Ο Ρόλος της Τηλεπισκόπησης στον Εντοπισμό Ρύπανσης Πετρελαίου
Από RemoteSensing Wiki
Link: [1]
Σκοπός
Οι διαρροές πετρελαίου που επιπλέουν στην επιφάνεια του θαλασσινού νερού είναι ανιχνεύσιμες μέσω τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα και οι τεχνικές της τηλεπισκόπησης παίζουν έναν σημαντικό ρόλο στην καταπολέμηση και τον εντοπισμό της πετρελαϊκής ρύπανσης από δορυφορικές και εναέριες παρατηρήσεις. Σε οποιαδήποτε έκτακτη περίπτωση καταστροφής από πετρελαϊκή ρύπανση, είναι πιθανό να εντοπιστεί η χωρική κατανομή και το μέγεθος της πετρελαϊκής ρύπανσης με χρήση δεδομένων τηλεματικής. Με βάση πληροφορίες από δορυφορικές φωτογραφίες, είναι δυνατό να παραχθεί ένα πλάνο άμεσης έκτακτης ανάγκης, και να οργανωθούν δράσεις αντιμετώπισης της ρύπανσης. Η εργασία αυτή έχει σκοπό να εξετάσει τον ρόλο των τεχνικών τηλεματικής στον εντοπισμό και καταπολέμηση πετρελαιοκηλίδων και στην ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων που μπορούν να προκαλέσουν καθώς και στον περιορισμό της πετρελαϊκής ρύπανσης σε περίπτωση ενός ατυχήματος.
Εισαγωγή
Η θαλάσσια ρύπανση αποτελεί ένα σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα, και είναι άμεσα η έμμεσα συνδεδεμένη με τον ανθρώπινο παράγοντα. Η θαλάσσια ρύπανση δημιουργεί κινδύνους στο θαλάσσιο περιβάλλον, τον άνθρωπο, και την θαλάσσια ζωή. Οι ναυτιλιακές δραστηριότητες αποτελούν την σημαντικότερη αιτία της θαλάσσιας ρύπανσης, με το πετρέλαιο να είναι ο ποιο σημαντικός ρύπος που προέρχεται από αυτές. Οι πιθανές πήγες πετρελαϊκής μόλυνσης προερχόμενης από πλοία (τάνκερ και μη) φαίνονται παρακάτω στην Εικόνα 1, και περιλαμβάνουν απόβλητα μηχανής για τα μη τάνκερ πλοία και απόβλητα μηχανής και φορτίο για τα δεξαμενόπλοια. Τα πλοία παράγουν πετρελαϊκά απόβλητα λόγω της χρήσης και κατανάλωσης διαφόρων ειδών πετρελαίου καθώς επίσης και από εργασίες ρουτίνας.Τρεις κατηγορίες πετρελαϊκών αποβλήτων γενικά υπάρχουν στα μεγάλα πλοία. Αυτά είναι τα απορρίμματα των υδροσυλλεκτών (σεντινες), τα απόβλητα πετρελαϊκής λάσπης, και τα απόβλητα από το φορτίο πετρελαίου.
Πετρελαιοκηλίδες
Τα είδη πετρελαίου διαφέρουν μεταξύ τους αναφορικά με το ιξώδες, την αστάθεια και την τοξικότητα που έχουν. Το ιξώδες περιγράφεται ως η αντίσταση του πετρελαίου στην ροή. Η αστάθεια αναφέρεται στο πόσο γρήγορα εξατμίζεται το πετρέλαιο. Η τοξικότητα αναφέρεται στο πόσο δηλητηριώδες είναι το πετρέλαιο για τον άνθρωπο ή για άλλους οργανισμούς. Κηλίδες από διαφορετικά είδη πετρελαίου μπορεί να επηρεάζουν διαφορετικά το περιβάλλον. Οι επιχειρήσεις και μέθοδοι καθαρισμού μιας πετρελαιοκηλίδας μπορεί να διαφέρουν αναλόγως την πετρελαιοκηλίδα. Το πετρέλαιο κατατάσσεται σε τέσσερις βασικούς τύπους. Τα πολύ ελαφρά πετρέλαια (καύσιμα κινητήρων τζετ και βενζίνη), τα ελαφρά πετρέλαια (Ντήζελ, καύσιμο πετρέλαιο τύπου 2, αργό φωτιστικό πετρέλαιο), τα μεσαία πετρέλαια (η πλειονότητα των ακατέργαστων πετρελαίων), τα βαρέα πετρέλαια (βαρέα ακατέργαστα πετρέλαια, καύσιμο πετρέλαιο τύπου 6, πίσσα). Οι σημαντικές φυσικές και χημικές ιδιότητες των πετρελαίων που επηρεάζουν την συμπεριφορά και επίδραση του πετρελαίου στο νερό και τα υδάτινα περιβάλλοντα είναι, η επιφανειακή τάση, το ειδικό βάρος, και το ιξώδες. Η σύνθεση και τα χαρακτηριστικά ενός πετρελαίου, μαζί με μια σειρά από περιστάσεις σχετιζόμενες με τον χρόνο και τον τόπο της διαρροής, το ποσό του πετρελαίου, τις καιρικές συνθήκες, θα καθορίσουν ποσό θα παραμένει το πετρέλαιο, πως θα διαδοθεί, και εάν θα εξατμιστεί ή θα καταβυθιστεί.
Μέθοδοι εφαρμογής Τηλεπισκόπησης
Μια από τις σημαντικές εφαρμογές της τηλεπισκόπησης είναι οι ωκεανογραφικές που συνήθως αφορούν τις πετρελαιοκηλίδες. Η παρακολούθηση των πετρελαιοκηλίδων, η χαρτογράφηση και πρόβλεψη της έκτασης και του βαθμού της πετρελαιοκηλίδας, η στρατηγική υποστήριξη σε αποφάσεις έκτακτης αντιμετώπισης πετρελαιοκηλίδων, και η αναγνώριση περιοχών φυσικής διαρροής πετρελαίου, είναι περιοχές μελέτης και εφαρμογής της τηλεπισκόπησης. Για να απομονωθούν οι πληγείσες περιοχές, και να οργανωθούν οι προσπάθειες καθαρισμού με τον καταλληλότερο τρόπο, θα πρέπει μια σειρά από παράγοντες να καθοριστούν κατά την γένεση της πετρελαιοκηλίδας. Τέτοιοι παράγοντες είναι, η τοποθεσία της κηλίδας, το μέγεθος και η έκταση της, η κατεύθυνση και το μέγεθος της κίνησης του πετρελαίου, πληροφορίες για τον άνεμο και τον κυματισμό οι οποίες θα βοηθήσουν στην εκτίμηση και πρόβλεψη της μελλοντικής κίνησης του πετρελαίου. Η τηλεπισκόπηση δίνει το πλεονέκτημα της παρακολούθησης γεγονότων σε απομακρυσμένες και μη προσβάσιμες περιοχές. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον εντοπισμό και παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδων. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης δίνουν τον ρυθμό και την κατεύθυνση της κίνησης του πετρελαίου σε κηλίδες στον ωκεανό μέσω πολύ-χρονικής απεικόνισης. Εισάγοντας αυτά τα δεδομένα σε μοντελοποίηση πρόβλεψης τάσης επιτυγχάνονται ποιο αποτελεσματικές και εύκολες οι προσπάθειες καθαρισμού και έλεγχου της πετρελαιοκηλίδας.
Εναέρια Παρακολούθηση Πετρελαιοκηλίδων
Η εναέρια παρακολούθηση των πετρελαιοκηλίδων μπορεί να γίνεται συστηματικά, για αναζήτηση και καταστολή της ρύπανσης από τα πλοία. Σε αυτήν την περίπτωση ο στόχος είναι, ο εντοπισμός και η περιγραφή της ρύπανσης καθώς και ο εντοπισμός του ρυπαντή έτσι ώστε να εκτιμηθεί η ποσότητα και ποιότητα της ρύπανσης και να προβλεφτεί η εξέλιξη της ρύπανσης. Ένας επιπλέον στόχος της εναέριας επιτήρησης είναι η χρήση της σε περίπτωση ενός ατυχήματος για παροχή βοήθειας στην μη διασπορά της ρύπανσης.
Δορυφορική Τηλεπισκόπηση για Παρακολούθηση Πετρελαιοκηλίδων με Ραντάρ
Οι υπέρυθροι, ορατοί και υπεριώδεις αισθητήρες δεν είναι σε θέση να ανιχνεύσουν το πετρέλαιο σε αντίξοες καιρικές συνθήκες όπως δυνατή βροχή ή ομίχλη. Ο ποιο κοινός αισθητήρας μικροκυμάτων για τον εντοπισμό πετρελαίου στην θαλασσιά επιφάνεια είναι το Ραντάρ Συνθετικής Οπής (SAR). Μια εικόνα SAR μπορεί να μετρήσει την τραχύτητα της επιφάνειας. Η επίδραση των κυμάτων της θάλασσας οδηγεί σε μειωμένη απόδοση του ραντάρ στην πληγείσα περιοχή, έτσι ώστε οι πετρελαιοκηλίδες να εμφανίζονται με σχετικά σκοτεινά χαρακτηριστικά στις σκηνές των εικόνων SAR. Η παρουσία πετρελαίου στην επιφάνεια της θάλασσας προκαλεί το φαινόμενο της απόσβεσης (κύματα Bragg) και μειώνει την οπίσθια σκέδαση του ραντάρ. Στις περισσότερες περιπτώσεις οι καλυπτόμενες από πετρέλαιο περιοχές εμφανίζονται στις εικόνες SAR σαν σκοτεινά επιθέματα. Μια πετρελαιοκηλίδα είναι φυσικά μια περιοχή χαμηλής οπισθοσκεδασης και εμφανίζεται σαν μια σκοτεινή περιοχή στις εικόνες SAR. Η εικόνα 3 δείχνει πως το SAR λαμβάνει κηλίδες από την θαλασσιά επιφάνεια. Οι εικόνες SAR απαιτούν έναν αριθμό επεξεργαστικών βημάτων πριν μπορέσουν να ερμηνευθούν. Στην εικόνα εμφανίζεται καταγραφή πριν από την επεξεργασία από τοRADARSAT 1, και έχει ληφθέι την 1 Αύγουστου 2012 από τον Βόρειο Τουρκικό πορθμό που εισέρχεται στην Μαύρη Θάλασσα. Η επεξεργασία ξεκινά με την φόρτωση της εικόνας SAR σε ένα λογισμικό πακέτο που επιτρέπει την διεξαγωγή των προεπεξεργαστικων βημάτων. Η γεω-αναφορά, καθώς και γεωμετρικές και ραδιομετρικές διορθώσεις και φιλτραρίσματα είναι τα βήματα που διεξάγονται για την επεξεργασία της εικόνας. Έπειτα διεξάγεται ταξινόμηση και επιπλέον ανάλυση και ελέγχεται εάν όντως υπάρχει μια πετρελαιοκηλίδα ή όχι στην εικόνα SAR. Η σκοτεινή περιοχή στην εικόνα SAR μπορεί να προκαλέσει έναν εσφαλμένο συναγερμό λόγω διαφόρων παραγόντων που μπορούν να προκαλέσουν τέτοια απεικόνιση γι αυτό συγκεκριμένες παράμετροι θα βοηθήσουν τον αναλυτή να δώσει τη σωστή ερμηνεία. Αυτές οι παράμετροι είναι η συνολική έκταση, η περίμετρος, η καμπυλότητα, το γενικό σχήμα, ο βαθμός συνοχής, και επιπλέον σχηματικοί παράγοντες.
Συμπεράσματα
Λόγω της αύξησης των θαλάσσιων μετακινήσεων, η θαλασσιά μόλυνση και ειδικά η πετρελαϊκή μόλυνση προερχόμενη από τα πλοία έχει γίνει ένα από τα ποιο σημαντικά προβλήματα σε όλο τον κόσμο. Η πετρελαϊκή μόλυνση με νερό και λάσπη προερχόμενα από τους υδατοσυλλέκτες ή η μόλυνση που προέρχεται από τα υπολείμματα στις δεξαμενές των δεξαμενόπλοιων και από τις εργασίες καθαρισμού των δεξαμενών αυτών καλούνται ως παράνομες απορρίψεις από τις αρχές, εάν αυτές οι απορρίψεις των υδάτων γίνουν στην θάλασσα. Μια άλλη πηγή πετρελαϊκής μόλυνσης είναι τα ναυτικά ατυχήματα. Ένα από τα ποιο σημαντικά εργαλεία για εντοπισμό και παρακολούθηση της πετρελαϊκής μόλυνσης από ναυτιλιακές δραστηριότητες είναι η δορυφορική τηλεπισκόπηση διότι μας επιτρέπει να εντοπίζουμε πετρελαϊκή μόλυνση στην επιφάνεια της θάλασσας σε μια περιοχή 100 χιλιόμετρων. Είναι επίσης δυνατόν να γίνεται παρακολούθηση σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, συνεχόμενα ή περιοδικά για την περιοχή ενδιαφέροντος. Η μέθοδος SAR (SyntheticApertureRadar) είναι ένας αισθητήρας μικροκυμάτων ιδανικός για την παρακολούθηση των θαλασσών ημέρα και νύχτα.Δεν επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες καθώς επίσης και από την ομίχλη, τα σύννεφα και τη σκόνη. Παρόλο που ο δορυφορικός εξοπλισμός τηλεπισκόπησης είναι ένα μεγάλο επίτευγμα για την παρακολούθηση των πετρελαιοκηλίδων, δεν είναι ικανός από μόνος του να καταστείλει μια πετρελαιοκηλίδα. Η συνδυασμένη χρήση δορυφόρων, πλοίων και αεροσκαφών για επιτήρηση αυξάνει τις πιθανότητες για έγκαιρο εντοπισμό της πετρελαιοκηλίδας και ταχύτερες επιχειρήσεις καθαρισμού, καθώς και στην πρόληψη περαιτέρω περιβαλλοντολογικής ρύπανσης.
