Ανίχνευση πετρελαιοπηγών στους ωκεανούς με την χρήση τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος Τίτλος: Detection of oil seepages in oceans by remote sensing
Συγγραφείς: Subhobroto Mazumder and Kalyan Kumar Saha
Εισαγωγή
Η ανίχνευση πετρελαίου κυρίως σε θαλάσσιες περιοχές είναι μία σύνθετη διαδικασία δεδομένου ότι τα βάθη αναζήτησης των πηγών αυτών σταδιακά έχουν αυξηθεί. Παράλληλα με την αύξηση του βάθους έχει αυξηθεί και το κόστος αναζήτησης, γεγονός που καταδεικνύει ένα πεδίο δράσης για την τηλεπισκόπηση. Η τηλεπισκόπηση προσφέρει προσαρμοσμένους κατά περίπτωση και περιοχή, αποτελεσματικούς και αξιόπιστους τρόπους προσδιορισμού πιθανών υποθαλάσσιων πηγών πετρελαίου με χαμηλό κόστος. Αξιοποιώντας το γεγονός ότι συνήθως το πετρέλαιο από τέτοιες πηγές διαρρέει στο νερό και αφήνει σημάδια η τηλεπισκόπηση μέσω των δορυφορικών εικόνων συμβάλει στον προσδιορισμό συγκεκριμένων δυνητικών πηγών που χρίζουν περισσότερης έρευνας. Έτσι πολλές μεγάλες εταιρείες του κλάδου πλέον χρησιμοποιούν την τηλεπισκόπηση για μία αρχική διερεύνηση πιθανών κοιτασμάτων, σε αντικατάσταση άλλων μεθόδων όπως η επιτόπια έρευνα και τα σεισμικά προγράμματα που αποτελούν πρακτικές μεγαλύτερου κόστους.
Ο τρόπος εντοπισμού τέτοιων πιθανών σημείων γίνεται μέσω του προσδιορισμού συγκεκριμένων σημείων συγκέντρωσης πετρελαίου. Εκεί που εστιάζει βέβαια η έρευνα είναι στον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδων που προήλθαν από την διαρροή υποθαλάσσιων πηγών και προσπαθεί να απομονώσει περιπτώσεις διαρροής από άλλα αίτια (π.χ. από διαρροή πλοίων κλπ).
Εφαρμογή
Ένας τρόπος για τον προσδιορισμό των πετρελαιοκηλίδων είναι η χρησιμοποίηση διάφορων παθητικών αισθητήρων. Για παράδειγμα οι θερμικοί υπέρυθροι αισθητήρες (thermal infrared sensors) θεωρείται ότι μπορούν να επιτύχουν ένα καλό αποτέλεσμα (Λειτουργώντας βάσει της μεταβολής της θερμικής αδράνειας (thermal inertia) του πετρελαίου σε σχέση με το περιβάλλον (το νερό δηλαδή), στοιχείο που κάνει το πετρέλαιο ορατό στους θερμικούς αισθητήρες), με βασικό μειονέκτημα τους την κακή διακριτική ικανότητα στο να ξεχωρίζουν το πετρέλαιο από άλλα προϊόντα του. Το αποτέλεσμα είναι απόρροια του γεγονότος ότι το πετρέλαιο παρουσιάζει θερμικές ιδιότητες που το διακρίνουν από το νερό. Πιο συγκεκριμένα, υπάρχουν διαφορές ως προς την θερμοχωρητικότητα, την θερμική αγωγιμότητα και την θερμική αδράνεια. Όσον αφορά στην θερμοχωρητικότητα, δηλαδή στην ικανότητα ενός υλικού να αποθηκεύει Θερμότητα, το μέγεθος αυτό είναι διπλάσιο για το νερό από ότι για το πετρέλαιο. Η θερμική αγωγιμότητα, δηλαδή το μέτρο του ρυθμού με τον οποίο θερμότητα θα περάσει μέσα από το υλικό είναι μεγαλύτερη για το πετρέλαιο σε σχέση με το νερό. Τέλος, για την θερμική αδράνεια, δηλαδή την ιδιότητα που έχει ένα υλικό να αντέχει τις αλλαγές της θερμοκρασίας, το νερό φαίνεται να έχει μεγαλύτερη θερμική αδράνεια από το πετρέλαιο.
Κύρια μειονεκτήματα της μεθόδου είναι ότι μπορούν εσφαλμένα να θεωρηθούν παγωμένα ρεύματα νερού ως πετρελαιοκηλίδες. Αυτό το πρόβλημα βέβαια μπορεί να ελαχιστοποιηθεί χρησιμοποιώντας πληροφορίες από το υπεριώδες φάσμα (ultraviolet spectral ranges) σε συνδυασμό με εικόνες από τους θερμικούς αισθητήρες. Τα σύννεφα επίσης μπορεί να αποτελέσουν εμπόδιο για την θερμική ανίχνευση, επειδή είναι καλοί απορροφητές της θερμικής ακτινοβολίας.
Ανάμεσα στους ενεργητικούς αισθητήρες (active sensors), εκείνοι που χρησιμοποιούνται με καλά αποτελέσματα είναι οι laser fluoro-sensors που λειτουργούν στο μήκος κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας (ultraviolet wavelength). Το βασικό πλεονέκτημα των αισθητήρων αυτών είναι η μοναδική διακριτική τους ικανότητα να εντοπίζουν το πετρέλαιο σε κάθε στρώμα νερού, πάγου ή χιονιού. Οι περισσότεροι laser fluoro-sensors που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση διαρροών πετρελαίου χρησιμοποιούν ένα λέιζερ στην περιοχή 0.3 με 0.355 μm. Το πετρέλαιο απορροφά σε αυτήν την περίπτωση το υπεριώδες φως που εκπέμπεται από τους fluorosensors και εκπέμπει ακτινοβολία στο ορατό φάσμα μεταξύ 0.4 με 0.65 μm, με μία οξεία κορυφή στα 0,48 μm. Αυτή η τεχνική βοηθά επίσης στην διάκριση μεταξύ εξευγενισμένου αργού πετρελαίου και βαρύ αργού, συγκρίνοντας την απόκριση φθορισμού του αργού πετρελαίου με ίχνη διαφόρων γνωστών πετρελαίων. Δηλαδή πρακτικά μπορεί να μας προσφέρει ένα τρόπο διάκρισης μεταξύ της ύπαρξης πετρελαίου από διαρροή υποθαλάσσιων πηγών και της ύπαρξης πετρελαίου από ανθρώπινες δραστηριότητες.
Οι Ultraviolet images μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να χαρτογραφήσουν λεπτά στρώματα πετρελαίου (π.χ. στρώματα πάχους 0,15 μm), πρώτον λόγω της υψηλής ανακλαστικότητας τους και δεύτερον, επειδή στην περιοχή αυτή η διαφορά στην φασματική απόκριση του πετρελαίου και του νερού είναι η μέγιστη. Κυριότερο μειονέκτημα των εικόνων αυτών είναι ότι εξαρτώνται από την ηλιακή ακτινοβολία και δεν μπορούν να λειτουργήσουν βράδυ ενώ προϋποθέτουν καλές καιρικές συνθήκες.
Ένας άλλος τρόπος ανίχνευσης με ενεργητικών αισθητήρα είναι τα ραντάρ τα οποία είναι και ισχυρά άλλα και μία οικονομικά αποδοτική λύση, για υπεράκτια ανίχνευση διαρροών. Αυτός ο τρόπος πέρα του γεγονότος ότι έχει μεγάλη ικανότητα ανίχνευσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία και το βράδυ καθώς και υπό όλες τις καιρικές συνθήκες. Στην περίπτωση των εικόνων ραντάρ οι συγκεντρώσεις πετρελαίου εμφανίζονται ως περιοχές που αντιδρούν διαφορετικά στον κυματισμό εν συγκρίσει με την θάλασσα.
Επίλογος
Η σημαντικότητα και η αξία των μεθόδων εντοπισμού διαρροής πετρελαίου μέσω τηλεπισκόπησης γίνεται κατανοητή όταν προσδιοριστεί το δυνητικό εύρος εφαρμογής της τεχνικής. Από έρευνα της πετρελαϊκής εταιρείας BP προκύπτει ότι πάνω από το 75% των παγκόσμιων λεκανών πετρελαίου παρατηρούνται διαρροές στην επιφάνεια. Αυτό σημαίνει ότι για πάνω από το 75% των περιπτώσεων θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η τηλεπισκόπηση για τον προσδιορισμό διαρροών και πιθανών πηγών πετρελαίων. Εξίσου σημαντική είναι και η διαπίστωση ότι στις περισσότερες περιπτώσεις κοιτασμάτων διαρρέουν τουλάχιστον μικροί αλλά ανιχνεύσιμοι όγκοι πετρελαίου η φυσικού αερίου.
Οι ανιχνεύσεις πηγών πετρελαίου άλλωστε μέσω των επιφανειακών διαρροών δεν είναι ένα καινούργιο φαινόμενο. Οι πρώτες γεωτρήσεις για άντληση πετρελαίου και φυσικού αερίου ξεκίνησαν βάσει μία τέτοιας λογικής όπως το 1860 στην Πενσυλβανία και το Αζερμπαϊτζάν.
Πως όμως εντοπίζονται σχηματικά οι διαρροές αυτές; Τόσο το πετρέλαιο όσο και το φυσικό αέριο που διαρρέει από το βυθό της θάλασσα σχηματίζει φυσαλίδες οι οποίες φτάνοντας στην επιφάνεια σχηματίζουν μία λεπτή μεμβράνη (βλέπε: Εικόνα 1). Σε κατάσταση νηνεμίας στην θάλασσα αυτή η συγκέντρωση συχνά λαμβάνει την μορφή ομόκεντρων ιριδιζουσών σχημάτων με διάμετρο από 0,5 έως 1 μέτρο, γνωστό και ως ¨oil pancakes¨. Με την πάροδο του χρόνο οι κηλίδες αυτές μπορεί να ενωθούν σχηματίζοντας μεγαλύτερες που είναι ανιχνεύσιμες από αεροσκάφη και δορυφόρους (βλέπε: Εικόνα 2).
Πηγή: http://www.spgindia.org/conference/6thconf_kolkata06/290.pdf
