ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΟΝΤΑ ΣΕ ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ

Από RemoteSensing Wiki

Εισαγωγή – Αντικείμενο εφαρμογής

Η πυρηνική εγκατάσταση Cernavoda Unit 1 (τεχνολογίας CANDU) ισχύος 706.5 MW, λειτουργεί επιτυχώς από το 1996 και είναι κατασκευασμένη κατά τέτοιο τρόπο ώστε να τηρεί τα αυστηρά μέτρα προστασίας, όπως τα θέτει η Διεθνής Υπηρεσία Ατομικής Ενέργειας (International Atomic Energy Agency). Τα επόμενα χρόνια προγραμματίζονται κατασκευές νέων Cernavoda με στόχο την ενεργειακής ανάπτυξης της Ρομανίας σε πυρηνική ενέργεια, με ταυτόχρονη μείωση των εκπομπών CO2 και άλλων ρυπογόνων ενώσεων στην ατμόσφαιρα. Τα πλεονεκτήματα της πυρηνικής ενέργειας θεωρούνται πολλά, ωστόσο υπάρχουν πολλές αντιδράσεις σε παγκόσμιο επίπεδο σχετικά με την εκπομπή ραδιενεργών υλικών και αποβλήτων, καθώς βεβαίως και για την πιθανότητα πυρηνικών ατυχημάτων.

Στόχοι εφαρμογής

Η εφαρμογή αυτή ασχολείται μόνο με μη-ραδιολογικές πτυχές των θερμικών εκπομπών σε υδάτινα οικοσυστήματα. Βασικός στόχος της έρευνας είναι η ανάπτυξη μιας τηλεπισκοπικής μεθόδου για την αποτίμηση της επίδρασης μιας πυρηνικής εγκατάστασης τις θερμικές συνθήκες των κοντινών καναλιών και το ποταμό Danube, και να συγκριθεί με τις φυσικές συνθήκες θερμότητας.

Περιοχή μελέτης

Η περιοχή του Cervanoda NPP βρίσκεται στην επαρχία Constanta, στην περιφέρεια της Dobrogea. Η πυρηνική εγκατάσταση βρίσκεται 2χλμ ΝΔ της πόλης της Cernavoda, κοντά στον ποταμό Danube.

Δεδομένα που αξιοποιήθηκαν

Οι μελέτες επικεντώθηκαν στον υπολογισμό θερμικών δεσμών από το Cernavoda NPP μέσω δορυφορικών δεδομένων και μετρήσεις in-situ της θερμοκρασίας της επιφάνειας του νερού της Μαύρης Θάλασσας, του καναλιού Danube και της ζώνης εισόδου του στο ποταμό Danube. Χρησημοποιήθηκαν δεδομένα: Landsat TM (24/07/1998), Landsat ETM (20/08/2002), MODIS (3/08/2001, 18/03/2002, 16/09/2002 , 12/06/2003, 12/08/2003, 20/09/2003 , 16/03/2004) ASTER (31/05/2003)

Οι εικόνες υπέστησαν γεωμετρική διόρθωση προκειμένου να ταιριάζουν σε τοπογραφικό χάρτη κλίμακας 1:50 000 και 1:100 000, όπου τα διανύσματα ψηφιοποιήθηκαν για την επακόλουθη γεωαναφορά (geocoding) των διορθώσεων που πραγματοποιήθηκαν.

Μεθοδολογία

Η μεθοδολογία χρησιμοποίησε την ενοποίηση των δεδομένων που καταγράφηκαν από διαφορετικούς δορυφορικούς δέκτες μέσω αλγόριθμων καταγραφής των υδατικών θερμικών δεσμών στο υδρολογικό δίκτυο στην περιοχή γύρω του Cernavoda NPP, καθώς και καταγραφής περιβαλλοντικών συνθηκών των υδάτινων συστημάτων που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Τα δεδομένα Landsat TM , ETM , MODIS καιASTER υπέστησαν επεξεργασία μέσω των λογισμικών PCI, EASI/PACE, ENVI 4.1, ILWIS 3.1 και IDL. Εφαρμόστηκαν γεωμετρικές και ατμοσφαιρικές διορθώσεις (geometrical and atmospherical corrections). Η ένωση διαφορετικών δεκτών επιτρέπει καλύτερη ερμηνεία των όποιων επιδράσεων στα υδάτινα οικοσυστήματα, σε μία α ωκτίνα έως και 30 χλμ από την κεντρική πηγή θερμότητας.

Τα δορυφορικά δεδομένα σε θερμικό υπέρυθρο μπορούν να μετασχηματιστούν σε θερμοκρασιακές τιμές, βάσει συντελεστών μετατροπής οι οποίοι και καθορίζονται στα δεδομένα του εκάστοτε θερμικού δέκτη που χρησιμοποιείται. Στη συνέχεια, με βάση ένα θερμοκρασιακό εύρος τιμών που καθορίστηκε, εντοπίστηκαν τα pixels που ήταν θερμότερα του κανονικού (αυτά δηλαδή εντός της θερμικής δέσμης (plume)) και αυτά που ήταν εντός του εύρους αυτού, ενώ υπολογίστηκαν οι μέσες τιμές των δύο αυτών κατηγοριών.

Η ταξινόμηση (classification) των θερμοκρασιών των επιφανειακών νερών εξασφαλίστηκαν από δύο λειτουργικά κριτήρια ταξινόμησης και από έναν συνδυασμό. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ταξινόμηση είναι δυνατή ακόμα και χωρίς συγκρίνοντα δεδομένα εδάφους, κάτι που επιβεβαιώνει πως η λειτουργική ταξινόμηση (orerational classification) με τηλεπισκοπικά δεδομένα είναι δυνατή. Η ακρίβεια της κινείται μεταξύ 76-90%. Τα δεδομένα in-situ χρειάζονται ρύθμιση (calibration) του αλγόριθμου για την περιοχή. Αν και οι αλγόριθμοι που αναπτύσσονται για μία συγκεκριμένη περιοχή δεν θα είναι ακριβείς για άλλες γεωγραφικές τοποθεσίες, η μέθοδος της ανάπτυξης αλγόριθμου μπορεί να εφαρμοστεί οπουδήποτε. Οι αλγόριθμοι για την περιοχή του Cernavoda NPP αναπτύχθηκαν, όμως με διαφορετικές χρονικές φάσεις (καταγραφής του δορυφόρου) και διαφορετικά in-situ δεδομένα. Οι τελικοί χάρτες των θερμοκρασιών επιφανειακών νερών ανακτήθηκαν από την εικόνα, μετά από εφαρμογή στατιστικού αλγόριθμου που υποδείκνυε λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη μεταβολή της θερμοκρασίας σε Μαύρη Θάλασσα, κανάλι Danube και στον ποταμό Danube. Να σημειωθεί πως και ο όγκος των in-situ μετρήσεων επηρεάζει το αποτέλεσμα της στατιστικής προσέγγισης.

Αποτελέσματα

Στην περιοχή όπου λειτουργούν οι πυρηνικές εγκαταστάσεις του Cernavoda, όλα τα θερμικά απόβλητα που προέρχονται από τα ψυκτικά συστήματα, καταλήγουν στα υδρολογικά κανάλια και μέρος της θερμότητας χάνεται στην ατμόσφαιρας μέσω εξάτμισης, θερμικής ακτινοβολίας κ.α. Ακριβείς προβλέψεις των θερμοκρασιών στα κανάλια απαιτούν μετεωρολογικά δεδομένα για υπολογισμό των ενεργειακών. απωλειών στην ατμόσφαιρα.

Με τη χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων έγινε προσπάθεια να ληφθούν δεδομένα για τη χωρική και χρονική κατανομή της εκκένωσης θερμού νερού από τον Cernavoda NPP και να χαρακτηριστεί η θερμική δέσμη στα τρία υδάτινα οικοσυστήματα της Μάυρης Θάλασσας, του καναλιού Danube και του ποταμού Danube. Οι θερμοκρασιακές κατανομές που καταγράφηκαν από την θερμική IR εικόνα συσχετίζονται με μετεωρολογικές παραμέτρους. Πραγματοποιήθηκε μία PCA (Principal Component Analysis) βασισμένη σε δεδομένα Landsat TM και ETM στην καταγραφή των επιφανεικών υδάτων, προκειμένου να αναγνωριστεί η θερμοκρασιακή μεταβολή και η μεταβολή της θολερότητας τους.

Η Εικόνα 1 παρουσιάζει την PCA ταξινόμηση σε εικόνα Landsat TM (24/7/1998) που έγινε για το υδρολογικό δίκτυο πλησίον του Cernavoda NPP. Η Εικόνα 2 δείχνει ένα χάρτη θερμοκρασίας των υδάτων των καναλιών κοντά στον Cernavoda, με χρήση εικόνας Landsat ETM (20/8/2002), ενώ παρόμοιες αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν για δεδομένα MODIS και ASTER. Η Εικόνα 3 δείχνει την θερμοκρασιακή κατανομή σε μία περιοχή κοντά στον Cernavoda NPP με χρήση δεδομένων MODIS (20/09/2003).

Συμπεράσματα

Το μεγάλο μέρος του θερμού νερού που καταλήγει μόνιμα στα κανάλια του υδρολογικού δικτύου κοντά στον Cernavoda NPP, είναι ένας από τους αρνητικούς παράγοντες που διαταράσσουν τη θερμική ισορροπία των υατικών λεκανών και οδηγούν σε περιβαλλοντικές αλλαγές με επιπτώσεις στην ανάπτυξη των αλγών και την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού. Στην εργασία αυτή παρουσιάστηκαν κάποια αποτελέσματα από δορυφορικές πολυφασματικές εικόνες με αιτία το φαινόμενο της θερμικής αποβολής από το σύστημα ψύξης του αντιδραστήρα στα υδάτινα συστήματα της Μαύρης Θάλασσας, του καναλιού Danube και του ποταμού Danube. Οι θερμοκρασιακές κατανομές οι οποίες καταγράφηκαν σε θερμική IR εικόνα συνδέθηκαν θετικά με τις μετεωρολογικές παραμέτρους και δεδομένα καταγραφής in-situ.

Θερμικές εικόνες υψηλής ανάλυσης που καταγράφουν το θερμό νερό που προέρχεται από τον πυρηνικό σταθμό του Cernavoda, μπορούν να οδηγήσουν σε καλύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς της μεταφοράς και της απώλειας των θερμικών αποβλήτων σε γειτονικά υδατικά συστήματα.

Πηγή:

SATELLITE REMOTE SENSING FOR NUCLEAR POWER PLANT ENVIRONMENT ‘S ANALYSIS "

Maria Zoran National.Intitute of R&D for Optoelectronics , Remote Sensing Department, MG5 Bucharest -Magurele, 077125 Romania, mzoran@inoe.inoe.ro