Sử dụng ảnh viễn thám modis quan trắc sự cốt ràn dầu tại Quảng Nam

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) 432 403.1659.0457.1753.2283.010 RRRRaC −++−= với ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ >= 551 488443 10log R RR R 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) 2 2 323113231312 )()( aTTaTTaTT oSST +−+−+= 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 Vĩ độ Nhiệt độ (SST) oK Hàm lượng diệp lục (Chl) mg/l 1 109o8’26” 15o39’58” 297,36 0,44 2 109o0’41” 15o45’44” 297,26 0,42 3 109o14’37” 15o37’43” 298,67 0,52 4 109o20’39” 15o35’19” 297.4 0,43 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 (SST) oK Hàm lượng diệp 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.