Ο ρόλος της τηλεπισκόπησης στη μόλυνση από πετρέλαιο
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος Τίτλος: «The Role of Remote Sensing to Detect Oil Pollution »
Συγγραφείς: Tugsan ISIACIK COLAK
Πηγή: ifsma
Λέξεις Κλειδιά: πετρέλαιο, Τηλεπισκόπηση, μόλυνση
1. Εφαρμογή Η θαλάσσια ναυτιλία μπορεί να οδηγήσει σε μόλυνση του περιβάλλοντος από πετρέλαιο. Η τηλεπισκόπηση, δορυφορική ή εναέρια παρακολούθηση, δίνει τη δυνατότητα να εντοπίζονται τέτοιες περιοχές με σκοπό τη μείωση και την αντιμετώπιση της πετρελαιοκηλίδας. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να μας δώσει πληροφορίες σχετικά με τη τοποθεσία, την έκταση, τη σπουδαιότητα και την κατεύθυνση της πετρελαιοκηλίδας καθώς και για τα ρεύματα και τα κύματα του νερού με σκοπό τη πρόβλεψη της κίνησης της πετρελαιοκηλίδας.
2. Τηλεπισκόπηση
2.1. Η χρήση της τηλεπισκόπησης στην παρατήρηση της γης Η τηλεπισκόπηση έχει πολλά πεδία εφαρμογής. Ένα από τα πιο σημαντικά πεδία είναι η μόλυνση ωκεανού από πετρελαιοκηλίδα. Η τηλεπισκόπησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό, την παρακολούθηση, τη χαρτογράφηση, στη λήψη αποφάσεων σχετικά με θέματα μόλυνση από πετρελαιοκηλίδα διότι μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για το μέγεθος και την έκταση, την τοποθεσία, την κατεύθυνση της, καθώς και πληροφορίες που μπορεί να επηρεάσουν την πετρελαιοκηλίδα, καιρικές συνθήκες, κυματισμός θάλασσας. (εικόνα 1)
3. Εργαλεία παρακολούθησης και εντοπισμού πετρελαιοκηλίδας Η υπεριώδης (UV) τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας διότι έχει υψηλή ανακλασιμότητα σε ακτινοβολία UV ακόμα και σε λεπτά στρώματα. Δυστυχώς, η UV ακτίνες δεν έχουν αποτελεσματική δράση το βράδυ και η ύπαρξη ανέμων, ηλιακή ανάκλαση και βιογενετικά υλικά μπορούν αν οδηγήσουν σε λανθασμένα συμπεράσματα. Το πετρέλαιο απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία και ένα μέρος της το εκπέμπει ως θερμική ενέργεια. Η εκπεμπόμενη διαφορά μεταξύ πετρελαίου (0.972 μm) και του νερού (0.993 μm) οδηγεί στη διαφορά της θερμοκρασιακής φωτεινότητας. Οι υπέρυθροι αισθητήρες (IR) είναι χρήσιμοι στην αξιολόγηση του στρώμα της πετρελαιοκηλίδας διότι όσο αυξάνεται το στρώμα της τόσο πιο θερμά είναι τα χρώματα της σε σχέση με του νερού στις φωτογραφίες. Οι μικροκυματικοί αισθητήρες είναι τα πιο κατάλληλα εργαλεία για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας διότι δεν επηρεάζονται από τις καιρικές συνθήκες, τα σύννεφα, την ομίχλη και αν είναι μέρα ή νύχτα. Έχουν την ικανότητα να διεισδύουν μέσα στην ατμόσφαιρά με μικρή απορρόφηση.
3.1. Εναέρια παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας Η εναέρια παρακολούθηση μπορεί να γίνεται σε τακτά χρονικά διαστήματα και έχει ως στόχο την ακριβή τοποθεσία και την περιγραφή της μόλυνσης καθώς επίσης, όπου γίνεται δυνατόν, να εντοπίσει και τον υπεύθυνο. Επίσης, έχει στόχο σε περίπτωση ατυχήματος να συντελέσει στην αποκατάσταση και στις διάφορες διεργασίες. (εικόνα 2)
4. Δορυφορική τηλεπισκόπιση μέσω ραντάρ για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας Οι υπέρυθροι (Infrared), οι ορατοί (visible) και οι υπεριώδης (UV) αισθητήρες δεν είναι ικανοί να εντοπίζουν πετρελαιοκηλίδες κάτω από άσχημες καιρικές συνθήκες, δυνατή βροχή ή ομίχλη. Ο πιο κοινός μικροκυματικός (microwave) αισθητήρας για πετρελαιοκηλίδες είναι ο Synthetic Aperture Radar (SAR). Οι εικόνες SAR απεικονίζουν την τραχύτητα της επιφάνειας με βάση την επανασκέδαση (backscatter). Ο κύριος μηχανισμός για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας είναι η επίδραση της στην επιφανειακή υγρασία του νερού.
4.1. Βασικές αρχές απεικόνισης πετρελαιοκηλίδας μέσω SAR Η παρουσία πετρελαίου στην επιφάνεια της θάλασσας σε μικρούς θαλάσσιους κυματισμούς μειώνουν την επανασκέδαση (backscatter) των ραντάρ. Στις εικόνες SAR, οι πετρελαιοκηλίδες απεικονίζονται με σκούρες αποχρώσεις, διότι οι έχουν χαμηλή περιοχή επανασκέδασης. Επομένως, οι SAR δεν είναι αποτελεσματικοί ούτε σε πολύ ήρεμα αλλά ούτε σε πολύ κυματώδη νερά (εικόνα 3 και 4). Οι εικόνες SAR απαιτούν πολλά βήματα επεξεργασίας προτού δώσουν κατάλληλα αποτελέσματα. Στην εικόνα 5 (αριστερά) παρουσιάζεται μία φωτογραφία, πριν την επεξεργασία, από το δορυφόρο RADARSAT 1 (5 Αυγούστου 2012) τραβηγμένη στη Μαύρη Θάλασσα. Η επεξεργασία ξεκινά φορτώνοντας την εικόνα σε κατάλληλο λογισμικό-πρόγραμμα. Στη συνέχεια γίνονται γεωαναφορικές, ραδιομετρικές και γεωμετρικές διορθώσεις και κάποιου είδους φιλτραρίσματα. Έπειτα, γίνεται κατηγοριοποίηση της εικόνας για το αν υπάρχει πετρελαιοκηλίδα ή όχι (εικόνα 6). Το βήμα της κατηγοριοποίησης απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή διότι μπορεί ο αναλυτής να οδηγηθεί σε λάθος ορμήνιες λόγω φαινομένων (βιο-γεω-χημικά, αναταράξεις της θάλασσας) τα οποία να παρουσιάζονται στις εικόνες ως πετρελαιοκηλίδες.
5. Συμπεράσματα Η τηλεπισκόπιση αποτελεί ένα από τα πιο χρήσιμα εργαλεία εντοπισμού και παρακολούθησης πετρελαιοκηλίδας, διότι δίνει τη δυνατότητα κάλυψης μεγάλης έκτασης περιοχή, σε πραγματικό χρόνο ή σε περιοδική φάση. Οι μικροκυματικοί αισθητήρες SAR είναι ιδανικοί για παρακολούθηση κατά την ημέρα και νύχτα και παράλληλα υπό δύσκολες καιρικές συνθήκες, σκόνη, ομίχλη, συννεφιά.
