ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΗΛΙΔΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΜΕΣΩ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗΣ ΠΟΛΛΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΚΩΝ ΔΕΚΤΩΝ.
Από RemoteSensing Wiki
ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ: Cristina Maria Bentz και Josemá Oliveira de Barros
ΠΗΓΗ : 2005 INTERNATIONAL OIL SPILL CONFERENCE'
Σκοπός της συγκεκριμένης μελέτης, που πραγματοποιήθηκε από την εταιρεία Petrobras (υπεύθυνη για το 80% της παραγωγής του πετρελαίου και του φυσικού αερίου της Βραζιλίας), είναι η παρακολούθηση της επιφάνειας της θάλασσας με τη χρήση τηλεπισκόπησης και συγκεκριμένα με συνδυασμό πολλών δεκτών στις περιοχές Campos, Santos και Espírito Santo Basins της νοτιοανατολικής Βραζιλίας.
Το κύριο ωκεανογραφικό χαρακτηριστικό των παρακολουθούμενων περιοχών (ΕΙΚΌΝΑ 1) της Βραζιλίας είναι ότι επηρεάζονται από την επιφανειακή κυκλοφορία ρευμάτων η οποία είναι προσανατολισμένη από βορειοανατολικά προς νοτιοδυτικά καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Στο Campos και στο Εspirito Santo η δημιουργία μαιάνδρων και mesoscale vortices δημιουργεί τεράστιες μεταβολές στην επικρατούσα ροή. Παρατηρούνται συχνά κρύα και έντονα upwelling plumes των νερών στην λεκάνη Campos από Σεπτέμβριο μέχρι Απρίλιο. Οι αριθμητικές μελέτες διαμόρφωσης δείχνουν την αλλαγή του προσανατολισμού και τοπογραφίας των ακτών ως αρμόδιους μηχανισμούς για τα upwelling plumes.
Τα είδη των τηλεπισκοπικών δεκτών και δορυφορικών συστημάτων που χρησιμοποιήθηκαν αντίστοιχα είναι:
- SeaWiFS/GeoEye's OrbView-2 (AKA SeaStar, διακριτικής ικανότητας 1100 m)
- Seawinds/QuikSCAT (διακριτικής ικανότητας 25000 m)
- AVHRR/NOAA (διακριτικής ικανότητας 1100 m)
- MODIS/Terra/Aqua (διακριτικής ικανότητας 500 – 1000 m)
- SAR/Radarsat-1 (διακριτικής ικανότητας 8 – 100 m)
- ASAR/Envisat (διακριτικής ικανότητας 80 – 150 m)
Η χρησιμότητα των δορυφορικών δεκτών ήταν η εξής
- Οι δορυφορικοί οπτικοί δέκτες, SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor) και MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) χρησιμοποιήθηκαν για την ανίχνευση των παραλλαγών του ωκεάνιου χρώματος και των σχετικών αλλαγών των βιομαζών.
- Οι παθητικός θερμικός δέκτης AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/Advanced Very-High Resolution Radiometer) χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση χαρακτηριστικών γνωρισμάτων όπως τα ωκεάνια μέτωπα και τα λοφία ανεβάσματος των νερών.
- Ο ενεργητικός δέκτης, ραντάρ συνθετικών ανοιγμάτων, SAR (RADARSAT-1 και ENVISAT) σε αντίθεση με τους δύο παραπάνω τύπους οπτικών δεκτών έχει την ικανότητα απόκτησης εικόνων άσχετα από την παρεμβολή συννέφων. Συγκεκριμένα, η ενέργεια των μικροκυμάτων επιτρέπει τη συγκέντρωση δεδομένων κάτω από οποιαδήποτε ατμοσφαιρική συνθήκη. Με τη χρήση λοιπόν του SAR, μπορούμε να έχουμε μία καθημερινή συνοπτική εικόνα μεγάλων περιοχών με υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα και ειδικά της επιφάνειας της θάλασσας που μας ενδιαφέρει στην παρούσα μελέτη.
- Ο ενεργητικός δέκτης ASR χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της ανίχνευσης του πετρελαίου.
Η προεπεξεργασία των συγκεκριμένων δορυφορικών εικόνων η οποία έχει χρονική διάρκεια 4-6 ώρες από την απόκτηση τους συνοψίζεται στα παρακάτω βήματα:
- Τα στοιχεία έχουν υποστεί format και Γεωγραφική διόρθωση με χειρισμό του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS).
- Σε περίπτωση που ανιχνευτεί κάποιο ύποπτο χαρακτηριστικό γνώρισμα από τους ειδικούς της φωτοερμηνεία της Petrobras πραγματοποιείται μία επιτόπου κανονική επαλήθευση (in situ vertification) μέσω ομάδων πιθανοτήτων. Εάν είναι αναγκαίο χρησιμοποιούνται και φωτογραφίες των οποίων η λήψη πραγματοποιείται από επιθεωρήσεις αεροπλάνων.
Σημαντικά αποτελέσματα που προέκυψαν από την συγκεκριμένη μελέτη
- Στις δορυφορικές εικόνες SAR τα κύρια αντικείμενα που παρατηρούνται είναι περιοχές χαμηλής backscattering (επανασκέδασης?) που επιδείκνυονται σε διαφορετικά σχέδια όπως το Ι, ΙΙ, ΙΙΙ και ΙV όπως φαίνεται από την εικόνα 3. Η ανάλυση των σκοτεινών μεγεθών, της μορφής και των χωρικών συνδέσμων τους πιθανόν να αποκαλύψει την πηγή αυτών των αντικειμένων. Παρατηρώντας μόνο τα δεδομένα από τις SAR εικόνες μπορεί να διαπιστώσει ότι τα χαρακτηριστικά αντικείμενα στην εικόνα 3 προκλήθηκαν από τις διαρροές πετρελαίου, δεδομένου ότι ήταν κοντά στις μονάδες παραγωγής.
- Εξετάζοντας τον χάρτη της επιφανειακής θερμοκρασίας της θάλασσα σε σχέση με την εικόνα 3 είναι σαφές ότι το όριο μεταξύ των περιοχών με διαφορετική backscattering (dashed line στην εικόνα 3) προκλήθηκε από ένα θερμικό μέτωπο που διαχωρίζει τα πιο κρύα νερά από τα θερμότερα παράκτια του ρεύματος της Βραζιλίας (Brazilian Current). Oι παραλλαγές λοιπόν του σήματος SAR προκαλείται από αλλαγές ορίων της σταθερότητας θαλάσσιων στρωμάτων και έμμεσα λόγω του υψηλότερου ιξώδους της επιφάνειας και βιολογικής παραγωγικότητας, που συνδέονται με τα πιο κρύα νερά. Aπό τον συνδυασμό της εικόνας 3 και 4, το αντικείμενο της περιοχής ΙV αντιστοιχεί σε κάποιο σύννεφο αφού όπως φαίνεται στην εικόνα 4 η περιοχή είναι καλυμμένη από σύννεφα.
- Από τον δέκτη SeaWiFS προέκυψε ένας χάρτης κατανομής της χλωροφύλλης-α (εικόνα 5). Καθώς κινούμαστε παράκτια οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α οι τιμές μειώνονται και αυξάνονται απότομα πάλι σε μια περιοχή συμπίπτουσα με το χαρακτηριστικό αντικείμενο Ι της εικόνας 3 (SAR). Διαπιστώνεται λοιπόν ότι στην συγκεκριμένη περιοχή έχουμε αύξηση των αλγών που συνδέεται με βιολογική παραγωγή. Η ανίχνευση των αλγών με την τηλεπισκόπηση οφείλεται πιθανός στην τάση τους να επιπλεύσουν στην επιφάνεια.
- Από τον QuikSCAT προέκυψε ένας χάρτης πεδίου (εικόνα 6) που απεικονίζει την ταχύτητα του ανέμου με εύρος από 3-6 m/s. Συγκρίνοντας τον με την εικόνα 2 είναι σαφής η επίδραση του αέρα στην backscattering της εικόνας SAR. Τα αντικείμενα της εικόνας SAR που εντοπίζονται στις περιοχές Ι και ΙΙ ελέγχονται από τον αέρα και τις κατευθύνσεις του ρεύματος της Βραζιλίας. Μια περιοχή που χαρακτηρίζεται από χαμηλότερη ταχύτητα ανέμου, βορειοανατολικά και αντιστοιχεί στο μπλε στο ροζ συμπίπτει με μια περιοχή χαμηλής backscattering στην εικόνα SAR.
Η συγκεκριμένη μελέτη κατάφερε επιτυχώς να συνδυάσει δεδομένα από διαφορετικούς δέκτες (οπτικούς, θερμικούς και ενεργητικούς) και δορυφόρους με αποτέλεσμα τον προσδιορισμό φυσικών και βιολογικών διεργασιών και τον διαχωρισμό των αληθινών πετρελαιοκηλίδων από ψεύτικους στόχους.
