Χωρική μεταβλητότητα αερολυμάτων σε ελληνικούς αρχαιολογικούς χώρους με χρήση Τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Πίνακας περιεχομένων 1 Χωρική μεταβλητότητα αερολυμάτων σε ελληνικούς αρχαιολογικούς χώρους με χρήση Τηλεπισκόπησης 2 Εισαγωγή 3 Μεθοδολογία 4 Συμπεράσματα

Χωρική μεταβλητότητα αερολυμάτων σε ελληνικούς αρχαιολογικούς χώρους με χρήση Τηλεπισκόπησης

Εισαγωγή

Αντικείμενο της εφαρμογής είναι η μέτρηση και η εξέλιξη της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στους αρχαιολογικούς χώρους της Ελλάδας, μέσω τηλεπισκόπησης. Η παρούσα εργασία επιχειρεί να ρίξει φως στην πιθανή συμβολή της τηλεπισκόπησης στην κατανόηση του περιβάλλοντος που επηρεάζει τις αξίες της πολιτιστικής κληρονομιάς που διατρέχουν κίνδυνο. Στόχος είναι η μελέτη της έκθεσης στη σωματιδιακή ρύπανση εικοσι ένα επιλεγμένων αρχαιολογικών χώρων όσον αφορά το φορτίο αερολύματος και τον χημικό τύπο, για να συναχθεί ο πιθανός αντίκτυπος στα δομικά υλικά - και πιο συγκεκριμένα στην πέτρα - των μνημείων, χρησιμοποιώντας Τηλεπισκόπηση δορυφορικών εικόνων. Οι εφαρμογές δορυφορικής τηλεπισκόπησης για τη διερεύνηση της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος έχουν εξελιχθεί δραματικά την τελευταία δεκαετία και τα δορυφορικά δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για την παρακολούθηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και των πιθανών επιπτώσεών της , ανοίγοντας νέους ορίζοντες και για την επιστήμη της αρχαιολογίας. Ωστόσο, οι σχετικές μελέτες είναι περιορισμένες και επικεντρώνονται κυρίως σε αστικές περιοχές. Παρά το γεγονός ότι η δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι μια δαπανηρή τεχνική για τη χαρτογράφηση μικρών περιοχών και απαιτεί εξειδικευμένη εκπαίδευση για την ανάλυση δεδομένων, μπορεί να υπερισχύει έναντι άλλων συμβατικών μεθόδων λόγω της συχνότητας και της ταχύτητας ανάκτησης δεδομένων σε μεγάλες περιοχές. Επιπλέον, οι τεχνολογίες τηλεπισκόπησης, ως καινοτόμες, μη καταστροφικές τεχνικές, έχουν δείξει μεγάλες δυνατότητες για την παρακολούθηση και προστασία μνημείων και χώρων, διευκολύνοντας τη συστηματική συλλογή δεδομένων και πληροφοριών. Η γνώση των τύπων αερολυμάτων και η συγκέντρωσή τους στην ατμόσφαιρα, σε συνδυασμό με τη γνωστή επίδρασή τους στα υλικά, μπορεί αναμφίβολα να συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών διάβρωσης των υλικών και ως εκ τούτου στην καταλληλότερη επιλογή στρατηγικών διατήρησης.

Μεθοδολογία

Δύο δορυφορικά όργανα τηλεπισκόπησης χρησιμοποιήθηκαν για τη χαρτογράφηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις περιοχές ενδιαφέροντος, το MODIS (Μέτριας Ανάλυσης Φασματοφάσματος Απεικόνισης – Ραδιόμετρο) για την περίοδο 2002–2016 (14 χρόνια) και το CALIPSO (Σύνεφο-Αεροζόλ Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation) για τη μερικώς επικαλυπτόμενη περίοδο 2008–2011 (4 έτη).

Στην παρούσα μελέτη, η φασματική υπογραφή του αερολύματος στα 550 nm που ελήφθη από το MODIS έχει επεξεργαστεί. Χρησιμοποιούνται τα μηνιαία δεδομένα MODIS-Aqua DT AOD550, που προέρχονται από την πιο πρόσφατη έκδοση (Συλλογή 6.1, C061) των εφαρμοζόμενων αλγορίθμων ανάκτησης και διαθέσιμα σε χωρική ανάλυση 1°×1° (Επίπεδο 3, L3) (Εικόνα 1).

Τα δεδομένα του CALIPSO είναι διαθέσιμα μέσω του έργου LIVAS (Lidar climatology of Vertical Aerosol Structure) που παρέχει μια παγκόσμια και εκτενή βάση δεδομένων αερολυμάτων και οπτικών νεφών. Το τελικό παγκόσμιο σύνολο δεδομένων LIVAS περιλαμβάνει παρατηρήσεις CALIPSO/CALIOP με μέσο όρο χρόνου σε ένα ομοιόμορφο πλέγμα οριζόντιας ανάλυσης 1°×1° και με την αρχική κάθετη ανάλυση του CALIPSO. Στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης, εφαρμόζονται προφίλ LIVAS μέσου συντελεστή εξάλειψης στα 532 nm, για τους ταξινομημένους υποτύπους αερολύματος LIVAS.

Συμπεράσματα

Η έκθεση των μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς στη σωματιδιακή ρύπανση αποκάλυψε τρεις γεωγραφικά κατανεμημένες συστάδες, με υψηλότερα φορτία στη βόρεια Ελλάδα, ελαφρώς χαμηλότερες τιμές στη νοτιοανατολική Ελλάδα και τις χαμηλότερες τιμές σε μια περιοχή που διασχίζει την Ελλάδα από τα ΒΔ προς τα ΝΑ (Εικόνα 2). Η διαφορά μεταξύ των περιοχών με την μεγαλύτερη και τη λιγότερη ρύπανση είναι της τάξης του 15–20%, με τη ρύπανση από τα Βαλκάνια και την ανατολική Ευρώπη και τη σκόνη της Σαχάρας να είναι οι κύριες πηγές της επιβάρυνσης των αερολυμάτων.

Οι κυρίαρχοι τύποι αερολυμάτων από άποψη εμφάνισης είναι η σκόνη ρύπανσης (38%) ακολουθούμενη από τη σκόνη (28%). Η μεγαλύτερη συνεισφορά της σκόνης παρατηρείται στις νοτιότερες περιοχές (έως 40%) λόγω της μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα, ενώ, όπως ήταν αναμενόμενο, οι τοποθεσίες που βρίσκονται στα νησιά του Αιγαίου έδειξαν τη μεγαλύτερη έκθεση σε καθαρή θαλάσσια ατμόσφαιρα (25%). Στις ηπειρωτικές περιοχές στο βόρειο και δυτικό τμήμα της Ελλάδας είναι αισθητή η παρουσία ρύπανσης στην ατμόσφαιρα, ενώ σε ορισμένες περιοχές η μέση συμβολή του καπνού μπορεί να φτάσει το 35%.

Τρία διαφορετικά και γεωγραφικά οριοθετημένα εποχιακά μοτίβα αποκαλύφθηκαν σε σχέση με την ατμοσφαιρική ρύπανση (Εικόνα 3). Ένας καλοκαιρινός κύκλος (με μέγιστο τον Αύγουστο) στο βόρειο τμήμα της Ελλάδας, που αντικατοπτρίζει τη μεταφορά της ρύπανσης από τα Βαλκάνια και την Ανατολική Ευρώπη, ένα ανοιξιάτικο κύκλο (με μέγιστο τον Απρίλιο) που σχηματίζει ένα τόξο από τη δυτική ακτή προς τα νότια μέρη της Ελλάδας, περιοχές που εκτέθηκαν αρχικά σε εστίες σκόνης από τη Β. Αφρική, συμπεριλαμβανομένων τμημάτων του Αιγαίου Πελάγους, και τέλος ένας μονοτροπικός κύκλος με ανοιξιάτικο και καλοκαιρινό μέτωπο, ο οποίος εξαπλώνεται σε διάφορα μέρη της ελληνικής επικράτειας. Οι μέγιστες ετήσιες τιμές είναι 2–2,5 φορές υψηλότερες σε σύγκριση με τις ελάχιστες.

Κατά την τελευταία δεκαετία, παρατηρείται σημαντική μείωση στα επίπεδα αερολυμάτων στις περισσότερες τοποθεσίες (κατά μέσο όρο 15±6% ανά δεκαετία), που αποδίδεται σε αποτελεσματικά μέτρα στην Ευρώπη. Οι μεγαλύτερες μειώσεις παρατηρούνται εκεί όπου βρίσκονται τα υψηλότερα επίπεδα (βόρεια και νότια Ελλάδα), με την ιδιαίτερα αστικοποιημένη τοποθεσία της Ακρόπολης να ξεχωρίζει με μείωση >20%.

Πηγή: Sakka, A., Gerasopoulos, E., Liakakou, E., Keramitsoglou, I., & Zacharias, N. (2020). Spatial variability of aerosols over Greek archaeological sites using Space-Borne Remote Sensing. Journal of Cultural Heritage, 46, 207-217.