پایش آلودگی هوا با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-5 (مطالعه موردی: شهرهای بزرگ صنعتی ایران)

یکی از اساسی ترین مشکلات امروز دنیا، بحث آلودگی هوا و اثرات آن بر سلامت انسان است. کشور در حال توسعه ایران هم از این امر مستثنی نمی باشد. وجود آلاینده هایی همچون دی اکسید نیتروژن، دی اکسید گوگرد، مونوکسید کربن و ذرات معلق (آیروسل ها) علاوه تاثیرات مخرب جدی بر سلامتی انسان، باعث آسیب به پوشش گیاهی و بروز تغییرات اقلیمی جهانی می شود، لذا لزوم پایش جامع آلاینده ها و به تبع آن اتخاذ تصمیمات صحیح مدیریتی جهت مقابله با این بحران ضروری به نظر می رسد. یکی از ابزارهای قدرتمند در پایش آلودگی هوا، روش های مبتنی بر سنجش از دور می باشد. سنتینل-5 آخرین پروژه سازمان فضایی اتحادیه اروپا می باشد (با همکاری کشور هلند) که با استفاده از سنجنده (TROPOMI) تصاویری در باندهای طیفی متنوع اخذ می کند و ابزاری بسیار مناسب جهت پایش بسیاری از آلاینده های هوا محسوب می گردد.

در این مطالعه، پایشی جامع بر اساس مقادیر برخی از مهم ترین آلاینده های هوا از جمله دی اکسید نیتروژن، دی اکسید گوگرد، مونوکسید کربن و ذرات معلق، با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-5 برای 20 شهر بزرگ و صنعتی ایران در سال 2019 و 2020 صورت گرفته است. در این پژوهش، از تعداد بالایی تصویر سطح سه که از طریق موتور گوگل ارث (Google Earth Engine) فراخوانی شده اند، استفاده شده است. صحت پایش صورت گرفته با استفاده از ایستگاه های ثبت آلاینده های زمینی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

نتایج این ارزیابی نشان می دهد که مقادیر پایش با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-5 حداقل 78% با مقادیر پایش شده توسط ایستگاه های زمینی همبستگی دارد. بنابراین می توان از پتانسیل بالای تصاویر ماهوره سنتینل-5 در مطالعات کلان مدیریتی با هدف کاهش آلاینده های هوا استفاده نمود. پایش صورت گرفته بوسیله تصاویر ماهواره سنتینل-5 نشان می دهد که در سال 2019، تهران آلوده ترین هوا را به لحاظ مجموع گازهای مونوکسید کربن، دی اکسید نیتروژن، دی اکسید گوگرد و ذرات معلق (گرد و غبار) داشته است. همچنین زنجان کمترین میزان آلودگی را در مقایسه با سایر شهرستان های مورد مطالعه داشته است. در سال 2020، باز هم تهران به عنوان آلوده ترین شهر ایران شناخته می شود. در این سال نیز هوای زنجان در قیاس با سایر شهرستان های مورد مطالعه وضعیت بهتری داشته است. مشاهده می شود که کرج و کرمانشاه در سال 2020 در مقایسه با سال 2019 افزایش آلودگی هوای قابل توجهی داشته اند. از دیگر نتایج مهم این تحقیق این است که در مجموع میزان آلودگی هوا در سال 2020 در مقایسه با سال 2019 با روندی کاهشی مواجه شده است که شاید یکی از مهمترین دلایل، تاثیرگذاری همه گیری ویروس کرونا در سال 2020 و کاهش نسبی (و البته اندک) فعالیت های صنعتی و کاهش ترافیک خودروها می باشد.

به طور کلی، نتایج این تحقیق نشان داد که می توان با استفاده از تصاویر سنجنده (TROPOMI) نصب بر روی ماهواره سنتینل-5 به عنوان ابزای قدرتمند و در دسترس، با دقت قابل قبول، بصورت سیستماتیک آلاینده های هوای شهرهای کشور را پایش نمود و نتایج آن را در اختیار سایر محققین و یا مسیولین قرار داد تا از این نتایج در جهت تصمیم گیری های مناسب در مدیریت کلان شهرها و همچنین کشور بهره برد.