Αξιολόγηση των εκπομπών πάνω από ασιατικές μεγαλουπόλεις με τηλεπισκόπηση και χρήση μοντέλων κυκλοφορίας
Από RemoteSensing Wiki
Authors: Hirotoshi Kishi, Wataru Takeuchi and Haruo Sawada
Εισαγωγή
Οι ασιατικές μεγαλουπόλεις αναπτύσσονται γρήγορα και το ΑΕΠ έχει γίνει πέντε φορές μεγαλύτερο τα τελευταία είκοσι χρόνια σε βάρος του περιβάλλοντος των πόλεων. Η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι ένα σοβαρό πρόβλημα λόγω των εκπομπών από τα εργοστάσια, τα οχήματα, τις δασικές πυρκαγιές. Σημαντικό ρόλο παίζουν και οι ελλιπείς νομικοί κανονισμοί και η μη εφαρμογή τους. Τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούν ένα σημαντικότατο ρύπο που έχει επιπτώσεις στην ατμοσφαιρική ποιότητα των αστικών και αγροτικών περιοχών. Τα PM2.5 παράγονται κυρίως από τις μηχανές εσωτερικής καύσεως και ειδικά τις diesel. Είναι υπεύθυνα για πνευμονικές και καρδιαγγειακές παθήσεις. Η κατανόηση της χωρικής κατανομής και της παραλλαγής των χρονοσειρών των ρύπων είναι σημαντική. Πολλές προσπάθειες έχουν γίνει από διάφορους ερευνητές συμπεριλαμβανομένου του AERONET που μετρά την ποσότητα από τα αερολύματα στο έδαφος και βασίζεται σε 619 σταθμούς. Η τηλεπισκόπηση θεωρείται ως ένας από τους πιο ελπιδοφόρους τρόπους ανίχνευσης και κατανόησης της δυναμικής των αερολυμάτων χωρικά και χρονικά. Το MODIS μετρά το οπτικό βάθος αερολύματος (AOD) στο μήκος κύματος 0.55μm που αντιστοιχεί στα σωματίδια που έχουν αεροδυναμική διάμετρο μικρότερη από 2.5μm. Από αυτή την άποψη, είναι σημαντικό όχι μόνο να ελεγχθούν οι ατμοσφαιρικοί ρύποι με δορυφορική τηλεπισκόπηση αλλά και να μετρηθούν οι πηγές του PM2.5 από την κυκλοφορία των αυτοκινήτων.
Στόχος
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αξιολογηθούν οι εκπομπές εξάτμισης στις ασιατικές μεγαλουπόλεις με τη δορυφορική τηλεπισκόπηση και με μοντέλα αστικής κυκλοφορίας.
Μεθοδολογία
Η εικόνα 1 παρουσιάζει ένα πλαίσιο αξιολόγησης της εκπομπής εξάτμισης με τη δορυφορική τηλεπισκόπηση και με μοντέλα αστικής κυκλοφορίας. Η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει την Ιαπωνία, την Κίνα, την Ταϊλάνδη και την Ινδία.
Επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων
Χρησιμοποιήθηκε το MOD08 που περιλαμβάνει πολλαπλάσια προϊόντα περιβάλλοντος MODIS συμπεριλαμβανομένων των αερολυμάτων, των ιδιοτήτων των σύννεφων, του απορροφούμενου νερού, και των ατμοσφαιρικών προφίλ. Παράγεται σε μία ημερήσια, 8ήμερη και μηνιαία κλίμακα σε μία περιοχή (~100km). Χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ENVI.
Μοντέλα αστικής κυκλοφορίας από στατιστικά δεδομένα
Αρχικά, οι συνολικές εκπομπές PM2.5 κάθε χώρας υπολογίζονται από την εξίσωση :
PMj=
s.t. b*=1
όπου PMj είναι το συνολικό ποσό εκπομπής PM2.5 στη χώρα j, το i είναι για τους τύπους αυτοκινήτων του επιβατικού αυτοκινήτου (p), του εμπορικού αυτοκινήτου (c) και της μοτοσικλέτας (m). Το Nij είναι ο αριθμός οχημάτων και το aij είναι ο συντελεστής εκπομπής, Με bij ορίζεται η αναλογία των πετρελαιοκίνητων οχημάτων σε αυτά της βενζίνης.
Αποτελέσματα
Η εικόνα 2 δείχνει ένα μηνιαίο μέσο AOD που προέρχεται από το MODIS στην ασιατική περιοχή.
Η εικόνα 3 δείχνει την ενίσχυση ενός χωρικού υποσυνόλου παρουσιάζοντας 4 χώρες (α) Ιαπωνία, (β) Κίνα, (γ) Ταϊλάνδη και (δ) Ινδία τον Οκτώβριο του 2007.
Οι εικόνες δείχνουν ότι η υψηλή συγκέντρωση AOD παρατηρείται καθ' όλη τη διάρκεια του έτους και ότι το ποσό του PM2.5 είναι μεγάλο γύρω από το Πεκίνο, τη Μπανγκόκ, το Δελχί και το Τόκιο. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει τον αριθμό αυτοκινήτων και μοτοσικλετών σε λειτουργία το 2006 και τους συντελεστές εκπομπής PM2.5 το 2007.
Ο πληθυσμός το 2007, το συνολικό ποσό των εκπομπών (PMj) και PMj ανά κάτοικο παρουσιάζονται στον πίνακα 2.
Η Ιαπωνία ασκεί την υψηλότερη επίδραση ανά κάτοικο και ακολουθείται από την Ταϊλάνδη. Τα PM της Κίνας είναι στην τρίτη θέση μεταξύ των τεσσάρων χωρών και αποτελούν το ένα τέταρτο της Ιαπωνίας. Η Ινδία έχει τη μικρότερη εκπομπή περίπου το ένα τρίτο της Κίνας και το ένα δέκατο της Ιαπωνίας. Η εικόνα 4 δείχνει την κατανομή PM2.5 που παράγονται από τα μοντέλα αστικής κυκλοφορίας.
Η σύγκριση μεταξύ εικόνων δείχνει μερικά σημεία.
- Η εικόνα 4 δείχνει ότι το ποσό του PM2.5 είναι μεγάλο γύρω από το Πεκίνο, τη Μπανγκόκ, το Δελχί και το Τόκιο όπως και η εικόνα 3.
- Το ποσό AOD και PM2.5 είναι μεγάλο γύρω από το Πεκίνο, τη Μπανγκόκ και το Δελχί σε κάθε σκηνή που παρουσιάζεται στις 3 και 4.
- Η εικόνα 3 παρουσιάζει ότι το Τόκιο έχει σχετικά χαμηλότερο AOD από άλλες μεγαλουπόλεις, αλλά το Τόκιο, το Νάγκουα και η Οζάκα έχουν τις μεγαλύτερες εκπομπές PM2.5 στην εικόνα 4.
Συμπεράσματα
Αυτή η μελέτη είναι για να αξιολογηθεί ο συσχετισμός μεταξύ των εκπομπών εξάτμισης στις ασιατικές μεγαλουπόλεις με τη δορυφορική τηλεπισκόπηση και τα μοντέλα αστικής κυκλοφορίας. Διαπιστώνεται ότι οι χάρτες διανομής AOD που προέρχονται από MODIS και αυτοί που υπολογίζονται από στατιστικά δεδομένα είναι παρόμοιοι. Ειδικά στις ανατολικές ασιατικές μεγαλουπόλεις, ο συσχετισμός μεταξύ AOD και PM2.5 επιβεβαιώνεται.
