Δημοσιεύσεις

Υπολογισμός του θαλάσσιου γεωειδούς στον Ελλαδικό χώρο με τη χρήση δεδομένων δορυφορικής αλτιμετρίας και μοντέλων επιχειρησιακής ωκεανογραφίας

 

Γιάννης Μιντουράκης
Διπλωματούχος Αγρονόμος και Τοπογράφος Μηχανικός (ΑΠΘ)

 

Κύριο αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την βελτιστοποίηση του υπολογισμού του θαλάσσιου γεωειδούς στον Ελλαδικό χώρο με τη χρήση παρατηρήσεων δορυφορικής αλτιμετρίας και δεδομένων από ωκεανογραφικά μοντέλα. Ως περιοχή εφαρμογής της μεθοδολογίας επιλέχθηκε ο θαλάσσιος χώρος Βόρεια του 33ου και Νότια του 42ου παραλλήλου μεταξύ του 19ου και 30ου μεσημβρινού. Η συγκεκριμένη περιοχή, που ουσιαστικά αντιστοιχεί στον Ελλαδικό θαλάσσιο χώρο, παρουσιάζει ενδιαφέρον όχι μόνο για την τοπική επιστημονική κοινότητα, αλλά και για την παγκόσμια καθώς είναι από τις πλέον απαιτητικές θαλάσσιες περιοχές για την εφαρμογή των τεχνικών της δορυφορικής αλτιμετρίας και των μοντέλων ωκεάνιας κυκλοφορίας.
Από το αντικείμενο της διατριβής προκύπτει ότι στόχος της είναι η παραγωγή ενός νέου μοντέλου του θαλάσσιου γεωειδούς για τον Ελλαδικό χώρο. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου, η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε επέβαλε την ολοκλήρωση δυο ενδιάμεσων στόχων οι οποίοι είναι οι παρακάτω:
1. Ανάπτυξη της "επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων" ως τεχνική ομογενοποίησης και συνόρθωσης των παρατηρήσεων Στιγμιαίας Στάθμης Θάλασσας (ΣΣΘ) από διαφορετικές αποστολές δορυφορικής αλτιμετρίας, με τη χρήση βαρών στις παρατηρήσεις και την εφαρμογή πολυωνύμων μεγάλου βαθμού. Η προτεινόμενη τεχνική αναπτύχθηκε ως εναλλακτική στην καθιερωμένη μεθοδολογία της συνόρθωσης διασταυρώσεων, και λαμβάνειυπόψη τις ιδιαιτερότητες των παρατηρήσεων της δορυφορικής αλτιμετρίας στις παράκτιες ζώνες καθώς και τα περίπλοκα θαλάσσια δυναμικά φαινόμενα.
2. Η αξιολόγηση των λύσεων της Δυναμικής Ωκεάνιας Τοπογραφίας (ΔΩΤ) από ωκεανογραφικά μοντέλα θαλάσσιας κυκλοφορίας για τον υπολογισμό της Μέσης Δυναμικής Ωκεάνιας Τοπογραφίας (ΜΔΩΤ) στην περιοχή μελέτης. Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των διαφορετικών προσεγγίσεων (της γεωδαιτικής, της ωκεανογραφικής και της συνδυαστικής) για τον υπολογισμό της ΜΔΩΤ στον Ελλαδικό χώρο.
Η εκτίμηση του θαλάσσιου γεωειδούς για την περιοχή της μελέτης γίνεται έμμεσα με τον υπολογισμό της επιφάνειας της ΜΣΘ από παρατηρήσεις δορυφορικής αλτιμετρίας, με βάση την τεχνική της «επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων», και στη συνέχεια, αφαιρώντας από αυτή ένα μοντέλο ΜΔΩΤ όπως υπολογίζεται σύμφωνα με την ωκεανογραφική προσέγγιση. Με αυτό τον τρόπο παρουσιάζονται το μοντέλο της ΜΣΘ National Technical University of Athens MSS version 1 (NTUAMSSv1), και το μοντέλο του θαλάσσιου γεωειδούς National Technical University of Athens Marine Geoid version 1 (NTUAMGv1). Η "έμμεση ωκεανογραφική" προσέγγιση που ακολουθείται για τον υπολογισμό του θαλάσσιου γεωειδούς είναι μια εναλλακτική λύση στην κλασική "άμεση γεωδαιτική" προσέγγιση που βασίζεται αποκλειστικά σε παρατηρήσεις βαρύτητας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ωκεανογραφική προσέγγιση του θαλάσσιου γεωειδούς δεν έχει μελετηθεί και εφαρμοστεί μέχρι στιγμής στην περιοχή της μελέτης. Η ωκεανογραφική προσέγγιση του θαλάσσιου γεωειδούς είναι εξαιρετικά ελκυστική για διάφορους λόγους που αναλύονται όπως
i) η ανεξαρτησία της από τη διαθεσιμότητα παρατηρήσεων θαλάσσιας βαρύτητας, και
ii) η δυνατότητα υπολογισμού επικαιροποιημένων εκδόσεων των μοντέλων λαμβάνοντας υπόψη τα νέα δεδομένα τα οποία διατίθενται ελεύθερα και συνεχώς.
Με βάση το μοντέλο NTUAMGv1, υπολογίζεται το πεδίο τιμών των ανωμαλιών της βαρύτητας ελευθέρου αέρα για την περιοχή της μελέτης National Technical University of Athens Free Air gravity Anomalies version 1 (NTUAFAAv1).
Τα νέα τοπικά μοντέλα NTUAMSSv1, NTUAMGv1 και NTUAFAAv1 αξιολογούνται εκτενώς σε συγκρίσεις με τα αντίστοιχα παγκόσμια μοντέλα και με άλλα διαθέσιμα δεδομένα, όπως γεωμετρικά υψόμετρα από GPS σε σημεία γνωστών ορθομετρικών υψομέτρων, παρατηρήσεις ναυτικής αλτιμετρίας με GPS, από αέρος αλτιμετρία, και με δεδομένα αποστολών θαλάσσιας και από αέρος βαρύτητας. Με βάση τις συγκρίσεις,συμπεραίνεται ότι η τεχνική της επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της μοντελοποίησης της ΜΣΘ και θαλάσσιου γεωειδούς στην περιοχή της μελέτης. Όσον αφορά τη συμβολή της νέας τεχνικής στη μοντελοποίηση της θαλάσσιας βαρύτητας, αυτή φαίνεται ότι προσφέρει μια μικρή βελτίωση ειδικά κοντά στις ακτές.
Τέλος ,σημειώνεται ότι η 'έμμεση ωκεανογραφική' έχει ορισμένα πλεονεκτήματα όπως η ομοιομορφία στη χωρική κατανομή των δεδομένων, η περιοδικότητα, η συνεχής και η ελεύθερη διάθεσή τους. Έτσι, τα νέα μοντέλα μπορούν να επικαιροποιηθούν εύκολα καθώς εκμεταλλεύονται
i) τις συνεχείς λύσεις της ΔΩΤ που παρέχονται ελεύθερα από τα συστήματα επιχειρησιακής ωκεανογραφίας και
ii) με τις παρατηρήσεις ΣΣΘ από τις σύγχρονες αποστολές δορυφορικής αλτιμετρίας που διατίθενται επίσης ελεύθερα από διάφορους Οργανισμούς. Έτσι, η προσέγγιση που παρουσιάζεται στη διατριβή προσφέρει τη βάση για ένα δυναμικό σύστημα αναφοράς υψομέτρων που μπορεί εύκολα και συνεχώς να ενημερωθεί σε πιο ακριβείς και επικαιροποιημένες εκδόσεις

 

Πλήρης Διατριβή ΕΔΩ

 

_______________________________________________________________________________________________________________________

 

Adjusting altimetric sea surface height observations in coastal regions. Case study in the Greek Seas.

 

Ioannis Mintourakis

 

I. Mintourakis:
School of Rural and Surveying Engineering,
National Technical University of Athens,
Zografou,15780, Greece,
E-mail: mintioan@survey.ntua.gr

 

Η δημοσίευση αναφέρεται σε ανάπτυξη μεθοδολογίας για τον υπολογισμό του θαλάσσιου γεωειδούς σε παράκτιες περιοχές με εφαρμογή της μεθοδολογίας στις Ελληνικές Θάλασσες. Αποτελεί την αναφορά για τον υπολογισμό της ΜΣΘ και του μοντέλου του θαλάσσιου γεωειδούς στον Ελλαδικό χώρο. Προβάλει το χώρο από19W – 30E / 33S – 42N ως Ελληνικές Θάλασσες (Greek Seas). Το μοντέλο είναι διαθέσιμο, ελεύθερα στον ιστοχώρο του αποθετηρίου των τοπικών μοντέλων γεωΕιδούς της Διεθνούς Γεωδαιτικής Ένωσης https://www.isgeoid.polimi.it/Geoid/reg_map.html

 

Όλο το paper ΕΔΩ

 

_______________________________________________________________________________________________________________________

Evaluation of ocean circulation models in the computation of the mean dynamic topography for geodetic applications. Case study in the Greek seas

 

I. Mintourakis, G. Panou, and D. Paradissis

 

I. Mintourakis: School of Rural and Surveying Engineering, National Technical University of Athens, Zografou,15780, Greece, E-mail: mintioan@survey.ntua.gr
G. Panou, D. Paradissis: School of Rural and Surveying Engineering,National Technical University of Athens, Zografou, 15780, Greece

 

Η δημοσίευση αναφέρεται στην αξιολόγηση κάποιων διαθέσιμων μοντέλων επιχειρησιακής ωκεανογραφίας στον υπολογισμό της ΜΔΩΤ σε σχέση με επιτόπου δεδομένα παλιρροιογράφων και δορυφορικής αλτιμετρίας. Αποτελεί χρήσιμη αναφορά στην σύγκριση των κύριων προσεγγίσεων (ωκεανογραφική, γεωδαιτική και συνδυαστική ωκεανογραφική-γεωδαιτική) για τον υπολογισμό της ΜΔΩΤ στον Ελλαδικό χώρο.

 

Όλο το paper ΕΔΩ

 

_______________________________________________________________________________________________________________________

 

Comparison Between GPS Sea Surface Heights, MSS Models Comparison Between GPS Sea Surface Heights, MSS Models and Satellite Altimetry Data in the Aegean Sea. Implications for Local Geoid Improvement

 

I.Mintourakis and D. Delikaraoglou

I. Mintourakis
Department of Surveying Engineering,
National Technica lUniversity of Athens,
Zografos 15780, Greece
E-mail: mintioan@survey.ntua.gr

 

Αναφέρεται σε τεχνική παρατηρήσεων της στιγμιαίας στάθμης της θάλασσας με τη χρήση δέκτη GPS με σκοπό τη δημιουργία υπερ-τοπικών μοντέλων της επιφάνειας της Μεσης Στάθμης της Θάλασσας (ΜΣΘ). Τα δεδομένα αυτά αξιοποιήθηκαν και γιατην αξιολόγηση παγκόσμιων μοντέλων ΜΣΘ / γεωειδούς καθώς και παρατηρήσεων δορυφορικής αλτιμετρίας κοντά στις ακτές. Η εργασία αυτή περιέχει άμεση αναφορά στην ΥΥΠΝ καθώς τα δεδομένα συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια που υπηρέτησα ως Υδρογράφος στην Υπηρεσία.

 

Όλο το paper ΕΔΩ

 

_______________________________________________________________________________________________________________________

 

Underwater sound speed Netcdf calculator

Petros Bitsikokos (a), Ioannis Bitsikokos (b)


(a) Military oceanographer (OF-1), Hellenic Navy Hydrographic Service, 229 Av. Mesogeion TGN 1040, Cholargos, pmpitsikokos@gmail.com;
(b) Software Engineer, independent researcher, 14 Agnoston Martiron st. Nea Smirni, Athens Greece, jmpitsikokos@gmail.com


The paper describes and presents preliminary results of a Netcdf Transformer tool, developed under java environment, for calculating and producing underwater Sound Speed Netcdf files. This study has been conducted using E.U. Copernicus Marine Service Information (CMEMS). By combining distinct Salinity and Temperature Netcdf data output from CMEMS, a compatible with low end machines Netcdf calculator is created, suitable for “at sea” calculations of the underwater sound speed. The calculations performed are based on Mackenzie (1981) 9 term formula for underwater sound speed. Products of the calculator are depicted in results. The soundscape / acoustic environment of the area bounded by 36N to 42N and Prime Meridian to 009E is calculated, with the distinct halo-clinic fronts of the area in mind. As input data, monthly mean hind casted average salinity and temperature data are selected for a period of 12 months. The calculator input data are the salinity and temperature Netcdf data outputs of Mediterranean Sea physical reanalysis component (product MEDSEA_REANALYSIS_PHYS_006_004), as made available by CMEMS. The output is a single Netcdf sound speed data file, plotted using NASA’s Panoply software. The use of the calculator, permits the production of Military Oceanography (MILOC) related products, thus allowing the comprehensive and robust identification of the soundscape, therefore directly enhances the Environmental Knowledge and Operational Effectiveness (EKOE) principle for all level commands.


Όλο το paper ΕΔΩ


Σχετικό poster ΕΔΩ


_______________________________________________________________________________________________________________________

 

Validation Of Operational Ocean Circulation Forecast Models of the Aegean Sea

 

Panourgias Siderakos

 

A dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of M.Sc. (Oceanography) by instructional course

FACULTY OF NATURAL AND ENVIRONMENTAL SCIENCES
OCEAN AND EARTH SCIENCE, UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON

From the ancient years till present, the Aegean Sea has always been a sea with major importance. From famous ancient ship battles to modern trading, it always played an essential role for the whole world. Nowadays, all the above combined with its unique oceanographic conditions and topography, the Aegean Sea has become the field of development for two operational, ocean circulation forecast models, the ALERMO model and the POSEIDON model. In this project, an effort for the validation of both models was originally targeted. However, due to lack of data from the POSEIDON model, the validation was performed only for the ALERMO model. Two months were initially chosen, one in winter and one in summer in order to compare their errors based on the different season. As a result, every forecast of the model was being examined in both resolutions of the model (1/30⁰ and 1/60⁰) for both months. Detailed figures of the forecasts are given, in both months and both resolutions in order for the reader to understand the differences that the model demonstrates in relation to the season. In addition, the Root Mean Square Error is calculated and given for each different case. Finally, from in-situ CTD measurements that took place in the Aegean Sea during 2014 and 2016 from an oceanographic ship of the Greek Navy, vertical temperature and salinity profiles were made in relation to depth in order to see the performance of the model in the water column generally. The most important conclusion of this research project is that the model performs very well with specific defects. Each season has its own defects and the model has permanent errors in specific areas in the Aegean. These areas are the mouth of the Dardanelles Strait and the waters adjacent to the coastline of Greece’s mainland. A significant part of these errors happen probably because of the fact that ALERMO is one-way nested to a larger model that covers the whole Mediterranean Sea and has quite low resolution (1/16⁰). Nevertheless, the development of the model is continuous and the improvements are visible both in its function and its errors. A research with salinity data would be very useful and interesting in the future, as today the daily and monthly data for this region are very poor.

 

Όλη η εργασία ΕΔΩ

 

_______________________________________________________________________________________________________________________ 

 

Τα Συστήματα Ηλεκτρονικών Χαρτών για την Πλοήγηση Σκαφών ως Συστήματα Διαδραστικής και Δυναμικής Χαρτογραφίας

 

Πλωτάρχης Χρήστος Καστρίσιος ΠΝ, Γραφείο Γεωγραφικής Πολιτικής, Υδρογραφική Υπηρεσία
Δρ. Λύσανδρος Τσούλος, Καθηγητής ΕΜΠ, Σχολή Αγρονόμων Τοπογράφων

 

Η δημιουργία του Μερκατορικού χάρτη αποτέλεσε ορόσημο για τη ναυτική χαρτογραφία, δηλαδή τη σύνθεση και παραγωγή χαρτών που έχουν σκοπό την υποβοήθηση των ναυτιλλόμενων στην ασφαλή πλοήγηση του σκάφους. Η εξέλιξη και διάδοση των ψηφιακών συστημάτων που συντελέστηκε στις τελευταίες δεκαετίες του 20ου αιώνα δεν μπορούσε παρά να επηρεάσει τη διαδικασία συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων του παράκτιου και θαλάσσιου περιβάλλοντος καθώς και τον τομέα της ναυτικής χαρτογραφίας. Στη δεκαετία του 1980, οι υδρογραφικοί φορείς αντιλαμβανόμενοι τις δυνατότητες που προσέφερε η τεχνολογία, στράφηκαν στη δημιουργία Ηλεκτρονικών Χαρτών, αρχικά ψηφιδωτής και ακολούθως διανυσματικής μορφής. Ο ηλεκτρονικός χάρτης σύντομα αποτέλεσε βασικό εργαλείο για τον ναυτιλλόμενο και εν τέλει τμήμα των απαιτήσεων εξοπλισμού των πλοίων (carriage requirement). Συγκεκριμένα, και σύμφωνα με τη σύμβαση SOLAS (Safety Of Life At Sea) για την ασφάλεια της ζωής στη θάλασσα, η χρήση συστημάτων ECDIS (Electronic Chart Display and Information Systems), αποτελεί υποχρέωση των πλοίων, ανάλογα με το μέγεθός τους και το έτος κατασκευής (UN, 1974; IMO, 2000). Τα ECDIS είναι ολοκληρωμένα συστήματα πληροφοριών, τα οποία χρησιμοποιούν για χαρτογραφικό υπόβαθρο τους ηλεκτρονικούς ναυτιλιακούς χάρτες που παράγονται από τους επίσημους υδρογραφικούς φορείς με βάση διεθνείς προδιαγραφές και συνδέονται με άλλα συστήματα του πλοίου για την υποβοήθηση του πλου. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται οι δυνατότητες των ηλεκτρονικών χαρτών και των ECDIS ως διαδραστικών και δυναμικών συστημάτων χαρτογραφικής απόδοσης, δηλαδή συστημάτων που επιτρέπουν στον χρήστη να εκτελεί εργασίες για την πλοήγηση του σκάφους, να επεμβαίνει στις ρυθμίσεις του χάρτη, να μεταβάλει τη χαρτογραφική απόδοση και το είδος/πλήθος των απεικονιζόμενων πληροφοριών καθώς και την ανάδραση που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια του πλου.

 

Διαβάστε όλο το άρθρο ΕΔΩ

 

_______________________________________________________________________________________________________________________ 

 

ALB Effectiveness in the Aegean Sea

Lt Georgios Georgopoulos,
Hellenic Navy Hydrographic Service,
Greece

Function of Water Clarity 29/05/2015

An Airborne Lidar Bathymetry (ALB) system has to cope with a number of limitations. Weather conditions (rainfall, humidity and sea state), together with bottom conditions (slope of the seabed, material type, roughness and density) are of great importance. However, the factor that dominates is water clarity. The attenuation of a beam of light by water results from two independent mechanisms; scattering and absorption. Therefore, turbidity, which is controlled by rivers’ runoffs and winds, wind/wave induced sediment re-suspension, the intensity of coastal human activity, the tidal amplitude and the structure of the water column itself, have the potential to significantly influence the maximum surveyable depth.

Read the article HERE