Εκτίμηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με τη χρήση δορυφορικής τεχνολογίας...
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος: εκτίμηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με τη χρήση δορυφορικής τεχνολογίας τηλεπισκόπησης σε μεγάλες πόλεις που βρίσκονται κοντά σε αεροδρόμια
Πρωτότυπος τίτλος: THE ASSESSMENT OF ATMOSPHERIC POLLUTION USING SATELLITE REMOTE SENSING TECHNOLOGY IN LARGE CITIES IN THE VICINITY OF AIRPORTS
Συγγραφείς: D. G. HADJIMITSIS, A. RETALIS and C. R. I. CLAYTON
Δημοσιεύθηκε: Water, Air, & Soil Pollution: Focus 2 (September 2002)
Πηγή: https://cutt.ly/1SxBiQp
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Το συγκεκριμένο άρθρο έχει ως στόχο τον καθορισμό του βαθμού ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε επιλεγμένα σημεία της ατμόσφαιρας μέσω της εφαρμογής μιας πρωτοποριακής μεθόδου μέτρησης της πυκνότητας αερολύματος, στο πλαίσιο της τηλεπισκόπισης. Η ατμοσφαιρική ρύπανση στις μεγαλουπόλεις είναι από τα σημαντικότερα προβλήματα για την υγεία των οργανισμών που κατοικούν σε αυτές. Υπάρχουν φυσικά μετεωρολογικοί σταθμοί που προσφέρουν δεδομένα για την ύπαρξη παθογόνων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα, αλλά περιορίζονται σε σημειακά, που δεν είναι αρκετά καθώς τα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορούν να παρουσιάζουν εντελώς διαφορετική συμπεριφορά, ακόμα και ανά στρέμμα γης. Εδώ η εφαρμογή της τηλεπισκόπισης έρχεται να δώσει μια εναλλακτική διαδικασία καταγραφής του επιπέδου ατμοσφαιρικών ρύπων σε κάθε σημείο μιας μεγαλούπολης και γενικότερα οποιασδήποτε περιοχής με την αντίστοιχη φωτογραφία από αέρος η και από δορυφόρο.
ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ
Στην παρακάτω μέθοδο εικόνα γίνεται προσπάθεια καθορισμού των επιπέδων ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε 2 περιοχές της Αθήνας (Πεντέλη, αεροδρόμιο Ελληνικού) και στο αεροδρόμιο Heathrow του Λονδίνου. Η βασική παράμετρος εντοπισμού σημείων φωτοχημικής ρύπανσης είναι η πυκνότητα του αερολύματος. Οι κύριες πηγές παραγωγής παθογόνων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα σήμερα, είναι ανθρωπογενείς. Η παράμετρος αυτή, είναι σημαντικός παράγοντας για τον καθορισμό της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Η βασική διαδικασία περιλαμβάνει αρχικά τον ορισμό συγκεκριμένων αμετάβλητων στόχων, κατά κύριο λόγο σκουρόχρωμα σημεία των δορυφορικών εικόνων, για τον καθορισμό της πυκνότητας αερολύματος σε κάθε περιοχή. Η εικόνα του δορυφόρου υφίσταται γεωμετρική διόρθωση πριν τη χρήση. Ελήφθησαν εικόνες στο κανάλι 1 του Landsat 5 TM, καθώς η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας θεωρήθηκε ελάχιστη, και κατ’ επέκταση το ίδιο και η επίδραση του όζοντος και των υδρατμών. Η φασματική υπογραφή των αμετάβλητων στόχων που προαναφέρθηκαν, καθορίστηκε από υπάρχοντα αρχεία μετρήσεων στις συγκεκριμένες περιοχές. Επίσης μετρήθηκε η ακτινοβολία του κάθε στόχου. Έπειτα τίθενται οι παραδοχές της εξίσωσης μεταφοράς ακτινοβολίας και τελικά προκύπτει η πυκνότητα αερολύματος από το κανάλι 1 του δορυφόρου Landsat TM. Οι αμετάβλητοι στόχοι, ιδανικά είναι περιοχές με ψηφιακή υπογραφή που δεν αλλάζει από εικόνα σε εικόνα όπως, κτίρια, ή δρόμοι ή λίμνες με ευτροφικά χαρακτηριστικά (άρα σκουρόχρωμη υπογραφή του βυθού).
Οι παραδοχές της μεθόδου είναι:
- η διατήρηση της ανακλαστικότητας στους αμετάβλητους στόχους
- η δυνατότητα εύρεσης της ανακλαστικότητας στο επίπεδο εδάφους, από μετρήσεις σε αυτό ή από ήδη υπάρχουσες πηγές
- δεν υπάρχουν αλλοιώσεις της εικόνας από σκέδαση φωτός
- οι εικόνες λαμβάνονται με ελάχιστη διαφορά στη μεταξύ τους φάση
- η σχετική υγρασία δεν επιδρά στην πυκνότητα του αερολύματος
ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ
H πρώτη εικόνα που ερμηνεύθηκε (εικόνα 2) ήταν από το αεροδρόμιο του Heathrow (Λονδίνο). Επιλέχθηκε η εν λόγω περιοχή λόγω της κοντινής απόστασης από έναν από τους μεγαλύτερους αυτοκινητοδρόμους της Ευρώπης, άρα της μεγάλης πιθανότητας υψηλών επιπέδων μόλυνσης της περιοχής, όχι μόνο από αυτόν αλλά και το αεροδρόμιο (όπως απεδείχθη από την εύρεση αερίων ΝΟX και PM10). Μεγάλες λίμνες στα περίχωρα του αεροδρομίου θεωρήθηκαν κατάλληλες για αμετάβλητους στόχους με βάση τους οποίους τελικά καθορίζεται η πυκνότητα αερολύματος. Η επιλογή του πιο σκουρόχρωμου σημείου(pixel) της περιοχής της λίμνης, έγινε με βάση το ότι αυτό θα έχει και τη χαμηλότερη ανακλαστικότητα. Αυτή καθορίστηκε στο 3% στο κανάλι 1 και η πυκνότητα αερολύματος που βρέθηκε φαίνεται στον πίνακα I (table I).
Έχει αποδειχθεί ότι η ορατότητα σε συγκεκριμένα σημεία συνδέεται άρρηκτα με την τελευταία, επομένως επιλέχθηκε ως μέσο επαλήθευσης των αποτελεσμάτων μετρήσεων αυτής. Πράγματι επαληθεύτηκε με βάση στοιχεία του μετεωρολογικού σταθμού στην περιοχή του αεροδρομίου τη χρονική στιγμή λήψης της εικόνας, ότι τα στοιχεία επιπέδου του αερολύματος συνάδουν με αυτά της προτεινόμενης μεθόδου.
Με την ίδια μέθοδο εξετάστηκε και η δεύτερη περιοχή στην οποία έγινε εκτίμηση ατμοσφαιρικής ρύπανσης, η Πεντέλη(εικόνα 3). Εκεί χρησιμοποιήθηκε η λίμνη του Μαραθώνα ως σημείο αναφοράς (αμετάβλητος στόχος), με 3% ανακλαστικότητα όπως και στην πρώτη περίπτωση που εξετάστηκε. Η τρίτη περιοχή ήταν το αεροδρόμιο του Ελληνικού, όπου ως στόχος καθορίστηκε ο ασφαλτοστρωμένος αεροδιάδρομος με 14% ανακλαστικότητα. Και στις 2 περιπτώσεις οι μετρήσεις έδειξαν υψηλά επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις 31/8 ενώ στις 15/8 η ρύπανση ήταν χαμηλότερη(table II). Αυτό πιθανόν εξηγείται λόγω της χαμηλής κίνησης αυτοκινήτων στην Αθήνα την περίοδο του δεκαπενταύγουστου ή/και από τη χαμηλότερη κινητικότητα αέρα στις 31/8 όπως φαίνεται στον πίνακα ΙΙ (table II). Τέλος η παραπάνω μέθοδος εφαρμόστηκε στην ίδια περιοχή στις 26/4/1994 και 13/6/1994, και πάλι εξήχθησαν παρόμοια δεδομένα σύγκρισης.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Συμπερασματικά από όλες τις περιπτώσεις που διερευνήθηκαν με το band 1 του Landsat TM στην παραπάνω μέθοδο, προέκυψαν βάσιμα και έγκυρα αποτελέσματα για την πυκνότητα αερολύματος στην ατμόσφαιρα συγκριτικά με τα δεδομένα μετεωρολογικών σταθμών. Η μέθοδος αυτή έχει αρκετά πλεονεκτήματα όπως ευκολία υπολογισμών, δυνατότητα εφαρμογής γρήγορα και σε οποιαδήποτε περιοχή απαιτείται για την προστασία της υγείας και άνεση στην εφαρμογή αφού αμετάβλητοι στόχοι υπάρχουν σχεδόν παντού και φυσικά για τους τελευταίους τα δεδομένα ανακλαστικότητας είναι προσβάσιμα διαθέσιμα από καταχωρημένα δεδομένα ή άλλες παρεμφερείς έρευνες.
