2
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς: Thanh Ha Le, Thi Nhat Thanh Nguyen, Kristofer Lasko, Shriram Ilavajhala, Krishna Prasad Vadrevu, Chris Justice
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749114003157
Αντικείμενο εφαρμογής
Οι δασικές πυρκαγιές στην Ασία και πιο συγκεκριμένα στο Βιετνάμ αποτελούν σημαντική πηγή ρύπανσης της ατμόσφαιρας, εξαιτίας των εκπομπών αερολυμάτων. Σύμφωνα με την εθνική περιβαλλοντική έκθεση, η ποιότητα του αέρα στη χώρα αυτή είναι αρκετά υποβαθμισμένη, λόγω των εκπομπών αυτών, ειδικά στις μεγάλες πόλεις όπως είναι το Hanoi και το Ho Chi Minh. Ο λόγος είναι ότι τα αερολύματα αυτά εμπεριέχουν μαύρο και οργανικό άνθρακα και μπορούν να επηρεάσουν όχι μόνο τις ιδιότητες της ακτινοβολίας της ατμόσφαιρας, καθώς δρουν ως πυρήνες συμπύκνωσης των νεφών, αλλά και τις ανθρώπινες δραστηριότητες, προκαλώντας αναπνευστικές παθήσεις. Οι πιο σημαντικοί και επικίνδυνοι περιβαλλοντικοί ρύποι εξ αυτών είναι τα σωματίδια της σκόνης, το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του θείου. Επίγειες μετρήσεις έχουν δείξει ότι οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων αυτών υπερβαίνουν τα επιτρεπτά όρια, κυρίως στις μεγαλουπόλεις της Ινδονησίας, ενώ οι κύριες πηγές των εκπομπών αυτών είναι τα μέσα μαζικής μεταφοράς, ο θερμοηλεκτρισμός, η παραγωγή τσιμέντου και πολλές άλλες βιομηχανικές υπηρεσίες που συμβάλλουν συνεχώς στη μόλυνση του περιβάλλοντος. Αντικείμενο λοιπόν, της παρούσας μελέτης είναι η συλλογή δορυφορικών δεδομένων μέσω της τηλεπισκόπισης για την ανίχνευση των δασικών πυρκαγιών και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, ώστε έτσι να είναι δυνατή η κατανόηση και παρακολούθηση των δασών και της ποιότητας του αέρα στην περιοχή του Βιετνάμ.
Στόχος εφαρμογής
Τα τελευταία χρόνια η τηλεπισκόπιση αποτελεί χρήσιμο εργαλείο για την παρακολούθηση των κινδύνων πυρκαγιάς και των εκπομπών ατμοσφαιρικών ρύπων στο Βιετνάμ. Από το 2007, το Υπουργείο Γεωργίας και Αγροτικής Ανάπτυξης του Βιετνάμ χρησιμοποιεί τα δεδομένα του δορυφόρου MODIS, τα οποία λαμβάνει μέσω της απευθείας μετάδοσης τους στον σταθμό της περιοχής Hanoi, με πρωταρχικό σκοπό την άμεση ανίχνευση δασικής πυρκαγιάς σε όλο την έκταση του Βιετνάμ. Το σύστημα ανίχνευσης της πυρκαγιάς, το οποίο είναι σε απευθείας σύνδεση σε ιστοσελίδα στο διαδίκτυο, δίνει τη δυνατότητα διαδραστικής χαρτογράφησης και παρακολούθησης της θέσης αυτής σε πραγματικό χρόνο, παρέχει μια βάση δεδομένων της φωτιάς καθώς επίσης και πολλές λειτουργίες στατιστικής ανάλυσης αυτής. Κύριος σκοπός αυτής της εργασίας λοιπόν, είναι να γίνει κατανοητή η σχέση ανάμεσα στις εκπομπές των δασικών πυρκαγιών και της ποιότητας του αέρα στο Βιετνάμ, μέσω της χρήσης των δορυφορικών συστημάτων της τηλεπισκόπισης. Πιο συγκεκριμένα, η συγκεκριμένη μελέτη έχει ως στόχο το χαρακτηρισμό των χωρικών και χρονικών τάσεων των ενεργών πυρκαγιών σε περιφερειακή κλίμακα, τον χαρακτηρισμό της στατιστικής συσχέτισης ανάμεσα στις ενεργές πυρκαγιές και τις δορυφορικές ατμοσφαιρικές μεταβλητές, την εκτίμηση των σχέσεων μεταξύ των επίγειων δεικτών μέτρησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης (συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων), των μετεωρολογικών παραμέτρων (ταχύτητα αέρα, θερμοκρασία, σχετική υγρασία, πίεση και ακτινοβολία) και των δορυφορικών ατμοσφαιρικών μεταβλητών στην περιοχή Hanoi του Βιετνάμ.
Εφαρμογές χωρίς τηλεπισκόπιση
Όσον αφορά άλλες εφαρμογές ατμοσφαιρικής ρύπανσης, η Γενική Διεύθυνση Περιβάλλοντος του Κέντρου Περιβαλλοντικής Παρακολούθησης τρέχει μια Πύλη Περιβαλλοντικής Παρακολούθησης, η οποία τα δεδομένα που παρέχει τα αντλεί από σταθμούς αυτόματης μέτρησης και χειρονακτικού εξοπλισμού. Παρόλο που οι σταθμοί αυτοί είναι συχνά εγκατεστημένοι σε μεγάλες πόλεις, ωστόσο τα δεδομένα που παρέχουν θεωρούνται ανεπαρκή για την προσέγγιση των επιπτώσεων των πυρκαγιών στην ύπαιθρο και τον έλεγχο της ποιότητας του αέρα.
Χρήση GIS
Μελλοντικός στόχος της έρευνας αυτής είναι η δημιουργία ενός γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών (GIS), το οποίο με τη βοήθεια των δορυφόρων – παρατηρητών της Γης, με δεδομένα και πληροφορίες που θα προέρχονται από επίγειους σταθμούς και με τεχνολογίες επικοινωνίας, θα παρέχεται στους χρήστες η δυνατότητα ανίχνευσης, παρακολούθησης, ειδοποίησης, σχεδιασμού, καταγραφής και πρόβλεψης τόσο της φωτιάς όσο και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.
Δεδομένα και Μεθοδολογία
Δεδομένα ενεργών πυρκαγιών:Η βάση δεδομένων σχετικά με τις ενεργές πυρκαγιές ανακτήθηκε από τον αισθητήρα MODIS των δορυφόρων Terra και Αqua της NASA και χρησιμοποιήθηκε για την παροχή μιας συνοπτικής εικόνας δραστηριότητας της φωτιάς.
Δορυφορικές ατμοσφαιρικές μεταβλητές: Στην παρούσα μελέτη έχουν χρησιμοποιηθεί οι εξής δορυφορικές ατμοσφαιρικές μεταβλητές: MODISAE, ΜΟDIS AOD, UVAI, AAOD, MOPITT CO, PMMAPPER AOT. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μεταβλητή AOD, η οποία είναι αντιπροσωπευτική για την ποσότητα των σωματιδίων που υπάρχουν σε μια κατακόρυφη στήλη της ατμόσφαιρας της Γης, θεωρείται μια βασική κλιματική μεταβλητή που επηρεάζει τόσο το κλίμα όσο και τη διαφάνεια και την ποιότητα του αέρα.
Συγκέντρωση σωματιδίων και μετεωρολογικών δεδομένων:Τα δεδομένα αυτά αφορούν μια συγκεκριμένη περιοχή του Βιετνάμ και περιλαμβάνουν τις τιμές συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων και τα μετεωρολογικά δεδομένα (άνεμος, ταχύτητα, κατεύθυνση ανέμου, θερμοκρασία, σχετική υγρασία, πίεση, ηλιακή ακτινοβολία) για όλες τις ώρες της ημέρας, για την περίοδο (08/2010-07/2012).
Πλεγματοποιημένα δεδομένα: Τα δεδομένα αναλύονται σε κάνναβο 1*1 και έτσι οι ατμοσφαιρικές μεταβλητές MODIS AE, MODIS AOD, AAOD, UVAI και MOPITT CO χρησιμοποιούνται άμεσα χωρίς καμία πρόσθετη επεξεργασία. Οι καθημερινοί ατμοσφαιρικοί χάρτες αερολυμάτων είναι σε 1km2 χωρική ανάλυση, ενώ τα μετεωρολογικά δεδομένα μετριούνται σε επίγειους σταθμούς καθ’ όλη τη διάρκεια του εικοσιτετραώρου.
Εκτίμηση συγκέντρωσης αερούμενων σωματιδίων:Για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης σωματιδίων χρησιμοποιήθηκαν τα εξής σύνολα δεδομένων: PMMAPPER AOT, η ταχύτητα του ανέμου, η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, η πίεση και η ηλιακή ακτινοβολία, εξετάστηκαν οι μέθοδοι πολλαπλής γραμμικής και διανυσματικής παλινδρόμησης και χρησιμοποιήθηκε η τεχνική MLR.
Συμπεράσματα
Ο αριθμός των ενεργών πυρκαγιών στο Βιετνάμ έχουν υπολογιστεί από τα δεδομένα του δορυφόρου MODIS, με το συνολικό ετήσιο αριθμό αυτών να ανέρχεται στις 16.086 φωτιές για τη χρονική περίοδο 2004 – 2012. Οι μήνες Δεκέμβριος, Ιανουάριος, Φεβρουάριος, Μάρτιος και Απρίλιος και οι περιοχές βορειοδυτικά και κεντρικά του Βιετνάμ παρουσιάζουν τις περισσότερες φωτιές καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου, οι οποίες οφείλονταν κατά κύριο λόγο σε αγροτικές δραστηριότητες. Ενδιαφέρουσες συσχετίσεις βρέθηκαν μεταξύ των ενεργών πυρκαγιών και της καταγραφής των ατμοσφαιρικών μεταβλητών AAOD, UVAI και MOPPIT CO, ενώ τα δεδομένα του δείκτη AOT φάνηκαν ιδιαίτερα χρήσιμα για την πρόβλεψη της συγκέντρωσης των αερούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα. Υπάρχει άμεση εξάρτηση της συγκέντρωσης σωματιδίων με την αύξηση του δείκτη AOT, εξαιτίας των αεροδυναμικών διαμέτρων τους, καθώς επίσης και με τις μετεωρολογικές μεταβλητές, όπου παρουσιάζεται μείωση ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων αυτών. Τέλος, σε εξέλιξη βρίσκεται η δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος ονόματος FAIR χαρτογράφησης και παρακολούθησης των πυρκαγιών και της ποιότητας του αέρα, στο οποίο θα ενσωματώνονται τόσο επίγεια όσο και μεταφορικά δεδομένα και θα δίνεται η δυνατότητα εντοπισμού, πρόβλεψης, σχεδιασμού και καταγραφής των πυρκαγιών και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, με στόχο τον καλύτερο έλεγχο αυτών.
