Προσδιορισμός αναλυτικών συναρτήσεων συμμεταβλητότητας των ανωμαλιών της επιφάνειας της θάλασσας και της δυναμικής θαλάσσιας τοπογραφίας για την στατιστική μελέτη των μεταβολών της στάθμης της θάλασσα:
Creators: name: Νατσιόπουλος, Δημήτριος Αργυρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Ανωμαλίες της επιφάνειας της θάλασσας
Συνάρτηση συμμεταβλητότητας
Πρόγνωση τιμών
Sla
Covariance functions
Least square collocation

description: Στόχος της παρούσης εργασίας είναι ο καθορισμός αναλυτικών συναρτήσεων συμμεταβλητότητας της ανωμαλίας της στάθμης της θάλασσας και της δυναμικής θαλάσσιας τοπογραφίας για της μοντελοποίηση των μεταβολών της στάθμης της θάλασσας. Η μελέτη βασίζεται σε αλτιμετρικά δεδομένα της δορυφορικής αποστολής του Envisat για ολόκληρη τη διάρκεια της αποστολής από το 2002 ως το 2011. Ο υπολογισμός των αναλυτικών συναρτήσεων συμμεταβλητότητας πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας εκθετικά μοντέλα, μοντέλα Gauss-Markov δευτέρου και τρίτου βαθμού καθώς και ενός μοντέλου σφαιρικών αρμονικών. Τα όρια της περιοχής μελέτης είναι ο ευρύτερος χώρος της Μεσογείου με γεωγραφικός πλάτος 30o ≤ φ ≤ 50o και γεωγραφικό μήκος -10o ≤ λ ≤ 40o. Οι τιμές των ανωμαλιών της στάθμης της θάλασσας αναφέρονται στην επιφάνεια αναφοράς του γεωδυναμικού μοντέλου EGM 2008 ενώ έχουν εφαρμοστεί όλες οι γεωφυσικές διορθώσεις αλλά και οι διορθώσεις που αφορούν το αλτίμετρο. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στους λόγους και τους στόχους που επιβάλλουν την εκπόνηση μιας τέτοιας μελέτης στην περιοχή, τα αναμενόμενα αποτελέσματα ενώ παρουσιάζεται και μια σύντομη περιγραφή των περιεχομένων κάθε κεφαλαίου. Στο δεύτερο κεφάλαιο ξεκινά με εισαγωγή στην έννοια της δορυφορικής αλτιμετρίας. Παρουσιάζονται οι αλτιμετρικές αποστολές του παρελθόντος, οι εφαρμογές και οι στόχοι της συγκεκριμένης τεχνικής ενώ περιγράφεται αναλυτικά η αλτιμετρική αποστολή του δορυφόρου Envisat. Γίνεται εκτενής αναφορά στις εμπειρικές και αναλυτικές συναρτήσεις συμμεταβλητότητας, στα μοντέλα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν καθώς και στον αλγόριθμο της πρόγνωσης με τη μέθοδο της σημειακής προσαρμογής. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι δύο τύποι συναρτήσεων που υπολογίστηκαν. Ο ένας αναφέρεται στη χρήση μια δορυφορικής διάβασης και τον υπολογισμό συνάρτησης συμμεταβλητότητας στη μία διάσταση (along track). Για το λόγο αυτό επιλέχθηκε η δορυφορική διάβαση 444 η οποία διασχίζει τη Μεσόγειο χωρίς να διακόπτεται από κομμάτια ξηράς. Ο δεύτερος αφορά τη χρήση του συνόλου των δεδομένων στο χώρο της Μεσογείου και τον υπολογισμό των αντίστοιχων συναρτήσεων στις δύο διαστάσεις (cross track). Τέλος, παρουσιάζονται και οι τρεις διαφορετικοί έλεγχοι που πραγματοποιήθηκαν μέσω της σημειακής προσαρμογής, την πρόγνωση στα είκοσι πρώτα σημεία της δορυφορικής διάβασης, στα είκοσι τελευταία και τέλος την πρόγνωση ανά ένα σημείο της διάβασης. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρεται στην παρουσίαση των αποτελεσμάτων. Παρουσιάζονται οι τιμές της ανωμαλίας της στάθμης της θάλασσας για την περίοδο 2005-2009 καθώς και οι αντίστοιχες εμπειρικές συναρτήσεις συμμεταβλητότητας για το ίδιο χρονικό διάστημα. Εξετάζεται κατά πόσο επηρεάζει τα δεδομένα η εφαρμογή της αντίστροφης βαρομετρικής διόρθωσης ενώ για την περίπτωση των δύο διαστάσεων δημιουργήθηκαν συναρτήσεις για όλους τους κύκλους τους έτους 2008, για μια περιοχή με γεωγραφικά όρια 32o ≤ φ ≤ 36o and 15o ≤ λ ≤ 20o και τέλος για ένα μοντέλο δυναμικής θαλάσσιας τοπογραφίας. Για όλες τις παραπάνω περιπτώσεις παρουσιάζονται οι αναλυτικές συναρτήσεις συμμεταβλητότητας και το κεφάλαιο συνεχίζει με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της πρόγνωσης. Τέλος, εξετάζεται πιθανή συσχέτιση μεταξύ των τιμών των μεταβλητοτήτων και των τιμών των μετεωρολογικών δεικτών SOI, NAO και ΜΟΙ. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται παράθεση των συμπερασμάτων που προκύπτουν την παρούσα εργασία ενώ δίνονται και κάποια χρήσιμα στοιχεία που έχουν σκοπό να προκαλέσουν συζήτηση και να δώσουν ιδέες για μελλοντική έρευνα στο ίδιο αντικείμενο.
description: The main focus of this work is on studying the SLA (Sea Level Anomaly) spectral characteristics based on empirically derived properties. This work presents some new ideas and results on the determination of analytical covariance functions for the sea level anomalies in the Mediterranean Sea. The focus is based on single-mission altimetry data from ENVISAT. The estimation of the analytical covariance functions is performed using 2nd and 3rd order Gauss-Markov models, exponential ones, as well as a kernel similar to that of the disturbing potential. The first chapter is dedicated to the problem statement and the objectives that this works needs to address. The goals and the reasoning for such a survey to be undertaken in the specific region are given while a general description of each diploma's chapter is given too in this chapter. The second chapter summarizes the fundamental theory and measurement principles of satellite altimetry. At the beginning of the chapter recent altimetry history, applications and goals of the satellite missions are presented, while another part of the chapter is dedicated to the detailed description of the Envisat mission. A detailed analysis of empirical and analytical covariance functions is given. In order to study the statistical characteristics of the SLA, first the empirical covariance models were derived. In order to determine some analytical model for the SLA covariance function various options have been tested. Prediction with LSC is described while the chapter ends with the data description. The third chapter deals with the two main sets of tests that have been carried out for the estimation of SLA analytical covariance functions. The first one refers to the use of a single pass of the satellite. The second test refers to the use of the entire set of ENVISAT passes for the Mediterranean Sea so that the SLA variability will be studied in both the along- and cross-track (2D) direction. Prediction is carried out with LSC in order to evaluate the accuracy that they offer. In the forth chapter, the main results of the study are summarized. Sea level anomaly values at monthly intervals between 2005-2009 are presented and commented. The chapter continues with the total inverse barometer correction on the raw data of 2008. Additionally, as far as the 2D case is concerned, the empirical covariance functions for all cycles of year 2008 (cycles 65-74) are presented while an inner window was selected for the area bounded between (32o ≤ φ ≤ 36o and 15o ≤ λ ≤ 20o) is depicted too. The same analysis has been carried out for the DOT model of Rio. Analytical covariance functions for all cases are described and commented. The chapter continues with the calculation of errors prediction with LSC and ends with the investigation of any possible correlations, between the ENVISAT SLA variances for pass 444 for the period between 2005 and 2010 with the SOI, NAO and MOI indexes. Finally, in chapter five, the main results of the study are summarized and some proposals for future investigations are presented.