Αξιολόγηση της έκθεσης σε καπνού των δασικών πυρκαγιών με χρήση δεδομένων τηλεπισκόπισης σε μοντέλο διάχυσης ρύπανσης

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 06:11, 5 Απριλίου 2012

Εισαγωγή

Οι αναλυτές της κλιματικής αλλαγής προβλέπουν ότι οι δασικές πυρκαγιές θα γίνουν ποιο συχνές και έντονες στα επόμενα 50 χρόνια. Τα αποτελέσματα στην υγεία λόγου του καπνού δεν έχουν μελετηθεί αρκετά λόγο της έλλειψης δεδομένων έκθεσης στον καπνό. Επειδή οι περισσότερες πυρκαγιές λαμβάνουν χώρα σε εκτάσεις με αραιό δίκτυο καταγραφής του αέρα χρησιμοποιούνται συνεχώς καινούριες μέθοδοι αξιολόγησης για να μπορέσουν να γίνουν επιδημιολογικές μελέτες στους επηρεαζόμενους πληθυσμούς. Στα εδώ αριθμητικά μοντέλα που βασίζονται σε συνδυασμό δεδομένων τηλεπισκόπισης για να υπολογιστούν τα επίπεδα καπνού σε μέσους ώρους 24ώρου και οι μέσες συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων σε μια περιοχή 325000 τετραγωνικών χιλιομέτρων σε μια περίοδο 92 ημερών το 2003

Μέθοδολογία

Δημιουργήθηκε μετεωρολογικό μοντέλου CALMET με δεδομένα από 99 μετεωρολογικούς σταθμούς και δεδομένα από μοντέλο μετεωρολογικών προβλέψεων. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα σε μοντέλο διασποράς CALPUFF. Οι θέσεις τον πυρκαγιών βρέθηκαν από δεδομένα του MODIS. Συγκρίθηκαν τρεις μέθοδοι εκτίμησης εκπομπών σωματιδίων:

• Το μοντέλο προβλέψεων εκπομπών της δασικής υπηρεσίας των Ηνωμένων πολιτειών (EPM)
• Το σύστημα πρόβλεψης συμπεριφοράς πυρκαγιών του δασαρχείου του Καναδά (FBP)
• Υπολογισμοί βασισμένοι στην ένταση ακτινοβολίας που εντόπισε ο Modis. (MRP)

Η χωρική ορθότητα του μοντέλου αξιολογήθηκε από την οριζόντια υπέρθεση μεταξύ των προβλέψεων του μοντέλου CALPUFF και των εικόνων των πλουμίων από τον MODIS. Οι μέσες συγκεντρώσεις σωματιδίων ανά 24ωρο υπολογίστηκαν και συγκρίθηκαν με μετρήσεις από σταθμούς εδάφους.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα για μια περιοχή 12500 τετραγωνικών χιλιομέτρων σε διάστημα 14 ημερών δείχνουν ότι τα μοντέλα CALMET/CALPUFF υπολόγισαν το 65% των αποτυπωμάτων των πλουμίων του καπνού κατά μέσο όρο, 2 παραδείγματα φαίνονται παρακάτω. Οι συγκεντρώσεις την επιφανείας στο μοναδικό σταθμό μέτρησης στην περιοχή μελέτης υποεκτιμήθηκαν από τη μέθοδο EPM και υπερεκτιμήθηκαν από τις μεθόδους FBP και MRP. Η συσχέτιση μεταξύ μοντέλου και 24ωρων μέσων έφτασε στην τιμή R2=0.7, 0.7 και 0.68 αντίστοιχα. Οι υψηλές τιμές συσχέτισης δείχνουν ότι το CALPUFF προσεγγίζει τις χρονικές τάσεις σε όλες τις περιπτώσεις. Παρότι οι υπολογισμένες από τη μέθοδο MRP συγκεντρώσεις των σωματιδίων είναι μη ρεαλιστικές για πυρκαγιές με μεγάλη ακτινοβολία, οι αριθμητικές της μεθόδου είναι ποιο εύκολο να μειωθούν αναλογικά σε σχέση με τα αποτελέσματα των μοντέλων EPM και FBP. Τεχνικές για την περαιτέρω βελτίωση των τελικών αποτελεσμάτων θα συζητηθούν παρακάτω

Εικόνα 1: Οι σκοτεινές περιοχές είναι πλούμια καπνού που εντόπισε ο MODIS και οι οι γραμμές ίσης συγκέντρωσης είναι αποτέλεσμα του μοντέλου CALPUFF

Συμπεράσματα – Συζήτηση

Οι περισσότερες προσομοιώσεις πλουμίων καπνού από πυρκαγιές απαιτούν πολύπλοκα μοντέλα για την εκτίμηση της εξάπλωσης της και του ρυθμού εκπομπής σωματιδίων. Εδώ δείξαμε ότι τα ήδη υπάρχοντα δεδομένα από τηλεπισκόπιση μπορούν να δώσουν αποτελέσματα ισάξιας ποιότητας. Αυτή η μέθοδος αναμένεται να απλοποιήσει τα μοντέλα έκθεσης πληθυσμού σε καπνό για περαιτέρω επιδημιολογικές μελέτες.