Transcript Diapositiva 1

Premesse
Obiettivi

non sono rappresentative dell’intero flusso d’acqua

i costi di installazione e manutenzione

non sono distribuite uniformemente nel mondo

i dati non disponibili a causa di restrizioni istituzionali

problemi di condivisione dei dati tra paesi confinanti
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
Over the last decade, the possibility to obtain river discharge estimates
from satellite sensors data has come to be of considerable interest.
Recent advances in radar altimetry technology have improved the
accuracy in the monitoring of the water surface level of large rivers and
lakes located in ungauged or poorly gauged inland regions.
Radar altimetry technology has been applied to large rivers, such as the
Amazon River (Koblinsky et al., 1993; Birkett, 1998; De Oliveira Campos et al., 2001 ;
Frappart et al., 2006; Leon et al., 2006; Zakharova et al., 2006; Santos da Silva et al.,
2010). Few studies devoted to an in-depth assessment of radar altimetry
over other rivers, such as Ob, Mekong, Negro, Gange and Brahmaputra
have been published (Kouraev et al., 2004; Frappart et al., 2005; Getirana et al., 2009;
Pereira Cardenal et al., 2011; Biancamaria et al., 2011; Birkinshaw et al., 2010; 2012).
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
Additionally, although not specifically dedicated, sensors such as
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) also have the
potential to provide river discharge estimates.
A preliminary example, in which the discharge is estimated by MODIS
considering a very short time series, is reported in Brakenridge and
Anderson (2006).
The study by Tarpanelli et al. (2013, RSE) shows that MODIS can give good
estimates of discharge and flow velocity for medium sized basins
(70000 km2) characterized by high temporal variability of discharge and
it can be used also for ungauged river sites.
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
To evaluate the potential of two sensors, radar
altimetry and MODIS, for the estimation of river
discharge in a medium sized basin (70000 km2)
in Northern Italy (Po river) also in absence of
bathymetry.
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
RADAR
ALTIMETER
SATELLITE
SPATIAL
RESOLUTION
MODIS
MODerate resolution Imaging
Spectroradiometer
ENVISAT (2002-2012)
AQUA (2002-today)
70 km inter-track
spacing at the Equator
2 channels at 250 m
beam footprint width
about 3.5 km
29 channels at 1 km
5 channels at 500 m
TEMPORAL
RESOLUTION
35 days
1-2 images a day
FREE
DOWNLOAD
http://earth.esa.int/riverandlake
http://modis.gsfc.nasa.gov/
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
MODIS
Q=v∙A
Altimetry
A = f(h, geometry)
Known
Unknown
from bathymetry surveys
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Entropic model for
the
bathymetry
(Moramarco et al.,
2013)
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
VS3
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
flood signal
dry
dry
wet
wet
1
2
3
1
2
3
C = land pixel
M = water
(located near
the river in an
area free of
surface water
even during
high floods)
pixel (located
within the
river with
permanent
presence of
M=Water pixel
water)
C= Land pixel
3
2
1
C/M increases with the presence of water
and, hence, of discharge (Brakenridge et al., 2005; 2007)
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
1. Selection of a box centered on the investigated gauged station from each
MODIS image
AQUA- MODIS Reflectance value of Channel 2 (10-Feb-2005 10:10)
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
2. Exclusion of pixels affected by cloud cover and/or snow by using a simple
threshold and a visual inspection
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Gauged Stations
Number of
free cloud
images
Piacenza
864
Cremona
798
Borgoforte
1103
Pontelagoscuro
921
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
3. Choice of the M and C pixels and calculation of the ratio C/M
PONTELAGOSCURO
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
3. Choice of the M and C pixels and calculation of the ratio C/M
4. Application of the smoothing
exponential filter (C/M*)
PONTELAGOSCURO
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
PIACENZA
CREMONA
Stazione
strumentata
PIA
CRE
BRG
LAG
Corr (C/M*-Q)
0.65
0.75
0.66
0.73
Corr (C/M*-v)
0.67
0.77
0.68
0.74
BORGOFORTE
LOCAL RELATIONSHIPS
PONTELAGOSCURO
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Stazione
strumentata
PIA
CRE
BRG
LAG
RMSE (C/M*-v)
0.17
0.11
0.15
0.16
NS (C/M*-v)
0.45
0.59
0.46
0.55
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
REGIONAL RELATIONSHIP
Gauged
station
PIA
CRE
BRG
LAG
RMSE (C/M*-v)
0.21
0.22
0.15
0.16
NS (C/M*-v)
0.20
-0.46
0.46
0.49
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
r=0.60
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
r = 0.88
NS = 0.78
RMSE = 0.70 m
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
Actual geometry (QMODIS+ALT)
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
RMSE
(m3s-1)
NS
(-)
RRMSE
(%)
MAE
(m3s-1)
r
(-)
423
0.75
36
346
0.91
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
Flow depth

D  eW  1
d ( x )  ln 
v s ( x )  1
W  v max S

Maximum depth
D= H – z0
Entropic
parameter
Maximum
flow velocity
Surface water
velocity
vmaxS= 1.5 vm
Mean flow velocity
from MODIS
vmax calc  k(H  z0 )
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
RMSE=118 m2
NS=0.94
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
RMSE
(m3s-1)
NS
(-)
RRMSE
(%)
MAE
(m3s-1)
r
(-)
Actual geometry (QMODIS+ALT)
423
0.75
36
346
0.91
Simulated geometry (QMODIS+ALT+ENTR)
433
0.74
37
314
0.91
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
The obtained good results demonstrate the potential of coupling the two
satellite sensors to calculate the discharge also in ungauged sites. This
aspect may be of particular interest in view of forthcoming Sentinel-3
mission, in which two similar sensors, with improved vertical accuracy
and spatial - temporal resolution, will be onboard the same satellite
platform.
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
DOMANDE?
Premesse
Obiettivi
Telerilevamento
e sensori
Aree allagate
da SAR
Portata da
MODIS
Portata da
altimetro
Portata da MODIS
+ altimetro
Conclusioni