Ανάλυση των επιπτώσεων των δασικών πυρκαγιών του Αυγούστου του 2007 στην ποιότητα του αέρα της Αθήνας .

Από RemoteSensing Wiki

Ανάλυση των επιπτώσεων των δασικών πυρκαγιών του Αυγούστουτου 2007 στην ποιότητα του αέρα της Αθήνας χρησιμοποιώντας πολλαπλούς αισθητήρες μετεωρολογικών δεδομένων τηλεπισκόπησης και επίγειων παρατηρήσεων

Συγγραφείς

Yang Liu c,*, Ralph A. Kahn a, Archontoula Chaloulakou b, Petros Koutrakis c a NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA b National Technical University of Athens, Department of Chemical Engineering, Heroon Polytechniou 9, GR-15780 Zografos, Athens, Greece c Department of Environmental and Health, Harvard University, School of Public Health, Boston, MA 02215, USA

Αντικείμενο εφαρμογής

Χρήση πολλαπλών αισθητήρων μετεωρολογικών δεδομένων τηλεπισκόπησης (EOS), (MISR) και (MODIS), μαζί με τη συμβολή επίγειων παρατηρήσεων.

Στόχος

Οι στόχοι της μελέτης αυτής είναι: (1) η αξιολόγηση της συμβολής των Ελλήνικών δασικών πυρκαγιών σε επίπεδα ρύπανσης σωματιδίων κατά τη διάρκεια των δύο επεισοδίων δασικών πυρκαγιών στην Αθήνα με το συνδυασμό δορυφορικών δεδομένων αεροζόλ, μετεωρολογικών μοντέλων, και επίγειων μετρήσεων και (2) η αξιολόγηση της ακρίβειας και της αξία των διαφόρων προϊόντων δορυφορικών δεδομένων υπό αυτές τις συνθήκες.

Περιοχή Μελέτης

Τα δεδομένα από πολλαπλούς δορυφόρικούς αισθητήρες ενσωματώνονται με επίγειες μετρήσεις και μετεωρολογικά δεδομένα για τη μελέτη των επιπτώσεων των ελληνικών δασικών πυρκαγιών τον Αύγουστο του 2007 σχετικά με την ποιότητα του αέρα στην Αθήνα. Δύο επεισόδια ρύπανσης εντοπίστηκαν από μετρήσεις των PM 10 εδάφους μεταξύ 23 Αυγούστου και 4 Σεπτεμβρίου . Στο πρώτο επεισόδιο, στην Εύβοια και την Πελοπόννησο πυρκαγιές συνέβαλαν ουσιαστικά στα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην Αθήνα. Στο δεύτερο επεισόδιο, η μεταφορά της βιομηχανικής ρύπανσης από την Ιταλία και τη Δυτική Ευρώπη, καθώς και οι δασικές πυρκαγιές στην Αλβανία συνέβαλαν ουσιαστικά στα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην Αθήνα. Πηγές τοπικής ατμοσφαιρικής ρύπανσης, επίσης, συνέβαλαν στα παρατηρηθέντα επίπεδα των σωματιδίων κατά τη διάρκεια αυτών των επεισοδίων.

Συλλογή & Ανάλυση Δεδομένων

Τα δορυφορικά δεδομένα παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για την χωρική κατανομή των συγκεντρώσεων των σωματιδίων, επομένως, θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό των πηγών ρύπανσης. Παρά τις μερικές ελλείψεις των υφιστάμενων προϊόντων των δορυφορικών δεδομένων που προσδιορίζονται στην παρούσα ανάλυση, συνδυάζοντας δορυφορικά δεδομένα τηλεπισκόπησης με μοντέλα τροχιάς και επίγειες μετρήσεις, είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την εντατική μελέτη γεγονότων, όπως οι δασικές πυρκαγιές.

Από τα τέλη Αυγούστου με αρχές Σεπτεμβρίου 2007, η Ελλάδα υπέστη χειρότερες πυρκαγιές τα τελευταία 50 χρόνια. Πέρα από τις άμεσες ζημιές που προκαλούν, οι καταστροφικές πυρκαγιές παράγουν μεγάλες ποσότητες αερίων ρύπων και σωματιδίων (PM10 και PM2.5, αιωρούμενα σωματίδια, μικρότερα από 10 mm και 2,5 mm, αντίστοιχα) τα οποία παραμένουν διάσπαρτα πάνω από την περιοχή. Ωστόσο,είναι συχνά δύσκολο να εκτιμηθεί με αξιοπιστία η χωρική και χρονική έκταση της έκθεσης του πληθυσμού στον καπνό των εκπομπών μόνον από επίγειες μετρήσεις της ποιότητας του αέρα. Ξεκινώντας το 1999, η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διοίκησης Διαστήματος (NASA) εισήγαγε μια σειρά από δορυφορικούς αισθητήρες Earth Observing System (EOS), συμπεριλαμβανομένου του Μultiangle Imaging SpectroRadiometer (Misr) (Diner et al., 2002) και της Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) (Salomonson et al., 1989).

Εικόνα 1.Modis AOD υπερτίθενται στις Modis level 1B true-color εικόνες με τα σημεία φωτιάς(μαύρα πολύγωνα)πάνω από την Ελλάδα 24-28 Αυγούστου 2007. Η Αθήνα μαρκάρεται με ένα αστέρι

Και οι δύο αισθητήρες μπορούν να μετρήσουν σε αφθονία αερολύμματα και το μέγεθος τους πάνω από γη και νερό με σχεδόν παγκόσμια κάλυψη σε μέτρια χωρική ανάλυση .

Το Μέσο παρακολούθησης Όζοντος (OMI), το οποίο συνεχίζει τις μετρήσεις του Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) , λανσαρίστηκε το 2004 στο πλοίο του δορυφόρου EOS Aura.

Το όργανο OMI μπορεί να διακρίνει τύπους αερολυμμάτων, όπως ο καπνός, η σκόνη, και θειικά, και μετρήσεις πίεσης και κάλυψης συννέφων, τα οποία παρέχουν στοιχεία για την άντληση του όζοντος της τροπόσφαιρας. Το OMI, σε συνδυασμό με άλλα Aura μέσα, παρέχει παγκόσμια χαρτογράφηση των διαφόρων βασικών συστατικών της τροπόσφαιρας συμπεριλαμβανομένων και των αερολυμάτων.

Εικόνα 2.ΟΜΙ προκαθορισμένοι τύποι αεροζόλ παρατίθενται στις εικόνες MODIS Level 1B true-color πάνω από την Ελλάδα από τις 24 -28 Αυγούστου 2007. Η Αθήνα μαρκάρεται με αστέρι

Ανάγκαιότητα χρήσης τους

Αξιοποιώντας τα διαθέσιμα δεδομένα από πολλαπλές πηγές δημιουργειται μια εικόνα των χαρακτηριστικών των αερολυμμάτων και της μεταφοράς τους που δεν είναι εύκολα διακριτό από τα προιόντα των δορυφορικών δεδομένών και μόνο. Οι εικόνες MODIS χρησίμευουν ως βάσικό στρώμα σε αυτή την ανάλυση, κατά την οποία άλλα δορυφορικά δεδομένα και HYSPLIT τροχιές συσσωρεύονται. Αυτές οι εικόνες μαζί με την ενεργό κηλίδα φωτιάς μας βοηθούν στον εντοπισμό της προέλευσης των δεσμών φωτιάς, και παράσχουν μια πρώτη αξιολόγηση για τις δέσμες φωτιάς οι οποίες ενδέχεται να έχουν επηρεάστεί από την ποιότητα του αέρα στην Αθήνα. Μία αδυναμία της ανάλυσης συσχέτισης είναι ότι οι άμεσες μετρήσεις κυρίων διατακτών στην Αθήνα έλειπαν για λίγες μέρες λόγω μόλυνσης των συννέφων ή της υψηλής ανακλαστικότητας της επιφάνειας του εδάφους , έτσι τα ΑΟD πρέπει να εκτιμηθούν με βάση περιβάλλοντα εικονοστοιχεία.

Αποτελέσματα & αξιολόγηση των μεθόδων

Το OMI μπορεί να διακρίνει τα νέφη καπνού από το υπόβαθρο της ρύπανσης γεγονός που οφείλεται στην υψηλή ευαισθησία του για την απορρόφηση των σωματιδίων φωτός, και την ικανότητά του να ανακτήσει τις ιδιότητες των αερολυμάτων πάνω από σταθερό έδαφος και επιφάνειες ωκεανών. Η χωρική κάλυψη ΟΜΙ είναι ελαφρώς καλύτερη από αυτή του MODIS στην περιοχή της Αθήνας, διότι δεν επηρεάζεται από την υψηλή επιφάνεια ανακλαστικότητας.

Ως εκ τούτου, οι συγκεκριμένοι τύποι αεροζόλ OMI μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για την ποιοτική διάκριση των διαφόρων τύπων μαζών αερολυμάτων του αέρα υπό ορισμένες συνθήκες, όπως ο καπνός των δασικών πυρκαγιών εναντίον της βιομηχανικής ρύπανσης. Πρόσφατες πληροφορίες σχετικά με πηγές εκπομπών αεροζόλ, όπως η εποχικότητα και η συχνότητα των δασικών πυρκαγιών και καταιγίδων σκόνης στην περιοχή αυτή, χρησιμοποιήθηκαν για να αποκτήσουμε τον σωστό τύπο εκτιμήσεων αερολυμάτων για την τρέχουσα μελέτη.

Λόγω της χαμηλής συχνότητας δειγματοληψίας του σε σύγκριση με MODIS και OMI, ο Misr δεν κατέγραψε τα νέφη καπνού στην Εύβοια. Τα ανακτώμενα Misr ύψη κορυφών κηλίδας δείχνουν ότι το κύριο μέρος των νεφών καπνού στην Πελοπόννησο στις 26 Αύγουστου παρέμεινε κοντά στην επιφάνεια μετά την πρώτη έγχυση, η οποία είναι σε καλή συμφωνία με τις προβλέψεις της HYSPLIT τροχιάς.

Εικόνα 3.Misr wind-corrected ύψους νέφους αερολυμμάτων στις 26 Αυγούστου 2007 (αριστερά) και HYSPLIT 24-h κατευθύνσεις τροχιάς που αρχίζουν στις 26 Αυγούστου (δεξιά).

Αν και δεν είναι κατάλληλο για καθημερινή επιχειρησιακή παρακολούθηση των δασικών πυρκαγιών, γεγονός που οφείλεται στη χαμηλή συχνότητα δειγματοληψίας, ο Misr παρέχει υψηλής ποιότητας ΑΟD μετρήσεις (Kahn et al., 2005) και τα ύψη νέφους πάνω από τη γή.

Τα δεδομένα αυτών των προϊόντων μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί με το αποτέσμα πυρκαγιάς MODIS για να μελετήσουμε τα χαρακτηριστικά μακράς διάρκειας των δασικών πυρκαγιών στην περιοχή,ώστε να επωφεληθούν από το είδος των σωματιδίων της ανάκτησης, και μεγαλύτερη ΑΟD ακρίβεια ανάκτησης πάνω από τη γη.

Μια ολοκληρωμένη άποψη τών πολλαπλών πηγών δεδομένων παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για τον χαρακτηρισμό χωρικής κατανομής σωματιδίων, χρονικής διακύμανσης, τοποθεσίες πηγών και των μεταφορών κηλίδων. Επιπλέον, η σύγκριση των προιόντων των πολλαπλών δορυφορικών δεδομένών δεν μπορεί να εκμεταλλευθεί το γεγονός των πλεονεκτημάτων κάθε αισθητήρα, αλλά ωστόσο βοηθά στην ταυτοποίηση περιοχών για μελλόντική βελτίωση.