برآورد غلظت آلاينده‌هاي PM10 وPM2.5 در كلان شهر تهران با استفاده از داده‌هاي سنجنده موديس ماهواره‌هاي آكوا و ترا

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

آلودگي هوا يكي از مهمترين مشكلات زندگي شهري و شهرهاي پرجمعيت است. از جمله مسائل مهم براي كاهش و مقابله با اين مشكل، برآورد و تخمين ميزان آلودگي هواست. از سنجنده‌ها با توجه به نوع كاربرد آن‌ها مي‌توان براي اين كار استفاده كرد. معمول‌ترين اين سنجنده‌ها، سنجنده موديس مي‌باشد كه بر روي دو ماهواره ترا و آكوا نصب شده است. سنجنده موديس به علت تعداد باندهاي طيفي زياد، محدوده باندهاي طيفي باريك، تصويربرداري روزانه از سطح زمين، رايگان و در دسترس بودن تصاوير آن، مي‌تواند به عنوان بهترين انتخاب براي برآورد ميزان آلودگي، به خصوص ذرات معلق باشد. در اين تحقيق ازداده‌هاي 20 ايستگاه زميني كه در سطح شهر تهران سنجش آلاينده‌ها را در هرساعت از شبانه روز انجام مي‌دهند براي يك بازه 85 روزه (4 مهر الي 29 آذر سال 1391)، استفاده شده است. اين ايستگاه‏ها به طور منظم در سطح شهر تهران پراكنده نشده‏اند به طوري كه در بعضي مناطق ايستگاه‏ها تراكم بالا داشته و در بعضي مناطق ايستگاهي براي سنجش وجود ندارد. بنابراين ماهواره‌ها با توجه به پوشش پيوسته سطح زمين از نظر مكاني و زماني مي‏توانند مكمل خوبي براي برآورد غلظت آلاينده‌ها باشند. در اين مقاله دقت برآورد غلظت آلاينده‏هاي PM10 و PM2.5 حاصل از مقادير عمق نوري هواويزهاي محصولات MOD04 و MYD04 سنجنده موديس مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج نشان داد يك رابطه خطي بين عمق نوري هواويز و غلظت PM10 و PM2.5 (كه در ايستگاه‌هاي زميني اندازه‌گيري مي‌شود) وجود دارد. نتايج حاصل ميزان همبستگي نسبتاً بالا 67/0 الي 81/0 بين داده‌هاي دورسنجي و زميني را نشان مي‌دهد. داده‌هاي عمق نوري هواويز در برآورد غلظت آلاينده‌هاي PM10 نسبت به غلظت آلاينده‌هاي PM2.5 موفق‌تر عمل كرد.

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 PM2.5 mass concentration using MOD04 and MYD04 products. Results show that there is a linear relationship between aerosol optical depth and PM10 and PM2.5 (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 PM2.5 mass concentration