Vien Vat Ly - Modis_trandau

1

Viện Vật lý và Điện tử VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM -------------------------------------

BÁO CÁO

SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM MODIS QUAN TRẮC SỰ CỐ TRÀN DẦU TẠI QUẢNG NAM ( cuối tháng 1 đầu tháng 2 năm 2007)

HÀ NỘI 2007

2

SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM MODIS QUAN TRẮC SỰ CỐ TRÀN DẦU TẠI QUẢNG NAM ( cuối tháng 1 đầu tháng 2 năm 2007) Trạm thu và xử lý ảnh MODIS-Viện Vật lý và Điện tử Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

1. Tóm tắt Theo đề nghị của Cục Bảo vệ Môi trường, cuộc họp khẩn cấp giữa đại diện Cục bảo vệ Môi trường và Lãnh đạo Viện Vật lý và Điện tử- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã họp vào ngày 08/02/2007 tại Viện về sự cố tràn dầu tại Quảng Nam. Đại diện Cục Bảo vệ Môi trường đã đề nghị Viện VL&ĐT đánh giá nhanh và nếu có thể xác định nguyên nhân sự cố dầu tràn tại Quảng Nam trong những ngày cuối tháng 1 và đầu tháng 2 năm 2007 bằng công nghệ viễn thám sử dụng ảnh Modis (moderate resolution imaging spectroradiometer) đã được lắp đặt từ 8/2001 tại Viện.

2. Phương pháp ¾ Sử dụng ảnh tổ hợp màu 1,4,3 các kênh ảnh MODIS độ phân giải 250 m hàng ngày phát hiện vệt loang được giải đoán là vệt loang của dầu; ¾ Sử dụng ảnh tổ hợp màu cùng thời điểm của các năm trước đây (2006) so sánh sự khác biệt này; ¾ Các vấn đề vật lý và mô hình toán học được lựa chọn để tính toán; ¾ Sử dụng các giá trị vật lý (nhiệt độ bề mặt mặt biển, hàm lượng diệp lục của nước biển) tính toán được từ ảnh MODIS để xác định các dị thường; ¾ Các vấn đề khác cần quan tâm: o Vệt dầu được giải đoán (diện tích, loại dầu, khối lượng, thời điểm phát hiện...);

3

o Mô hình thủy động lực học của thủy triều; o Đánh giá sự pha trộn của các xoáy nước; o Dự báo gió. 3. Mục tiêu ¾ Quan trắc hằng ngày và phát hiện các tai biến tràn dầu, cũng như các sự cố khác trên biển (ô nhiễm chất hóa học) của ảnh MODIS đã thu được; ¾ Cung cấp các số liệu về phân bố, diện tích cho các mô hình dự báo để đưa ra các các phương án xử lý tràn dầu xa bờ. 4. Mô hình toán học được sử dụng và kết quả xử lý sơ bộ ¾ Thuật toán OC3M cho MODIS xác định hàm lượng diệp lục có trong nước biển (mg/l)

C a = 10 0.283− 2.753 R +1.457 R

2

+ 0.659 R 3 −1.403 R 4

với

⎛ R > R488 ⎞ ⎟⎟ R = log10 ⎜⎜ 443 R551 ⎠ ⎝

Bảng 1. Giá trị bức xạ tương ứng với các kênh phổ MODIS TT

Kênh phổ

Dải phổ (µm)

Ứng dụng chính

Phân giải (m)

1

Kênh 3

0,459-0,479

Màu đại dương

500

2

Kênh 9

0,438-0,493

Màu đại dương

1000

3

Kênh 10

0,483-0,493

Màu đại dương

1000

4

Kênh 12

0,546-0,556

Màu đại dương

1000

¾ Thuật toán tuyến tính bậc 2 xác định nhiệt độ bề mặt mặt biển (oK) TSST 2 = T31 + ao (T31 − T32 ) + a1 (T31 − T32 ) 2 + a 2

Bảng 2. T31 và T32 là giá trị nhiệt độ tương ứng với các kênh phổ MODIS TT

Kênh phổ

Dải phổ (µm)

Ứng dụng chính

Phân giải (m)

4

1

Kênh 31

10,780-11,280

Nhiệt độ bề mặt

1000

2

Kênh 32

11,770-12,270

Nhiệt độ bề mặt

1000

Hình 1. Ảnh MODIS thu được vào lúc 13 giờ 15 phút ngày 6/02/2007 và so sánh cùng thời điểm năm 05/02/2006 tại Quảng Nam (ảnh nhỏ trên).

5

Hình 2. Nhiệt độ bề mặt mặt biển Quảng Nam ngày 06/02/2007

Hình 3. Hàm lượng diệp lục tại Quảng Nam ngày 06/02/2005

6

Bảng 3. Các giá trị dị thường vật lý tại vùng tràn dầu Quảng Nam 6/02/2007 TT

Kinh độ o

Vĩ độ o

Nhiệt độ

Hàm lượng diệp

(SST) oK

lục (Chl) mg/l

1

109 8’26”

15 39’58”

297,36

0,44

2

109o0’41”

15o45’44”

297,26

0,42

3

109o14’37”

15o37’43”

298,67

0,52

297.4

0,43

4

o

109 20’39”

o

15 35’19”

Hình 4. Ảnh MODIS tổ hợp ngày 30/1 và 31/1 năm 2007

Hình 5. Vệt dầu loang trong ngày 30/01/2007 và 31/01/2007 tại tọa độ 17o51’20” N, 108o51’17” E

7

Hình 6. Nhiệt độ bề mặt mặt biển trong ngày 30 và 31 tháng 1 năm 2007 tại vùng dầu loang

8

Hình 7. Hàm lượng diệp lục trong ngày 30 và 31 tháng 1 năm 2007 tại vùng dầu loang Bảng 4. Các giá trị dị thường vật lý đo được tại vùng tràn dầu 30/01/2007 TT

Kinh độ

Vĩ độ

Nhiệt độ

Hàm lượng diệp

(SST) oK

lục (Chl) mg/l

1

108o51’17”

17o51’20”

297,16

0,45

2

108o52’04”

17o51’46”

297,45

0,44

3

108o51’34”

17o52’30”

298,37

0,51

4

108o50’09”

17o50’22”

297.32

0,42

9

5. Kết luận Trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu về tràn dầu có sử dụng ảnh vệ tinh. Các ứng dụng chủ yếu được tập trung chính vào vệ tinh MODIS do khả năng quan trắc hằng ngày và vệ tinh sử dụng đầu đo radar ( ALOS, Radasat, ENVISAT). Các loại vệ tinh này sẽ hỗ trợ và bổ xung cho nhau, ví dụ như radar sẽ hỗ trợ khả năng chụp xuyên mây so với MODIS, trong khi đo MODIS với độ phủ rộng, đa phổ và quan trắc hằng ngày sẽ cung cấp nhưng nhiều thông tin về không gian và thời gian cũng như nhiều ứng dụng khác cho radar. Các thông tin viễn thám được thu thập được kết hợp và đưa vào các mô hình ô nhiễm dầu trong thực tế nhằm phục vụ các mục đích như: ™ Phát hiện nguyên nhân gây ô nhiễm (nguồn phát thải có thể cố định như các mỏ khai thác, có thể không cố định như các phương tiện vân chuyển dầu, tàu...); ™ Dự báo và tổ chức cứu nạn xa bờ trên biển trước khi sự cố tràn dầu vào bờ.