Snowmelt detection over the Greenland ice sheet from SSM/I brightness temperature daily variations

We propose a technique for monitoring snowmelt over the Greenland ice sheet between 1992 and 2005 based on the difference between ascending and descending brightness temperatures (DAV) measured either at 19.35- or 37- GHz by the Special Sensor Microwave Imager (SSM/I). Wet snow is detected when both brightness temperatures and DAV values exceed fixed thresholds. Differently from existing techniques, a multi-frequency approach allows detection of wet snow at different depths and intensities, providing a tool for improving climatological and hydrological applications. Air temperature values either recorded by ground based stations or derived from model are used for calibrating and validating the technique. Results are compared with those obtained using backscattering coefficients recorded by the NASA's Quick Scatterometer (QuikSCAT) during an extreme melting event occurring on June 2002. Long-term results show that snowmelt extent has been increasing at a rate of ∼40,000 Km² per year for the past 14 years

In-situ multispectral and bathymetric measurements over a supraglacial lake in western Greenland using a remotely controlled watercraft

Supraglacial lakes form from meltwater on the Greenland ice sheet in topographic depressions on the surface, affecting both surface and sub-glacial processes. As the reflectance in the visible and near-infrared regions of a column of water is modulated by its height, retrieval techniques using spaceborne remote sensing data (e.g. Landsat, MODIS) have been proposed in the literature for the detection of lakes and estimation of their volume. These techniques require basic assumptions on the spectral properties of the water as well as the bottom of the lake, among other things. In this study, we report results obtained from the analysis of concurrent in-situ multi-spectral and depth measurements collected over a supraglacial lake during early July 2010 in West Greenland (Lake Olivia, 69°36'35" N, 49°29'40" W) and aim to assess some of the underlying hypotheses in remote sensing based bathymetric approaches. In particular, we focus our attention on the analysis of the lake bottom albedo and of the water attenuation coefficient. The analysis of in-situ data (collected by means of a remotely controlled boat equipped with a GPS, a sonar and a spectrometer) highlights the exponential trend of the water-leaving reflectance with lake depth. The values of the attenuation factor obtained from in-situ data are compared with those computed using approaches proposed in the literature. Also, the values of the lake bottom albedo from in-situ measurements are compared with those obtained from the analysis of reflectance of shallow waters. Finally, we quantify the error between in-situ measured and satellite-estimated lake depth values for the lake under study

A Wavelet Melt Detection Algorithm Applied to Enhanced Resolution Scatterometer Data over Antarctica (2000-2009)

Melting is mapped over Antarctica at a high spatial resolution using a novel melt detection algorithm based on wavelets and multiscale analysis. The method is applied to Ku-band (13.4 GHz) normalized backscattering measured by SeaWinds onboard the satellite QuikSCAT and spatially enhanced on a 5 km grid over the operational life of the sensor (1999–2009). Wavelet-based estimates of melt spatial extent and duration are compared with those obtained by means of threshold-based detection methods, where melting is detected when the measured backscattering is 3 dB below the preceding winter mean value. Results from both methods are assessed by means of automatic weather station (AWS) air surface temperature records. The yearly melting index, the product of melted area and melting duration, found using a fixed threshold and wavelet-based melt algorithm are found to have a relative difference within 7% for all years. Most of the difference between melting records determined from QuikSCAT is related to short-duration backscatter changes identified as melting using the threshold methodology but not the wavelet-based method. The ability to classify melting based on relative persistence is a critical aspect of the wavelet-based algorithm. Compared with AWS air-temperature records, both methods show a relative agreement to within 10% based on estimated melt conditions, although the fixed threshold generally finds a greater agreement with AWS. Melting maps obtained with the wavelet-based approach are also compared with those obtained from spaceborne brightness temperatures recorded by the Special Sensor Microwave/Image (SSM/I). With respect to passive microwave records, we find a higher degree of agreement (9% relative difference) for the melting index using the wavelet-based approach than threshold-based methods (11% relative difference)

A New Operational Snow Retrieval Algorithm Applied to Historical AMSR-E Brightness Temperatures

Snow is a key element of the water and energy cycles and the knowledge of spatio-temporal distribution of snow depth and snow water equivalent (SWE) is fundamental for hydrological and climatological applications. SWE and snow depth estimates can be obtained from spaceborne microwave brightness temperatures at global scale and high temporal resolution (daily). In this regard, the data recorded by the Advanced Microwave Scanning Radiometer—Earth Orbiting System (EOS) (AMSR-E) onboard the National Aeronautics and Space Administration’s (NASA) AQUA spacecraft have been used to generate operational estimates of SWE and snow depth, complementing estimates generated with other microwave sensors flying on other platforms. In this study, we report the results concerning the development and assessment of a new operational algorithm applied to historical AMSR-E data. The new algorithm here proposed makes use of climatological data, electromagnetic modeling and artificial neural networks for estimating snow depth as well as a spatio-temporal dynamic density scheme to convert snow depth to SWE. The outputs of the new algorithm are compared with those of the current AMSR-E operational algorithm as well as in-situ measurements and other operational snow products, specifically the Canadian Meteorological Center (CMC) and GlobSnow datasets. Our results show that the AMSR-E algorithm here proposed generally performs better than the operational one and addresses some major issues identified in the spatial distribution of snow depth fields associated with the evolution of effective grain size

An updated Antarctic melt record through 2009 and its linkages to high-latitude and tropical climate variability

A 30-year minimum Antarctic snowmelt record occurred during austral summer 2008–2009 according to spaceborne microwave observations for 1980–2009. Strong positive phases of both the El-Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Southern Hemisphere Annular Mode (SAM) were recorded during the months leading up to and including the 2008–2009 melt season. The 30-year record confirms that significant negative correlations exist at regional and continental scales between austral summer melting and both the ENSO and SAM indices for October–January. In particular, the strongest negative melting anomalies (such as those in 2008 and 2009) are related to amplified large-scale atmospheric forcing when both the SAM and ENSO are in positive phases. Our results suggest that enhanced snowmelt is likely to occur if recent positive summer SAM trends subside in conjunction with the projected recovery of stratospheric ozone levels, with subsequent impacts on ice sheet mass balance and sea level trends

Diagnosing the extreme surface melt event over southwestern Greenland in 2007

Abstract. Analysis of passive microwave brightness temperatures from the space-borne Special Sensor Microwave Imager (SSM/I) documents a record surface snowmelt over high elevations (above 2000 m) of the Greenland ice sheet during summer of 2007. To interpret this record, results from the SSM/I are examined in conjunction with fields from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research reanalysis and output from a regional climate model. The record surface melt reflects unusually warm conditions, seen in positive summertime anomalies of surface air temperatures, downwelling longwave radiation, 1000–500 hPa atmospheric thickness, and the net surface energy flux, linked in turn to southerly airflow over the ice sheet. Low snow accumulation may have contributed to the record through promoting anomalously low surface albedo

Retrieval of Dry Snow Parameters from Radiometric Data Using a Dense Medium Model and Genetic Algorithms

In this paper, GA-based techniques are used to invert the equations of an electromagnetic model based on Dense Medium Radiative Transfer Theory (DMRT) under the Quasi Crystalline Approximation with Coherent Potential to retrieve snow depth, mean grain size and fractional volume from microwave brightness temperatures. The technique is initially tested on both noisy and not-noisy simulated data. During this phase, different configurations of genetic algorithm parameters are considered to quantify how their change can affect the algorithm performance. A configuration of GA parameters is then selected and the algorithm is applied to experimental data acquired during the NASA Cold Land Process Experiment. Snow parameters retrieved with the GA-DMRT technique are then compared with snow parameters measured on field

How fast is the Greenland ice sheet melting?

© The Author(s), 2021. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Scambos, T., Straneo, F., & Tedesco, M. How fast is the Greenland ice sheet melting? Arctic Antarctic and Alpine Research, 53(1), (2021): 221–222, https://doi.org/10.1080/15230430.2021.1946241.THE ISSUE The Greenland Ice Sheet and the glacier-covered areas of Alaska and other Arctic lands are losing ice at an accelerating rate, contributing billions of tons of water to sea level rise. WHY IT MATTERS Ice loss from the ice sheets contributes directly to sea level rise. These losses are likely to increase rapidly as warming in the Arctic continues. Surface melt and runoff is now increasing more quickly than all other factors driving Greenland’s ice loss, although faster glacier outflow remains important. Increased ice loss from Alaska’s glaciers is also due mainly to surface melting. Given these trends, and the rapid warming in the Arctic (twice the global rate of warming), the Arctic is poised to lose ice even more rapidly and raise sea level. STATE OF KNOWLEDGE Since 2000, the net loss of ice from the Greenland Ice Sheet has increased five-fold, from 50 billion to about 250 billion tons per year1,2 (362 billion tons is equal to 1 mm in sea level rise). Ice losses in the Gulf of Alaska region have risen from about 40 to 70 billion tons per year3. These trends are confirmed by three independent satellite methods, using gravitational changes, elevation changes, and changes in the mass budget (the net difference between snowfall and the combination of glacier outflow and runoff)1. In total, the Arctic currently contributes approximately 350 billion tons (~1 mm) to sea level each year, primarily from Greenland, Alaska, and Arctic Canada. Recent measurements of the rate of sea level rise are 3.0 mm per year, with the additional rise coming from other glaciers and Antarctica (~0.4. mm) and expansion of the oceans due to warming (~1.7 mm)4. Slightly cooler summer seasons for Greenland in 2013 and 2014, and again in 2017 and 2018, temporarily reduced the rate of ice loss. Ocean temperatures cooled in some places along the western Greenland coast, slowing glacier outflow there5. However, strong melting in 2015, 2016 and 2019 again contributed large amounts of runoff to the ocean2. Because surface melt is closely tied to seasonal weather conditions, it is more variable than ice loss due to increased glacier outflow. Despite this variability, the overall warming trend of Arctic air and ocean has driven greatly increased melting and ice loss in Greenland and Alaska in the past two decades. As spring and summer temperatures have increased, net runoff of meltwater has grown dramatically (Figure 1). Ice loss due to faster glacier flow has remained stable overall and is unlikely to accelerate as rapidly as melting. Current increases in surface melt runoff rate are about twice that of ice loss due to increased ice flow speed1. As intense summer melt seasons like 2012, 2016, and 2019 become more common, further increases in melt runoff are inevitable.This work was supported by the Office of Polar Programs, National Science Foundation, and NSF’s Study of Environmental Arctic Change

RUOLO DEL DIRIGENTE NELLA PREVENZIONE DEI DANNI DA SOVRACCARICO BIOMECCANICO DEL RACHIDE NEL SETTING DELLA RIABILITAZIONE FUNZIONALE

Troppo spesso, nel campo della sanità, viene sottovalutato un aspetto fondamentale: “prendersi cura di chi cura”. Sotto l’egida dell'OMS, è stato calcolato che, nel mondo, ogni anno vengono persi 818.000 DALY (disability-adjusted life years) per Low Back Pain (Lombalgia) [Punnettet al., 2005]. Dati riportati in letteratura, riferiscono che nella categoria dei lavoratori addetti alla movimentazione manuale dei carichi la prevalenza di LBP arriva fino all'80% [Juniper M, Le TK, Mladsi D, 2009]. Le professioni sanitarie, in generale, risultano essere tra quelle a più alto rischio di infortunio, con circa 35.000 eventi accidentali l’anno e il problema che più di frequente colpisce queste categorie di lavoratori è proprio la lombalgia (LBP). Le problematiche non si riducono solo a disturbi connessi al rachide dorso-lombare, ma interessano anche disturbi muscolo-scheletrici: al rachide cervicale, alle spalle e agli arti inferiori. Se pensiamo alle attività lavorative in cui la componente fisica è un fattore preponderante e le azioni che si compiono diventano tanto più rischiose quanto più sono connesse ad uno sforzo fisico, ci rendiamo conto di quanto il Fisioterapista sia una figura professionale a rischio, per quanto riguarda le affezioni muscolo-scheletriche causate dal sovraccarico funzionale, soprattutto durante la movimentazione dei pazienti. Il Titolo VI del D.Lgs. 81/2008, è dedicato alla Movimentazione Manuale dei Carichi (MMC), intesa come l’insieme delle: “operazioni di trasporto e di sostegno di un carico ad opera di uno o più lavoratori, comprese le azioni di sollevare, deporre, spingere, tirare, portare o spostare un carico, che, per le loro caratteristiche o in conseguenza delle condizioni ergonomiche sfavorevoli, comportano rischi di patologie da sovraccarico biomeccanico, in particolare dorso-lombari”. E rispetto alla normativa previgente, in particolare nei confronti del D.Lgs. 626/94, ha apportato delle interessanti novità e modifiche. Rientrano pertanto nel campo di applicazione tutte le azioni che possono comportare rischi di patologie da “Sovraccarico Biomeccanico”, quali le patologie delle strutture osteo-articolari, muscolo-tendinee e nervo-vascolari (per esempio, le patologie a carico degli arti superiori), e non solo le patologie dorso-lombari, alle quali faceva riferimento il D.Lgs. 626/94. Questa nuova definizione è in linea con i contenuti dell’Allegato XXXIII del D.Lgs. 81/2008, nel quale sono citate anche le operazioni di movimentazione dei carichi leggeri ad alta frequenza, che tipicamente sono la causa di patologie da sovraccarico biomeccanico degli arti superiori. Il D.Lgs. 81/2008 inserisce anche il fattore “Postura” tra i fattori principali che possono aumentare il rischio in ambito lavorativo e lo descrive come “l’atteggiamento abituale del corpo e dei diversi distretti corporei”. L’attività del fisioterapista risulta fisicamente impegnativa: l’operatore si trova spesso ad effettuare compiti ripetitivi, che possono richiedere un’elevata applicazione di forza (soprattutto nelle tecniche manuali), ad assumere posture incongrue delle articolazioni o posture fisse prolungate, nonché attività di sollevamento/spostamento di carichi/pazienti. I dati relativi alla sintomatologia ed alle patologie, che sono state rilevate nei vari studi nazionali ed internazionali, avvalorano l’ipotesi che i fisioterapisti, nonostante una verosimile maggiore conoscenza dei rischi per l’apparato locomotore e delle tecniche per salvaguardare le strutture sollecitate dalle attività di movimentazione manuale dei pazienti, possono presentare un’alta frequenza di disturbi muscolo-scheletrici. La sintomatologia dolorosa spesso si manifesta precocemente, già tra i 21 e i 30 anni. Gli infortuni legati al lavoro non costituiscono un disagio che colpisce solo il lavoratore, ma interessano l’azienda stessa, per il semplice motivo che un lavoratore infortunato non può lavorare, o lavora con un’efficienza chiaramente ridotta. Questa patologia rappresenta così non solo un problema di salute, ma anche economico, sia in termini di costi diretti che indiretti, al punto da costituire, per assenze per malattia, cure, limitazioni dell'idoneità lavorativa e invalidità, uno dei più importanti problemi sanitari nel campo del lavoro [How D. et al., 2010]. Appare scontato, pertanto, sottolineare quanto sia importante la tutela della salute del lavoratore. Quello che è meno scontato, invece, è individuare quali siano le azioni potenzialmente “pericolose”, in modo tale da poterle evitare e garantire una prevenzione degli infortuni, ottenendo al tempo stesso una tutela della salute e una migliore qualità del lavoro. Per determinare il livello di pericolosità dei diversi movimenti effettuati e il loro potenziale di rischio sono stati quindi creati diversi indici di valutazione. Attraverso questi indici, pertanto, si può determinare il livello di pericolosità di un’azione e, qualora questo risultasse troppo elevato, tanto da comportare un rischio per la salute, effettuare interventi mirati di correzione per ripristinare il livello di rischio entro valori accettabili. Mentre per gli altri operatori sanitari però la tipologia di lavoro svolto può essere, entro certi limiti, definita e standardizzata, e il livello di rischio delle azioni lavorative può essere valutato efficacemente con un indice come ad esempio il MAPO, per quanto riguarda i fisioterapisti il discorso diventa molto più complesso, in quanto i compiti svolti e le azioni compiute non possono essere così facilmente “categorizzate”. Un Fisioterapista, infatti, è una figura professionale estremamente versatile, per cui il suo lavoro si adatta in funzione di innumerevoli fattori, tra cui il reparto in cui si opera, la tipologia di pazienti, il programma terapeutico seguito, le posture utilizzate. I compiti del fisioterapista possono pertanto spaziare dalle mobilizzazioni passive, al massaggio di scollamento, all’assistenza attiva alla guida del movimento, alla deambulazione, all’addestramento alle ADL, al rinforzo muscolare, ai trasferimenti e ai passaggi posturali, ai bendaggi, al lavoro al lettino o al suolo, e la lista potrebbe proseguire ancora per molto. Tra tutte le figure professionali in sanità, il Fisioterapista è senza dubbio quella che più difficilmente può essere inserita entro una limitata cerchia di “compiti”; pertanto, risulta difficoltoso trovare un indice di valutazione che permetta di calcolare il rischio lavorativa per tale figura. Arriviamo dunque alla scottante verità: sembra non esista un indice specifico che permetta di valutare il rischio lavorativo nella professione del Fisioterapista. Eppure, di uno strumento che ci permetta tale tipo di valutazione c’è forte bisogno, anche perché con il progressivo innalzamento dell’età media dei lavoratori e col conseguente ritardare dell’età pensionabile, gli operatori sanitari sono sempre più soggetti a sviluppare disturbi fisici legati al lavoro. Si può affermare quindi che quella del Fisioterapista è una professione rischiosa? Parlando di rischio lavorativo spesso viene da associare il rischio legato alla possibilità di eventi traumatici o, nel caso di personale sanitario che lavora quotidianamente a contatto con agenti patogeni, rischio biologico. Nel caso dei Fisioterapisti la questione è sensibilmente diversa, in quanto il rischio è prevalentemente correlato all’insorgenza di problematiche muscolo-scheletriche da overuse, a valenza solitamente cronica. Ci si riferisce in particolar modo alle rachialgie, che vedono proprio nella popolazione dei Fisioterapisti tra le maggiori incidenze, e alle patologie articolari da sovraccarico, specialmente degli arti superiori. Una percentuale non trascurabile di Fisioterapisti non è costantemente aggiornata riguardo corsi di mobilizzazione manuale dei carichi, e una porzione ancora maggiore, pur possedendo le adeguate competenze di ergonomia posturale, non le applica. Possono presentarsi situazioni in cui il Fisioterapista, pur possedendo le adeguate conoscenze in termini di rischi lavorativi ed ergonomia posturale, non ha la possibilità di applicarle. E questa è, sfortunatamente, una questione abbastanza delicata: in alcuni casi, infatti, non è il Fisioterapista a “muoversi male”, ma sono le carenze strutturali del reparto in cui opera a metterlo in condizione di non poter fare altrimenti. In altri casi, invece, la limitante è il fattore tempo: un trasferimento ausiliato richiede più tempo di uno fatto manualmente, e alcuni operatori devono lavorare con i minuti contati. Il rischio, nel lavoro del Fisioterapista, fondamentalmente è legato a due fattori: i fattori individuali e quelli strutturali del reparto. Entrambi i fattori si possono distinguere in elementi modificabili e non modificabili. Risulta, quindi, necessario che in questa tipologia di attività venga effettuata un’attenta “Valutazione del Rischio” da sovraccarico biomeccanico per l’apparato locomotore, ed è del 2009 uno studio italiano di Zanella F., che si è posto l’obiettivo di proporre un nuovo “metodo di valutazione del rischio lavorativo” che fosse specifico per la professione del Fisioterapista. Tale metodo è rappresentato dalle schede R.P.M. (Rischio Posturale e da Movimentazione Carichi): uno strumento specifico per la valutazione del rischio da postura e da movimentazione carichi nella professione del Fisioterapista. Le schede R.P.M., che prevedono un'analisi dinamica dei “livelli di pericolosità” delle azioni svolte dall'operatore durante lo svolgimento delle sue mansioni, costituiscono per il momento l'unico metodo disponibile in Italia per il calcolo del rischio in fisioterapia. in Questo elaborato viene approfondita ed analizzata la figura del dirigente in relazione alle tematiche trattate

Persistent surface snowmelt over Antarctica (1987–2006) from 19.35 GHz brightness temperatures

[1] Persistent melting (e.g., continuing for more than three days or for one consecutive day and night) is mapped in Antarctica (1987–2006) using night- and day-time Special Sensor Microwave Imager brightness temperatures (Tb) at 19.35 GHz, horizontal polarization. Snowmelt is indicated when Tb and relative daily difference exceed threshold values, respectively Tc and ΔT, computed for each pixel and year, or when both daytime and nighttime Tb exceed Tc. Results from an electromagnetic model suggest that the minimum detectable liquid water content ranges between 0.2 and 0.5%, in volume. We find that melting areas have been moving inland since 1987. A first-time extensive melting (1987–2006) is detected over the Transantarctic Mountains on January 2005, 875 Km inland and 2000 m above sea level. Melting extent and index have been decreasing over Antarctica, since 1987, although either positive and negative trends are observed from a sub-continental scale analysis