Σύγκριση ανάμεσα σε τηλεπισκοπικά και επίγεια δεδομένα για τη παρακολούθηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και της υγείας σε εθνικό επίπεδο.
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Comparison of remote sensing and fixed-site monitoring approaches for examining air pollution and health in a national study population. Συγγραφείς: Genevieve Prud’ homme, Nina A. Dobbin, Liu Sun, Richard T. Burnett, Randall V. Martin, Andrew Davidson, Sabit Cakmak, Paul J. Villeneuve, Lok N. Lamsal, Aaron van Donkelaar, Paul A. Peters, Markey Johnson. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231013005414
1. Εισαγωγή
Η έκθεση στην ατμοσφαιρική ρύπανση έχει συστηματικά συνδεθεί με ποικίλα αναπνευστικά, καρδιαγγειακά, νευρολογικά και λοιπά προβλήματα, αλλεργίες, μείωση της αναπαραγωγικής ικανότητας αλλά και αύξηση της θνησιμότητας. Τα αποτελέσματα αυτά προκύπτουν από πλήθος επιδημιολογικών μελετών οι οποίες ωστόσο επικεντρώνονται σε περιοχές με έντονο αστικό χαρακτήρα και πυκνή κατανομή πληθυσμού. Κάτι τέτοιο δημιουργεί ένα ερευνητικό κενό και ένα επιστημονικό ενδιαφέρον για τη μελέτη της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε περιοχές με λιγότερο αστικό χαρακτήρα. Παράλληλα, υπάρχουν περιοχές που η συγκέντρωση σχετικών στοιχείων θα είχε μεγάλη σημασία ωστόσο παρατηρείται μεγάλη έλλειψη για διάφορους λόγους (πχ. στις βιομηχανικές ζώνες ή σε αναπτυσσόμενες χώρες γενικότερα). Επομένως, για λόγους όπως και οι παραπάνω, η ψηφιακή τηλεπισκόπηση έχει αποτελέσει ένα νέο, αναδυόμενο εργαλείο στο τομέα της εκτίμησης των συγκεντρώσεων των περιβαλλοντικών ρύπων (Hidy et al., 2009) μέσω της χρήσης δεδομένων που συλλέγονται σε καθημερινή βάση και σε παγκόσμια κλίμακα, τόσο σε αστικές όσο και σε αγροτικές περιοχές. Τα αποτελέσματα είναι μέχρι στιγμής ικανοποιητικά με μελέτες να καταδεικνύουν υψηλή συσχέτιση τηλεπισκοπικών και επίγειων δεδομένων PM2 και ΝΟ2. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στις σχέσεις ανάμεσα στην ατμοσφαιρική ρύπανση και τα προβλήματα υγείας με χρήση μέσων όρων πολλών ετών των PM2.5 και ΝΟ2, όπως προέκυψαν τόσο από τηλεπισκόπηση όσο και από συμβατικές μεθόδους.
2. Μεθοδολογία
- 2.1. Δεδομένα
Τα δεδομένα της συγκεκριμένης εργασία που προήλθαν από δορυφορικές μετρήσεις προέρχονται από τα όργανα OMI (Ozone Monitoring Instrument), MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) και MISR (Multi-angle Imaging Spectro Radiometer). Τα ρυθμιστικά δεδομένα της ρύπανσης προήλθαν από το Εθνικό Δίκτυο Παρακολούθησης της Ρύπανσης του Αέρα (National Air Pollution Surveillance Network) του Καναδά. Όσον αφορά το πληθυσμό που έλαβε μέρος στην έρευνα, έγινε χρήση των στοιχείων που προέκυψαν από την απογραφή που πραγματοποιήθηκε από την Καναδική Κοινότητα Έρευνας για την Υγεία και περιείχε ως δείγμα άτομα ηλικίας από 12 ετών και άνω από όλη τη χώρα, για το διάστημα 2001 έως 2005, με μεγαλύτερη βαρύτητα να δίνεται σε άτομα ηλικιών 20-64 ετών.
- 2.2. Επεξεργασία
Αρχικά, χρησιμοποιήθηκαν πολλαπλά μοντέλα παλινδρόμησης για να διερευνηθεί η συσχέτιση ανάμεσα στη ρύπανση του αέρα και τα προβλήματα που σχετίζονται με το αναπνευστικό σύστημα και τις αλλεργίες. Για κάθε έναν από τους δύο ρύπους ενδιαφέροντος και για τη καλύτερη στατιστική ανάλυση των στοιχείων, δημιουργήθηκαν τρεις ομάδες: 1) άτομα που ζουν εντός 40km από τη περιοχή κάποιου σταθμού μέτρησης, 2) άτομα που ζουν σε απόσταση άνω των 40km, 3) όλοι οι ερωτηθέντες μαζί.
Όσον αφορά τα δεδομένα που προέκυψαν από ψηφιακή τηλεπισκόπηση, η συγκέντρωση του PM2.5 υπολογίστηκε κάνοντας χρήση της μεθοδολογίας που περιγράφηκε από τους Van Donkelaar et a. (2010). Συγκεκριμένα, οι συγκεντρώσεις προέκυψαν από μετρήσεις του οπτικού βάθους των αεροζόλ (aerosol optical depth-AOD) των δεκτών MODIS και MISR, του δορυφόρου Terra. Το AOD είναι ένα μέτρο της απόσβεσης του φωτός από τα ατμοσφαιρικά αερολύματα. Αφού έγινε η λήψη του από τους δέκτες έγινε η μεταβολή του κανάβου των δεδομένων προκειμένου η τελική χωρική ανάλυση να είναι της τάξης των 10km x 10km. Τα αποτελέσματα συνδυάστηκαν με το μοντέλο χημικής μεταφοράς GEOS-Chem προκειμένου να δημιουργηθεί μία συνολική ράστερ επιφάνεια της περιοχής μελέτης για το PM2.5. Τα αποτελέσματα αυτά παρουσίασαν γενική συμφωνία με τις επίγειες μετρήσεις (r=0.8).
Κατ’ αντιστοιχία, η συγκέντρωση του NΟ2 υπολογίστηκε κατά τους Lamsal et al. (2008, 2010), και συγκεκριμένα από τις τροποσφαιρικές στήλες του ΝΟ2 όπως αυτές ανακτώνται από το μέσο παρακολούθησης του όζοντος (Ozon Mnitoring Instrument- OΜΙ) του δορυφόρου Aura. Τα συγκεκριμένα δεδομένα είναι διακριτικής ικανότητας 19km x 65km. Χρησιμοποιήθηκαν και εδώ οι τοπικοί παράγοντες κλιμάκωσης του GEOS-Chem και η συσχέτιση ανάμεσα στις τιμές που προέκυψαν από το δορυφόρο και τις επίγειες μετρήσεις κυμαινόταν από r=0.3-0.9 με τις μεγαλύτερες συσχετίσεις να εμφανίζονται στις περιοχές με μεγαλύτερα ποσοστά ρύπανσης.
3. Αποτελέσματα
Οι συγκεντρώσεις του ΝΟ2 και PM2.5, όπως εκτιμήθηκαν με τη ψηφιακή τηλεπισκόπηση συνδέθηκαν με 6-10% αύξηση των αναπνευστικών προβλημάτων και των αλλεργιών ανά τεταρτημόριο αναφοράς ανάμεσα στους ενήλικες (20-64 ετών). Σε γενικές γραμμές, τα αποτελέσματα των εκτιμήσεων του κινδύνου για τη ρύπανση του αέρα και των συνεπακόλουθων για την υγεία ήταν παρόμοια τόσο για τη τηλεπισκόπηση όσο και για της περιοχές επίγειας παρακολούθησης. Αυτό ίσχυε τόσο για το δείγμα των κατοίκων που ζούσαν σε ζώνες εντός 40km από σταθμό μέτρησης όσο και εκτός των ζωνών αυτών.
4. Συμπεράσματα
Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας καταδεικνύουν τη συμβολή που μπορεί να έχει η ψηφιακή τηλεπισκόπηση στην απόκτηση δεδομένων ποιότητας της ατμόσφαιρας σε περιοχές που δεν υπάρχει η δυνατότητα λήψης στοιχείων με άλλο τρόπο σε συστηματική βάση.
