با استفاده از فاکتور عمق اپتیکی اتمسفر میتوان اطلاعات با ارزشی را در ارتباط با آیروسل ها در سنجش از دور و بر اساس تصاویر ماهواره ای استخراج کرد. عمق اپتیکی اتمسفر به عنوان یک معیار موثر برای برآورد میزان آیروسل موجود در جو مورد استفاده قرار میگیرد. مبنای عمق اپتیکی اتمسفر میزان پخش و جذبی است که توسط آیروسل ها در اتمسفر ایجاد میشود. عمق اپتیکی آیروسل به عنوان یک فاکتور بدون بعد است که نشان دهنده میزان تراکم آیروسل ها در جو زمین بوده و میتواند برای برآورد اندازه ذرات و اندازه گیری طول مسیری که امواج در اتمسفر طی کرده اند مورد استفاده قرار بگیرد. این فاکتور معمولا در راستای یک مسیر عمودی اندازه گیری میشود. برای ارزیابی اثر آیروسل ها بر روی سلامتی انسان ها و وضعیت اقلیمی باید اطلاعات کافی در ارتباط با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آنها داشت. با این حال اندازه گیری ویژگی ها و خصیصه های هریک از ذرات آیروسل به عنوان یکی از موارد مهمی است که از دیر باز با مشکلات و محدودیت های جدی مواجه بوده است.
از اواخر دهه ۷۰ میلادی تصاویر ماهواره NOAA سنجنده AVHRR بصورت چند طیفی و با توان تفکیک زمانی روزانه شروع به برداشت شدند. سری سنجنده های AVHRR ماهواره های NOAA در گام اول در ارتباط با مشاهده سطح زمین و تحلیل داده ها خصوصا در زمینه تصحیح اتمسفری و حذف اثر گازها و ترکیبات موجود در جو طراحی شدند. در ابتدا با استفاده از باند قرمز سنجنده AVHRR الگوریتم هایی طراحی شد که میتوانستند میزان افزایش و کاهش آیروسل را بر فراز مناطق اقیانوسی برآورد نمایند (در طول موج ۰.۶۳ میکرومتر.
پس از مدتی نقشه های تغییرات فصلی و جهانی آیروسل در مناطق مختلف جهان مدل سازی و نقشه های آنها تهیه گردید. آیروسل ها معمولا ترکیبی از گرد و غبار نواحی بیابانی، آلودگی های ایجاد شده توسط فعالیت های صنعتی در شهرها خاکسترهای حاصل از آتش سوزی ها و غیره است. داده های سنجنده AVHRR برای نخستین بار شناسایی کردند که آیروسل ها مسافت های بسیار زیادی را طی کرده و مناطق مختلف جهان را تحت الشعاع قرار میدهند. به عنوان مثال انتقال آیروسل های بیابان های صحرا آفریقا را به اقیانوس اطلس و رسو شدن آن در منطقه کاراییب اشاره نمود که توسط تصاویر ماهواره NOAA به ثبت رسیده است. مطالعات و تحقیقات نشان داده است که آیروسل ها بر روی بیلان انرژی در مناطق مختلف جهان نیز اثر گذار هستند.
در فرایند برآورد آیروسل ها با استفاده از تصاویر ماهوراه ای محدویت های جدی از جمله اثر پدیده های پس زمینه وجود دارد. به عنوان مثال جداسازی و تفکیک آیزوسل ها از ابرها خود به عنوان یکی از چالش های هم در این زمینه است. در همین راستا طی سال های اخیر مطالعات و تحقیقات بسیاری به منظور ارتقای دقت الگوریتم های برآورد آیروسل صورت گرفته است.
با توجه به اثرات پدیده های پس زمینه بر روی سیگنال های آیروسل ها، و تلاش هایی که به منظور حذف اثر آنها صورت گرفته است، در سال ۱۹۷۹ میلادی سنجنده SAGE طراحی و پرتاب شد. این سنجنده با ارزیابی مسیر تابشی خورشید در اتمسفر زمین و ایجاد پروفیل های اتمسفری توانست نقش مهمی را در زمینه شناسایی و برآورد سولفات آیروسل تولید شده از فوران آتش فشانی در سال ۱۹۹۱ ایفا نماید.
با توجه به شدت پخش امواج الکترومغناطیسی در محدوده مادون ماوراءبنفش، سطح زمین در این طول موج از فضا بصورت کدر دیده میشود. در اواخر دهه ۱۹۹۰ میلادی سنجنده TOMS که سری های مختلف آن به اندازه ۲۰ سال پیش تر به نمونه برداری از سیاره زمین پرداخته بودند، از باند های طیفی برخوردار بود که میتوانست برای برآورد آیروسل بر فراز نواحی خشکی و دریایی مورد استفاده قرار بگیرد و این امر بر اساس قابلیت این سنجنده در جذب امواج ماوراءبنفش برگشتی ایجاد گردید. همین امر باعث ایجاد شاخص آیروسل شد که به عنوان یک معیار کیفی با توجه به جذب امواج uv توسط آیروسل ها به مانند غبار و دود مورد استفاده قرار مگیرفت. این الگوریتم نسبت به آیروسل های نزدیک به سطح زمین از محدودیت برخوردار بود و در عین حال حساسیت بالایی نسبت به ارتفاع آیروسل های موجود در جو داشت. با این حال با استفاده از این الگوریتم نخستین نقشه های جامع از آیروسل ها ، توزیع و مراجع آنها برای تمامی نقاط جهان برای بازه های زمانی طولانی مدت تولید شد.
یکی از اولین و در عین حال پرکاربردترین تکنیک های سنجش از دوری فوتومتری خورشیدی مبتنی بر سطح زمین است که از طریق تغییرات شدت های صفحات خورشیدی با در نظر داشتن تغییرات ارتفاعی خورشید در آسمان به شناسایی آیروسل ها کمک میکرد. پیش از استفاده از روش های ماهواره ای برای پایش غبار از روش های ارزیابی میزان شفافیت آسمان و میزان نور خورشیدی رسیده به سطح زمین استفاده میشد.
با آغاز سال ۱۹۹۱ میلادی سازمان فضایی اتحادیه اروپا ماهواره ATSR را برای مطالعه غبار طراحی نمود. با استفاده از داده های این سنجنده نخستین نمونه های فاکتور AOD در تصاویر ماهواره ای مورد محاسبه قرار گرفت. با این حال همچنان اثر سیگنال های ایجاد شده توسط اتمسفر بر روی نتایج الگوریتم های موجود بسیار زیاد بود و مانع از این میشد که بتوان نتایج بهینه ای را استخراج کرد. در حقیقت مسیر طی شده توسط سیگنالها بر روی نتایج الگوریتم های غبار بسیار تاثیر گذار است اما در مقایسه با سطح هرچه میزان طول مسیر مایل نورخورشیدی بیشتر شود بهتر میتوان سطح و اتمسفر را از یکدیگر جدا نمود. به عنوان مثال هرچه زاویه نور عبوری (بصورت مایل) تند تر باشد بهتر میتوان لایه های آیروسل کم ضخامت تر را در اتمسفر شناسایی کرد.
در سال ۱۹۹۶ میلادی آژانش فضایی کشور فرانسه از تصویربردار POLDER برای جمع اوری داده های چند زاویه ای و چند قطبشی استفاده نمود که برای مطالعه و ارزیابی آیروسل ها در استفاده ترکیبی به همراه داده های اپتیکی مورد استفاده قرار گرفت. گاهی اوقات آیروسلها به دو گروه مختلف بر اساس سایز شان دسته بندی میشوند. آیروسل هایی با سایز ۱ میکرومتر برای مشاهدات ماهواره ای و ۲.۵ میکرومتر برای ارزیابی اثر آن بر روی سلامتی. بر همین اساس بخشی از آیروسل ها را fine مینامند که به دلیل فعالیت های شیمیایی و آلودگی های ناشی از آن تولید میشوند. اما این در حالی است که فعالیت های مکانیکی باعث تولید آیروسل های coarse میگردد.
ادامه دارد . . .
نویسنده امیرحسین احراری
پربــازدیـدترین مقالات
