Сианьдағы тұманды гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясына негізделген бақылау

Экономикалық дамумен және индустрияландыру мен урбанизацияның жеделдеуімен ауаның ластануы адамдардың денсаулығы мен әлеуметтік-экономикалық дамуына әсер ететін күрделі мәселеге айналды. Соңғы жылдары менің елімде смог таралуын және күшеюін жалғастырып, жарылғыш үрдісті көрсетті. 2013 жылы смог 25 провинция мен 100-ден астам ірі және орта қалаларды қамтыды, ел бойынша смогты күндердің орташа саны 29,9 күнге жетті, бұл соңғы 52 жылдағы ең жоғары көрсеткіш. Менің елімде смогтың пайда болуы жыл бойына кездесетін құбылысқа айналды және алдағы ондаған жылдар бойы сақталуы мүмкін.

Смогтың құрамы және мониторингі

Аэрозольдер – ұсақ сұйық бөлшектерден, ұсақ қатты бөлшектерден немесе коллоидты күйдегі қатты заттар мен сұйықтықтардың қоспасынан тұратын аралас дисперсиялық жүйелер. Олар газдардан түзілген және атмосфералық газ тәрізді ортада қалқып тұрған көпфазалы жүйелер. Смогтағы тұман – ауадағы ұсақ су тамшыларынан немесе мұз кристалдарынан тұратын аэрозоль жүйесі.Тұман - ауадағы сусыз заттардан, мысалы, шаң, күкірт қышқылы, азот қышқылы және органикалық көмірсутектерден тұратын аэрозоль жүйесі, ол адам денсаулығына үлкен қауіп төндіреді.Дәстүрлі метеорологиялық бақылау әдістері көбінесе тұманның пайда болуы мен өзгерістерін дәл анықтай алмайды, ал спутниктік қашықтықтан зондтау технологиясы жоғары уақтылылық, кең қамту және жоғары ажыратымдылық сияқты артықшылықтарға ие, бұл аэрозоль жағдайларын тез және үлкен аумақтарда бақылауға мүмкіндік береді. Сондықтан ол кең көлемді тұманды бақылаудың маңызды құралына айналды.

Тұманды қашықтықтан зондтау мониторингінің принциптері мен әдістері

Тұманды ауа райында қашықтықтан зондтау технологиясының қазіргі зерттеулері мен қолданылуы негізінен аэрозольдік оптикалық тереңдікке (АОТ), астигматизм коэффициентіне, құрамына, тік таралуына және тұманды ауа райы кезінде тұман бейнесін жою әдістеріне бағытталған. Олардың ішінде АОТ - аэрозольдердің ең негізгі оптикалық сипаттамасын өлшеу үшін қолданылатын физикалық шама, олардың жарыққа әлсіреу әсерін сипаттайды. Ол аэрозольдің сәулелену бағыты бойынша перпендикуляр жол бойындағы сөну коэффициентінің интегралы ретінде анықталады.

Тұманды қашықтықтан зондтау мониторингі негізінен аэрозольдің оптикалық қалыңдығы сияқты деректерді алу үшін қашықтықтан зондтау деректерін пайдаланады және аэрозольдің оптикалық қалыңдығы мен тұман концентрациясы арасындағы байланысты талдайды.Қазіргі уақытта аэрозольді оптикалық қалыңдықты инверсиялаудың жетілген алгоритмдеріне негізінен мыналар жатады: орташа инфрақызыл арна (2,12 мкм) және қызыл (0,66 мкм) және көк (0,47 мкм) арналар арасындағы қатынасқа негізделген қараңғы нысана әдісі, беттік шағылысу қабілетіне негізделген құрылымдық функция әдісі, поляризация ақпаратына негізделген поляризация аэрозольді инверсия әдісі (POLDER) және көк жолақты шағылысу қабілетіне негізделген терең көк алгоритм және т.б.

CAS Xi'an Aerospace - Xi'an аэрозоль концентрациясының инверсиясы

Оптикалық қашықтықтан зондтау кезінде толқын ұзындығының қысқа болуына байланысты көк жолақтағы беттік шағылысу әдетте төмен, ал атмосфералық шағылысу мен шашырауы салыстырмалы түрде жоғары болады. Сондықтан, аэрозольдік оптикалық қалыңдық әдетте көк жолақты төңкеру арқылы алынады.

Жақында Сиань қаласында жиі тұман пайда болды, бұл қаланың экономикалық өндірісіне және тұрғындардың өміріне айтарлықтай әсер етті. Жоғарыда аталған қашықтықтан зондтау мониторингі әдістеріне сүйене отырып, Қытай Ғылым академиясының Сиань аэроғарыштық тобы Сианьдағы аэрозоль қалыңдығы мен концентрациясының таралуын бақылап, келесі іздеу нәтижелерін алды;

CAS Xi'an Aerospace - Xi'an аэрозоль концентрациясының инверсиясы

Суреттен көрініп тұрғандай,Аэрозоль қалыңдығы үш түрлі уақытта әртүрлі үрдістерді көрсетті, ең жоғары концентрация 27 желтоқсанда, ал аэрозоль қалыңдығы 3 қаңтарда төмендеді, бұл Сианьдағы нақты жағдаймен тығыз байланысты.  

Технологиялық жетістіктердің үздіксіз дамуы және кеңінен қолданылуымен қашықтықтан зондтау мониторингі технологиясына ауаның ластануы саласында көбірек көңіл бөлінетін болады. Атап айтқанда, тұманды бақылау үшін қашықтықтан зондтау технологиясын қолдану перспективалары кеңейе түседі. Қашықтан зондтау деректері мен модельдерін пайдалана отырып, тұманның ластануының кеңістіктік-уақыттық өзгерістері мен әсер ету диапазонын жан-жақты бағалауға болады, бұл тиісті шешім қабылдау үшін негіз болады.