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Surveillance du brouillard à Xi'an basée sur la technologie de télédétection hyperspectrale
Avec le développement économique, l'industrialisation et l'urbanisation accélérées, la pollution atmosphérique est devenue un problème majeur qui affecte la santé et le développement socio-économique de la population. Ces dernières années, le smog n'a cessé de s'étendre et de s'intensifier dans mon pays, suivant une tendance alarmante. En 2013, il a touché 25 provinces et plus de 100 grandes et moyennes villes, avec une moyenne nationale de 29,9 jours de smog par an, un record en 52 ans. Le smog est désormais un phénomène permanent dans mon pays et pourrait persister pendant des décennies.
Composition et surveillance du smog
Les aérosols sont des systèmes de dispersion mixte, composés de petites particules liquides, de petites particules solides ou d'un mélange de solides et de liquides à l'état colloïdal. Ce sont des systèmes multiphasiques formés de gaz en suspension dans l'atmosphère. Le brouillard présent dans le smog est un système d'aérosols composé de minuscules gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace en suspension dans l'air.La brume est un système d'aérosols composé de substances non aqueuses présentes dans l'air, telles que la poussière, l'acide sulfurique, l'acide nitrique et les hydrocarbures organiques, qui constitue une menace sérieuse pour la santé humaine.Les méthodes traditionnelles de surveillance météorologique peinent souvent à détecter avec précision la formation et l'évolution du brouillard, tandis que la télédétection satellitaire présente des avantages tels qu'une grande réactivité, une large couverture et une haute résolution, permettant ainsi de surveiller rapidement les conditions liées aux aérosols sur de vastes zones. De ce fait, elle est devenue un outil essentiel pour la surveillance du brouillard à grande échelle.
Principes et méthodes de surveillance par télédétection du brouillard
Les recherches et applications actuelles de la télédétection dans le domaine de la brume portent principalement sur l'épaisseur optique des aérosols (AOD), le coefficient d'astigmatisme, la composition, la distribution verticale et les techniques de suppression de la brume sur les images par temps brumeux. L'AOD est une grandeur physique qui mesure la caractéristique optique fondamentale des aérosols, décrivant leur effet d'atténuation de la lumière. Elle est définie comme l'intégrale du coefficient d'extinction de l'aérosol le long de son trajet perpendiculaire à la direction de transmission radiative.
La surveillance de la brume par télédétection utilise principalement des données de télédétection pour obtenir des données telles que l'épaisseur optique des aérosols et analyser la relation entre l'épaisseur optique des aérosols et la concentration de brume.Actuellement, les algorithmes d'inversion de l'épaisseur optique des aérosols les plus matures comprennent principalement : la méthode de la cible sombre basée sur la relation entre le canal infrarouge moyen (2,12 μm) et les canaux rouge (0,66 μm) et bleu (0,47 μm), la méthode de la fonction de structure basée sur la réflectance de surface, la méthode d'inversion des aérosols de polarisation (POLDER) basée sur les informations de polarisation et l'algorithme bleu profond basé sur la réflectance de la bande bleue, etc.
CAS Xi'an Aerospace - Inversion de la concentration d'aérosols à Xi'an
En télédétection optique, la réflectivité de surface dans la bande bleue est généralement plus faible en raison de la longueur d'onde plus courte, tandis que la réflexion et la diffusion atmosphériques sont relativement plus importantes. Par conséquent, l'épaisseur optique des aérosols est généralement obtenue en inversant la bande bleue.
Récemment, Xi'an a subi des épisodes fréquents de smog, affectant considérablement la production économique de la ville et la vie de ses habitants. Grâce aux méthodes de télédétection mentionnées précédemment, l'équipe aérospatiale de Xi'an, rattachée à l'Académie chinoise des sciences, a surveillé et mesuré l'épaisseur et la concentration des aérosols dans la ville, obtenant les résultats suivants :
CAS Xi'an Aerospace - Inversion de la concentration d'aérosols à Xi'an
Comme on peut le constater sur la figure,L'épaisseur des aérosols mesurée à trois moments différents a montré des tendances différentes, avec une concentration maximale le 27 décembre et une diminution de l'épaisseur des aérosols le 3 janvier, ce qui est étroitement lié à la situation réelle à Xi'an.
Grâce aux progrès technologiques constants et à leur adoption généralisée, la télédétection occupera une place de plus en plus importante dans le domaine de la pollution atmosphérique. Plus précisément, ses applications pour la surveillance du brouillard de pollution se développeront considérablement. L'utilisation des données et des modèles de télédétection permettra d'évaluer précisément l'évolution spatio-temporelle et l'étendue de l'impact de ce brouillard, fournissant ainsi une base solide pour la prise de décisions éclairées.