برآورد غلظت آلاینده‌های PM10 وPM2.5 در کلان شهر تهران با استفاده از داده‌های سنجنده مودیس ماهواره‌های آکوا و ترا

برآورد غلظت آلاینده‌های PM10 وPM2.5 در کلان شهر تهران با استفاده از داده‌های سنجنده مودیس ماهواره‌های آکوا و ترا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

چکیده

آلودگی هوا یکی از مهمترین مشکلات زندگی شهری و شهرهای پرجمعیت است. از جمله مسائل مهم برای کاهش و مقابله با این مشکل، برآورد و تخمین میزان آلودگی هواست. از سنجنده‌ها با توجه به نوع کاربرد آن‌ها می‌توان برای این کار استفاده کرد. معمول‌ترین این سنجنده‌ها، سنجنده مودیس می‌باشد که بر روی دو ماهواره ترا و آکوا نصب شده است. سنجنده مودیس به علت تعداد باندهای طیفی زیاد، محدوده باندهای طیفی باریک، تصویربرداری روزانه از سطح زمین، رایگان و در دسترس بودن تصاویر آن، می‌تواند به عنوان بهترین انتخاب برای برآورد میزان آلودگی، به خصوص ذرات معلق باشد. در این تحقیق ازداده‌های 20 ایستگاه زمینی که در سطح شهر تهران سنجش آلاینده‌ها را در هرساعت از شبانه روز انجام می‌دهند برای یک بازه 85 روزه (4 مهر الی 29 آذر سال 1391)، استفاده شده است. این ایستگاه‏ها به طور منظم در سطح شهر تهران پراکنده نشده‏اند به طوری که در بعضی مناطق ایستگاه‏ها تراکم بالا داشته و در بعضی مناطق ایستگاهی برای سنجش وجود ندارد. بنابراین ماهواره‌ها با توجه به پوشش پیوسته سطح زمین از نظر مکانی و زمانی می‏توانند مکمل خوبی برای برآورد غلظت آلاینده‌ها باشند. در این مقاله دقت برآورد غلظت آلاینده‏های PM₁₀ و PM_2.5 حاصل از مقادیر عمق نوری هواویزهای محصولات MOD04 و MYD04 سنجنده مودیس مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد یک رابطه خطی بین عمق نوری هواویز و غلظت PM₁₀ و PM_2.5 (که در ایستگاه‌های زمینی اندازه‌گیری می‌شود) وجود دارد. نتایج حاصل میزان همبستگی نسبتاً بالا 67/0 الی 81/0 بین داده‌های دورسنجی و زمینی را نشان می‌دهد. داده‌های عمق نوری هواویز در برآورد غلظت آلاینده‌های PM₁₀ نسبت به غلظت آلاینده‌های PM_2.5 موفق‌تر عمل کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Estimating PM10 and PM2.5 in Tehran mega city using MODIS data of Terra and Aqua satellites

چکیده [English]

Air pollution is a major problem in urban life and populated cities. The important issue to contrast and reduce this problem is to estimate the level of air pollution. We can use satellite sensors according to their application for this act. The suitable sensor is MODIS that is aboard the Terra and Aqua satellites. MODIS is the best choice for estimating the level of air pollution especially aerosols, because of its numerous spectrum channels, narrow spectral bands, complete daily coverage of the earth, free of charge and availability of data. In this study, we use 20 air quality stations of Tehran for a period of 85 days (25 Sep to 19 Dec 2012) that measures air pollution hourly. These stations are scattered in Tehran irregularly, in some areas, it has high density, and in some areas, there is no station for measurement. Thus, satellites are good supplements for measuring pollution, due to their spatial and temporal coverage of earth. According to this issue, in this study, we evaluated estimation accuracy of PM₁₀ and PM_2.5 mass concentration using MOD04 and MYD04 products. Results show that there is a linear relationship between aerosol optical depth and PM₁₀ and PM_2.5 (that are measured at ground stations). Results show good correlation (R) 0.67 to 0.81 between satellite data and ground data. AOD act better in estimating PM₁₀ than PM_2.5 mass concentration

کلیدواژه‌ها [English]

aerosol optical depth
MODIS
Terra Satellite
Aqua Satellite
evaluation of accuracy
PM‌
PM2.5
Tehran

مراجع

1- خسروی، محمود، بررسی توزیع عمودی گرد و غبار ناشی از طوفان در خاورمیانه با استفاده از مدل NAAPS مورد: سیستان ایران، چهارمین کنگره بین‌المللی جغرافی‌دانان جهان اسلام، زاهدان، 25-27، فروردین 1389.

2- دلجو، امیر هوشنگ، مطالعه و بررسی وارونگی دما و ناپایداری بر روی آلودگی هوای شهر تهران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، 1378.

3- صفوی، سید یحیی، علیجانی، بهلول، بررسی عوامل جغرافیایی در آلودگی هوای تهران، پژوهش‌های جغرافیایی، صفحات 99-112، 1385.

4- قربانی، رضوان، مباشری، محمدرضا، رحیم زادگان، مجید، توانایی داده‌های سنجنده مودیس در تحلیل‌های کیفی و کمی کیفیت هوا در مناطق شهری، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، سال اول، شماره سوم و چهارم، 1389.

5- قربانی، رضوان، مباشری، محمدرضا، رحیم زادگان، مجید، روشی سریع در برآورد غلظت ذرات معلق با استفاده از سنجنده مودیس، یک مطالعه موردی در تهران، مجله پژوهشی حکیم، دوره پانزدهم، شماره دوم، 1391.

6- قلیزاده، محمد حسین، فرجزاده، منوچهر، دارند، محمد، ارتباط آلودگی هوا با مرگ و میر جمعیت شهر تهران، مجله پژوهشی حکیم، دوره دوازدهم، شماره دوم، 1388.

7- Chu, A. D., Y. J. Kaufman, C. Ichoku, L. A. Remer, D. Tanreand B. N. Holben “Validation of MODIS aerosol optical depth retrieval over land”, Geophysical Research Letter 12, pp. 1-4, 2002.

8- Emili, E., C. Popp, M. Petitta, M. Riffler, S. Wunderleans M. Zebisch, “PM₁₀remote sensing from geostationary SEVIRI and polar-orbiting MODIS sensors over the complex terrain of the European Alpineregion”, Remote Sensing of Environment 114, pp. 2485-2499, 2010.

9- Gupta, P. and C. A. Sundar, “An evaluation of Terra-MODIS sampling for monthly and annual particulate matter air quality assessment over the South eastern United State”, Atmospheric Environment 42, pp. 6465-6471, 2008.

10- Jill A. Engel-Cox, Christopher H. Holloman, Basil W. Coutant, Raymond M. Hoff, “Qualitative and quantitative evaluation of MODIS satellite sensor data for regional and urban scale air quality”, Atmospheric Environment 38, pp. 2495–2509, 2004.

11- LI Ling-jun, WANG Ying, ZHANG Qiang, YU Tong, ZHAO Yueand JIN Jun, “Spatial distribution of aerosol pollution based on MODIS data over Beijing, China”. Journal of Environmental Sciences 19, pp. 955–960, 2007.

12- Martin, R., “Review satellite remote sensing of surface air quality”. Atmospheric Environment 42, 7823–7843, 2008.

13- Ogren J. A., “Asystematic approach to insitu observations of aerosol properties”, Aerosol Forcing of Climate, 1995.

14- Remer, A. and J. Kaufman, “ALGORITHM FOR REMOTE SENSING OF TROPOSPHERIC AEROSOL FROM MODIS: Collection 5Product ID: MOD04/MYD04”, NASA/GSFC, 2007.

15- Savtchenko, A., D. Ouzounov, S. Ahmad, J. Acker, G. Leptoukh, J. Kozianaand D. Nickless, “Terraand Aqua MODIS products available from NASA GESDAAC”, Advances in Space Research 34, pp. 710-714, 2004.

16- Sohrabinia, M. and A. M. Khorshiddoust, “Application of satellite data and GIS in studying air pollutants in Tehran”. Habitat International 31, pp. 268-275, 2007.