Απόκτηση ολοκληρωμένης αλλά και εξειδικευμένης γνώσης για την διαχείριση των σύγχρονων περιβαλλοντικών προβλημάτων. Παρουσίαση διαχειριστικών και εκτελεστικών εργαλείων για τη διαχείριση περιβαλλοντικών προβλημάτων

Εισαγωγή στην τηλεπισκόπηση, Ιστορική αναδρομή, Θεμελειώδεις έννοιες φυσικής, Δορυφορική τηλεπισκόπηση, Ανάλυση των συστημάτων δορυφορικής τηλεπισκόπησης:  Δορυφόροι (Βασικές έννοιες - Τροχιές Δορυφόρων - Χαρακτηριστικά - Τύποι Δορυφόρων), Αισθητήρες (Βασικές έννοιες - Περιοχές και αρχή λειτουργίας - Τύποι Αισθητήρων – Χαρακτηριστικά αισθητήρων), Απεικονίσεις ( Είδη απεικονίσεων - Παραμόρφωση - Ερμηνεία και ανάλυση εικόνων). Δορυφορικά συστήματα παρατήρησης Γης: Εφαρμογές δορυφορικής τηλεπισκόπησης στο περιβάλλον με έμφαση στην ποιότητα της ατμόσφαιρας.

Στο πλαίσιο του μαθήματος, πραγματοποιούνται διάφορες εργαστηριακές ασκήσεις, μεταξύ αυτών:

  • Προσδιορισμός φασματικής απόκρισης ακτινομέτρου
  • Προσδιορισμός συνάρτησης επικάλυψης της διάταξης lidar
  • Καθορισμός του ύψους οριακού στρώματος με τη διάταξη lidar και της ημερήσιας διακύμανσης του φόρτου των σωματιδίων στην ελεύθερη τροπόσφαιρα.
  • Χωρική κατανομή των αιωρούμενων σωματιδίων στην περιοχή της Θεσσαλονίκης, κ.ά.

Στόχος του μαθήματος είναι η απόκτηση εμπειρίας στον χειρισμό εργαστηριακών διατάξεων και στην επεξεργασία των δεδομένων τους.

Στο πλαίσιο του μαθήματος αναλύονται οι βασικές αρχές και έννοιες, οι στόχοι και η διαδικασία εκτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Επίσης, οι φοιτητές/τριες έρχονται σε επαφή με τις Κοινοτικές Οδηγίες και το ελληνικό δίκαιο, και άλλα νομοθετικά κείμενα για την προστασία του περιβάλλοντος. Διατίθενται εργαλεία για τη εκπόνηση μελέτης. Τέλος, δίνονται όλοι οι όροι και οι κανόνες σύνταξης μίας μελέτης περιβαλλοντικών επιπτώσεων.

  • Εισαγωγή στα μοντέλα ποιότητας του αέρα
  • Θεμελιώδεις έννοιες του ατμοσφαιρικού κύκλου διασποράς
  • Εφαρμογές, τύποι, δομή και ανάπτυξη των φωτοχημικών μοντέλων ποιότητας του αέρα
  • Eξισώσεις ενός φωτοχημικού μοντέλου ποιότητας του αέρα - Αναλυτική μορφή της εξίσωσης διασποράς
  • Οϋλεριανά μοντέλα κυψελίδας και παραδείγματα
  • Λαγκρανσιανά μοντέλα κυψελίδας και παραδείγματα
  • Εξάσκηση στα μοντέλα ποιότητας αέρα:  CALINE, HYSPLIT, FLEXPART

Άλγεβρα Περιβαλλοντικών Δεδομένων. Διαστάσεις και χαρακτηριστικά του χώρου δεδομένων. Ποιότητα, πληρότητα και αλγεβρικοί μετασχηματισμοί Περιβαλλοντικών Δεδομένων. Μέτρα συσχέτισης-συνάφειας ΠΔ (εσωτερικό γινόμενο, συντ. συσχέτισης, ευκλείδια & mahalanobis απόσταση). Δειγματοληψία Περιβαλλοντικών Δεδομένων με στόχο την περιβαλλοντική μοντελοποίηση. Περιγραφική και προβλεπτική μοντελοποίηση Περιβαλλοντικων Δεδομένων. Μέθοδοι κατηγοριοποίησης (classification) και παλινδρόμησης (regression). Επιλογή και ιεράρχηση χαρακτηριστικών. Επιβλεπόμενη και ανεπίβλεπτη μάθηση. Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα, Δένδρα Αποφάσεων, Αυτοοργανούμενες απεικονήσεις. Μοντελοποίηση δεδομένων και και ηλεκτρονικές υπηρεσίες. Βασικές αρχές σχεδίασης διαδικτυακών υπηρεσιών διάχυσης περιβαλλοντικής πληροφορίας. Χρήση smart phones για προσωποποιημένες υπηρεσίες περιβαλλοντικής ενημέρωσης ποιότητας ζωής. Παράδειγμα εφαρμογής με ενσωματωμένους μικροαισθητήρες σε smartphones και σε αυτόνομες συσκευές: θα γίνει παρουσίαση των βασικών μικροαισθητήρων και θα καθοδηγηθούν οι φοιτητές να λάβουν και να επεξεργαστούν-μοντελοποιήσουν μετρήσεις και να τις χρησιμοποιήσουν για το σχεδιασμό μίας υπηρεσίας ενημέρωσης. 

Σκοπός του μαθήματος είναι οι φοιτητές να εξειδικευτούν στη χρήση εξελιγμένων εργαλείων και τεχνικών περιβαλλοντικής πληροφορικής. Συγκεκριμένα στα πλαίσια το μαθήματος θα μελετηθούν: Τύποι αρχείων περιβαλλοντικής πληροφορίας. Μεταδεδομένα. Βιβλιοθήκες επεξεργασίας δορυφορικών δεδομένων τηλεπισκόπισης. Τεχνικές οπτικοποίησης δεδομένων και ανάπτυξης εφαρμογών επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης με τη χρήση της Interactive Data Language, IDL ή/και της Matrix Laboratory, MatLab. Τεχνικές οπτικοποίησης και επεξεργασίας προσομοιώσεων ατμοσφαιρικών μοντέλων. Τεχνικές διαχείρισης μεγάλου όγκου δεδομένων. Τεχνικές εξόρυξης δεδομένων.

Τηλεπισκόπιση του ατμοσφαιρικού όζοντος και των αιωρημάτων με τη χρήση πηγών laser.
Βαθμονόμηση φασματοφωτομέτρου με πρότυπη λυχνία.
Μετρήσεις θορύβου.
Μέτρηση οπτικού βάθους αιωρούμενων σωματιδίων.
Μέτρηση και επεξεργασία δεδομένων ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Εισαγωγικά στοιχεία για την ακτινοβολία μεγάλου & μικρού μήκους κύματος. Φωτοχημεία, θέρμανση και ψύξη. Ατμοσφαιρικό ισοζύγιο ακτινοβολίας , παγκοσμιο, στο οριο της ατμοσφαιρας και στην επιφάνεια. Δομή της ατμόσφαιρας και ατμοσφαιρική κυκλοφορία: τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα. Μεγάλες κυμάνσεις στην ατμόσφαιρα και τηλεσυνδέσεις. Το κλιματικό σύστημα: κλιματικές διακυμάνσεις και ευαισθησία. Φαινόμενο Θερμοκηπίου: Μεταβολές στο ενεργειακό ισοζύγιο (φυσικές και ανθρωπογενείς) και radiative forcing. Φυσικές μεταβολές: ηφαιστειακή δραστηριότητα, ηλιακή δραστηριότητα. Το όζον σαν κλιματικό αέριο. Στοιχεία από τη φυσική του οριακού στρώματος. Εισαγωγή στα ατμοσφαιρικά μοντέλα

Χημική σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα. Φυσικοί και χημικοί μετασχηματισμοί. Χημική κινητική των αντιδράσεων. Φωτοχημικές διαδικασίες. Πηγές, καταβόθρες και μεταφορά. Στοιχεία χημείας της τροπόσφαιρας, όζον της τροπόσφαιρας, ελεύθερες ρίζες (OH, HO2 και RO2), οξείδια του αζώτου, μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογονάνθρακες. Ετερογενείς αντιδράσεις, οξείδωση SO2, όξινη εναπόθεση, ξηρή και υγρή εναπόθεση. Στοιχεία χημείας της στρατόσφαιρας, όζον της στρατόσφαιρας, καταλυτικοί κύκλοι καταστροφής του όζοντος (HOx, NOx, ClOx), επίδραση ανθρωπογενών εκπομπών (CFCs), χημεία της «τρύπας» του όζοντος. 

Το σύστημα της γης: υδρόσφαιρα, ατμόσφαιρα, λιθόσφαιρα και βιόσφαιρα.

Παγκόσμιες περιβαλλοντικές αλλαγές.

Στοιχεία θερμοδυναμικής και χημεία διαλυμάτων.

Βασικοί μηχανισμοί και αρχές.

Απαραίτητα μαθηματικά για προσομοιώσεις βιογεωχημικών κύκλων.

Βιογεωχημικοί κύκλοι του άνθρακα, αζώτου, θείου, φωσφόρου και οξυγόνου.