Pemantauan Kabut di Xi'an Berdasarkan Teknologi Penginderaan Jauh Hiperspektral

Seiring dengan perkembangan ekonomi dan percepatan industrialisasi serta urbanisasi, polusi udara telah menjadi masalah serius yang memengaruhi kesehatan masyarakat dan pembangunan sosial-ekonomi. Dalam beberapa tahun terakhir, kabut asap di negara saya terus menyebar dan meningkat, menunjukkan tren yang eksplosif. Pada tahun 2013, kabut asap memengaruhi 25 provinsi dan lebih dari 100 kota besar dan menengah, dengan rata-rata nasional jumlah hari berkabut mencapai 29,9 hari, tertinggi dalam 52 tahun. Terjadinya kabut asap di negara saya telah menjadi fenomena sepanjang tahun dan mungkin akan berlanjut selama beberapa dekade mendatang.

Komposisi dan pemantauan kabut asap

Aerosol adalah sistem dispersi campuran, yang terdiri dari partikel cair kecil, partikel padat kecil, atau campuran padatan dan cairan dalam keadaan koloid. Aerosol merupakan sistem multifase yang terbentuk dari gas dan tersuspensi dalam medium gas atmosfer. Kabut dalam asap adalah sistem aerosol yang terdiri dari tetesan air kecil atau kristal es di udara.Kabut adalah sistem aerosol yang terdiri dari zat-zat non-air di udara, seperti debu, asam sulfat, asam nitrat, dan hidrokarbon organik, yang menimbulkan ancaman serius bagi kesehatan manusia.Metode pemantauan meteorologi tradisional seringkali gagal mendeteksi secara akurat pembentukan dan perubahan kabut asap, sementara teknologi penginderaan jauh satelit memiliki keunggulan seperti ketepatan waktu yang tinggi, cakupan yang luas, dan resolusi tinggi, sehingga memungkinkan untuk memantau kondisi aerosol dengan cepat dan di area yang luas. Oleh karena itu, teknologi ini telah menjadi alat penting untuk pemantauan kabut asap skala besar.

Prinsip dan metode pemantauan kabut asap menggunakan penginderaan jauh.

Penelitian dan aplikasi terkini teknologi penginderaan jauh dalam kabut terutama berfokus pada kedalaman optik aerosol (AOD), koefisien astigmatisme, komposisi, distribusi vertikal, dan teknik penghapusan citra kabut selama cuaca berkabut. Di antara besaran-besaran tersebut, AOD adalah besaran fisik yang digunakan untuk mengukur karakteristik optik paling mendasar dari aerosol, yang menggambarkan efek pelemahannya terhadap cahaya. AOD didefinisikan sebagai integral dari koefisien kepunahan aerosol sepanjang jalur tegak lurusnya searah dengan transmisi radiasi.

Pemantauan kabut asap menggunakan penginderaan jarak jauh terutama memanfaatkan data penginderaan jarak jauh untuk memperoleh data seperti ketebalan optik aerosol dan menganalisis hubungan antara ketebalan optik aerosol dan konsentrasi kabut asap.Saat ini, algoritma inversi ketebalan optik aerosol yang lebih matang terutama meliputi: metode target gelap berdasarkan hubungan antara saluran inframerah tengah (2,12μm) dan saluran merah (0,66μm) dan biru (0,47μm), metode fungsi struktur berdasarkan reflektansi permukaan, metode inversi aerosol polarisasi (POLDER) berdasarkan informasi polarisasi, dan algoritma biru tua berdasarkan reflektansi pita biru, dll.

CAS Xi'an Aerospace - Inversi Konsentrasi Aerosol Xi'an

Dalam penginderaan jauh optik, karena panjang gelombang yang lebih pendek, reflektivitas permukaan pada pita biru umumnya lebih rendah, sedangkan refleksi dan hamburan atmosfer relatif lebih besar. Oleh karena itu, ketebalan optik aerosol biasanya diperoleh dengan membalikkan pita biru.

Baru-baru ini, Xi'an sering mengalami kabut asap, yang secara signifikan berdampak pada produksi ekonomi kota dan kehidupan penduduk. Berdasarkan metode pemantauan penginderaan jauh yang telah disebutkan di atas, Tim Dirgantara Xi'an dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok memantau dan mengambil data ketebalan dan distribusi konsentrasi aerosol di Xi'an, dan memperoleh hasil pengambilan data sebagai berikut;

CAS Xi'an Aerospace - Inversi Konsentrasi Aerosol Xi'an

Seperti yang terlihat pada gambar,Ketebalan aerosol pada tiga waktu berbeda menunjukkan tren yang berbeda, dengan konsentrasi tertinggi pada tanggal 27 Desember dan penurunan ketebalan aerosol pada tanggal 3 Januari, yang sangat berkaitan dengan situasi aktual di Xi'an.  

Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan adopsi yang luas, teknologi pemantauan penginderaan jauh akan semakin mendapat perhatian di bidang polusi udara. Secara khusus, prospek aplikasi teknologi penginderaan jauh untuk memantau kabut asap akan semakin luas. Dengan menggunakan data dan model penginderaan jauh, perubahan spasial dan temporal serta jangkauan dampak polusi kabut asap dapat dinilai secara komprehensif, memberikan dasar untuk pengambilan keputusan yang relevan.