνης, υποδεικνύοντας την ενισχυτική επίδραση των αερολυμάτων στα νέφη. Για AOD<0,5, το COD βρέθηκε να αυξάνεται όσο αυξάνεται το AOD, ενώ για AOD>0,5 να μειώνεται ή να παραμένει σταθερό, ανεξάρτητα από το WV. Επιπλέον, πάνω από όλες τις περιοχές και για όλες τις εποχές, το COD λόγω ανθρωπογενών αερολυμάτων βρέθηκε να είναι μεγαλύτερο από το αντίστοιχο λόγω σκόνης. Ακόμα, παρατηρήθηκε ότι το CTP κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του καλοκαιριού μειώνεται όσο αυξάνεται το AOD και το CC, ενώ κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου και του χειμώνα και για υψηλό WV να αυξάνεται. Τέλος, βρέθηκε ότι τα νέφη πάνω από τις ηπειρωτικές περιοχές βρίσκονται σε μεγαλύτερο ύψος από ότι πάνω από τις θαλάσσιες.