Εκτίμηση αερομεταφερόμενων σωματιδίων (ΡΜ) βάση δορυφόρου στην περιοχή του Πεκίνου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διόρθωσης vertical και RH
Από RemoteSensing Wiki
Authors: Zifeng Wang, Liangfu Chen, Jinhua Tao, Ying Zhang, Lin Su
Εισαγωγή
Η δορυφορική τηλεπισκόπηση χρησιμοποιείται για να παρατηρήσει τα χαρακτηριστικά των αεροζόλ όπως το οπτικό τους πάχος (Aerosol Optical Thickness – AOT). Επωφελούμενοι από τη μεγάλη χωρική και χρονική τους κάλυψη, η τηλεπισκόπηση προσδίδει χρήσιμες πληροφορίες για επιδημιολογικές μελέτες, για το σχεδιασμό στρατηγικών ελέγχου ποιότητας της ατμόσφαιρας και για την πρόβλεψη της ποιότητας της ατμόσφαιρας.
Αντικείμενο
Αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι η ανάπτυξη μοντέλων γραμμικής συσχέτισης μεταξύ του ΑΟΤ και των ΡΜ10 καθώς και των ΡΜ2.5 στο Πεκίνο τα οποία είναι βασισμένα σε μετρήσεις από εδάφους (ground-based measurements) από το 2007 ως το 2008. Επιπλέον αναλύονται οι επιδράσεις του ύψους του ατμοσφαιρικού οριακού στρώματος (Atmospheric Boundary Layer – ABL) και της σχετικής υγρασίας (relative humidity - RH) στη συσχέτιση μεταξύ του ΑΟΤ και της συγκέντρωσης των ΡΜ και για απλούστευση αυτή η μέθοδος αναφέρεται vertical-and-RH μέθοδος διόρθωσης. Τα μοντέλα αυτά εφαρμόστηκαν για να «βγάλουν» την κατανομή των ΡΜ στο Πεκίνο χρησιμοποιώντας το ΑΟΤ που δόθηκε από το δορυφόρο.
Παράγοντες και διόρθωση
Σύμφωνα με θεωρητικές αναλύσεις της μετάδοσης της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα και των οπτικών ιδιοτήτων των αεροζόλ, αποδεικνύεται ότι η κατακόρυφη κατανομή των αεροζόλ και η σχετική υγρασία έχουν σημαντικές επιδράσεις στη σχέση μεταξύ του ΑΟΤ και των συγκεντρώσεων των ΡΜ. Μια καλύτερη συσχέτιση του ΑΟΤ με τις συγκεντρώσεις των ΡΜ μπορεί να επιτευχθεί με την εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης vertical-and-RH από την περιοχή Super Site του Πεκίνου. Με αυτές τις διορθώσεις οι συντελεστές συσχέτισης R2 μεταξύ του ΑΟΤ και των ΡΜ10 και αυτοί μεταξύ του ΑΟΤ και των ΡΜ2.5 έχουν αυξηθεί από 0.52 σε 0.65 και από 0.48 σε 0.62 αντίστοιχα. Τα μοντέλα που αναφέρονται στη συσχέτιση μεταξύ του διορθωμένου ΑΟΤ και των ΡΜs (ΡΜ10 και ΡΜ2.5) αναπτύχθηκαν και εφαρμόστηκαν για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων των ΡΜ στο Πεκίνο χρησιμοποιώντας τα προϊόντα του ΑΟΤ του MODIS-1km.
Αποτελέσματα
Οι μετρήσεις από εδάφους από τέσσερις σταθμούς στο Πεκίνο επιλέχθηκαν για έλεγχο (validation). Τα συγκρίσιμα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι εκτιμώμενες συγκεντρώσεις των ΡΜs συσχετίζονται με τις μετρήσεις από εδάφους με R2 = 0.47. Όταν όμως υπολογιστεί ο μέσος όρος των αποτελεσμάτων σε μια μεγαλύτερη χωρική κλίμακα (μεταξύ αρκετών σταθμών) ή σε μεγαλύτερη χρονικά κλίμακα (κατά τη διάρκεια ενός μήνα), τα εκτιμώμενα ΡMs από το MODIS είναι σε πολύ καλύτερη συμφωνία με τις μετρήσεις από εδάφους με R2 = 0.66 (εικόνα 1).
Συμπεράσματα
Οι διαφορές μεταξύ των εκτιμώμενων συγκεντρώσεων του MODIS και των μετρήσεων από εδάφους δημιουργούνται από ορισμένους παράγοντες:
(α) η ανάκτηση του ΑΟΤ επηρεάζεται από τις περιβάλλουσες συνθήκες όπως σύννεφα ή ομίχλη, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν αποκλίσεις στην εκτίμηση των PMs,
(β) οι μετρήσεις από εδάφους αντικατοπτρίζουν τις συγκεντρώσεις των ΡΜ ενός σημείου, το οποίο κυρίως μπορεί να εξαρτάται από την τοπική πηγή ρύπανσης και τα μετεωρολογικά χαρακτηριστικά ενώ η εκτίμηση από δορυφόρο αντιπροσωπεύει μια μέση κατάσταση με pixel και επομένως οι πληροφορίες που δίνουν διαφέρουν,
(γ) τα βοηθητικά δεδομένα, όπως το ύψος του ABL και η RH, που χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση του ΑΟΤ, και αποκτώνται από μία τοποθεσία δεν μπορούν να περιγράψουν τις τοπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες.
Τα δεδομένα του MODIS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προβάλουν την τοπική και χρονική μεταβολή των συγκεντρώσεων των PM σε τοπική και περιφερειακή κλίμακα και είναι ικανά να συμπληρώσουν τον έλεγχο από εδάφους της ποιότητας της ατμόσφαιρας.
