РИБЧИНСЬКА В.О., САВЕНЕЦЬ М.В. ВИКОРИСТАННЯ СУПУТНИКОВИХ ДАНИХ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ ДЛЯ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЕРЕБІГУ ПРОЦЕСІВ ГОРІННЯ НА ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ
DOI: https://doi.org/10.17721/2306-5680.2023.2.5
Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2023. №2 (68)
Мова публікації: Українська
Автори:
Рибчинська В.О., Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України
Савенець М.В., Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України
У статті представлено методику використання індексу NO2/CO для оцінки ефективності перебігу процесів горіння на основі даних дистанційного зондування хімічних складових атмосферного повітря, що здійснено вперше для території України. Використано дані супутникового приладу TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) супутника Sentinel-5 Precursor, а також даних метеорологічних характеристик із реаналізу ERA5 для семи відібраних днів, включаючи дні із лісовими пожежами як еталонні для порівняння. Розроблена методика оцінки для території України включає у себе етап перевірки надійності даних супутникового зондування, аналіз умов хмарності, висоти граничного шару атмосфери та характеристик вітру, визначення фонового вмісту забруднюючих речовин і забруднення над джерелом викидів, та безпосередньо обчислення індексу NO2/CO. На основі отриманих значень встановлено можливість розрізняти переважаюче спалювання твердого палива над територією від міст із різноманітними джерелами викидів. Перспективним напрямом подальшого використання індексу NO2/CO є перехід до обчислення емісійних факторів і можливість встановлення багаторічної зміни у використанні переважаючих типів палива у містах.
Ключові слова: викиди, діоксид азоту, монооксид вуглецю, Sentinel-5P, дистанційне зондування, забруднення атмосфери.
Список літератури:
1. Баштаннік, М.П., Жемера, Н.С., Кіптенко, Є.М., Козленко, Т.В. Стан забруднення атмосферного повітря над територією України. Наукові праці УкрНДГМІ. 2014. Вип. 266. С.70-93.
2. Adams, C., McLinden, C. A., Shephard, M. W., et al. Satellite-derived emissions of carbon monoxide, ammonia, and nitrogen dioxide from the 2016 Horse River wildfire in the Fort McMurray area. Atmos. Chem. Phys. 2019. Vol. 19. P. 2577–2599. https://doi.org/10.5194/acp-19-2577-2019
3. Andreae, M. O. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning – an updated assessment. Atmos. Chem. Phys. Vol.19. P. 8523–8546. https://doi.org/10.5194/acp-19-8523-2019
4. Babii V., Gordiienko O., Tsyupa I. Comparative analysis of air quality in Kyiv by GIS and remote sensing in 2019–2020. Geoinformatics (Kyiv, May 2021). Vol. 2021. P. 1-6. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215521138
5. Borsdorff, T., aan de Brugh, J., Hu, H., et al. Mapping carbon monoxide pollution from space down to city scales with daily global coverage. Atmos. Meas. Tech. 2018. Vol.11. P. 5507–5518. https://doi.org/10.5194/amt-11-5507-2018
6. Borsdorff, T., aan de Brugh, J., Pandey, S., et al. Carbon monoxide air pollution on sub-city scales and along arterial roads detected by the Tropospheric Monitoring Instrument. Atmospheric Chemistry and Physics. 2019. Vol.19 P. 3579–3588.https://doi.org/10.5194/acp-19-3579-2019
7. Du, Z. Et al. The CO/CO2 Ratio in the Products of the Carbon-Oxygen Reaction. Fundamental Issues in Control of Carbon Gasification Reactivity/ Ed. J. Lahaye, P. Ehrburger. NATO ASI Series, Vol 192. Springer, 1991. https://doi.org/10.1007/978-94-011-3310-4_5
8. Emily G. Snyder, Timothy H. Watkins, Paul A. Solomon, et al. The Changing Paradigm of Air Pollution Monitoring. Environmental Science & Technology. 2013. Vol. 47, N.20 P.11369-11377 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/es4022602
9. Goldberg D.L., Lu G., Oda, T., et al. Exploiting OMI NO2 satellite observations to infer fossil-fuel CO2 emissions from U.S. megacities. Science of The Total Environment. 2019. Vol. 695 P. 133805. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.133805
10. Griffin, D., McLinden, C. A., Dammers, et al. Biomass burning nitrogen dioxide emissions derived from space with TROPOMI: methodology and validation. Atmos. Meas. Tech. 2021. Vol.14. P.7929–7957. https://doi.org/10.5194/amt-14-7929-2021
11. Hersbach, H., et al. ERA5 hourly data on pressure levels from 1940 to present. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). URL: https://doi.org/10.24381/cds.bd0915c6 (Last accessed: 13.03.2023)
12. Hersbach, H., et al. ERA5 hourly data on single levels from 1940 to present. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). URL: https://doi.org/10.24381/cds.adbb2d47 (Last accessed: 15.03.2023)
13. Lama, S., Houweling, S., Boersma, K. F., et al. Quantifying burning efficiency in megacities using the NO2∕CO ratio from the Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI). Atmos. Chem. Phys. 2020. Vol.20. P.10295–10310. https://doi.org/10.5194/acp-20-10295-2020
14. Lama, S., Houweling, S., Boersma, K. F., et al. Estimation of OH in urban plumes using TROPOMI-inferred NO2 ∕ CO. Atmos. Chem. Phys. 2022. Vol.22. P. 16053–16071. https://doi.org/10.5194/acp-22-16053-2022
15. Lambert, J.-C., A. Keppens, S. Compernolle, et al. Quarterly Validation Report of the Copernicus Sentinel-5 Precursor Operational Data Products #17: April 2018 – November 2022. S5P MPC Routine Operations Consolidated Validation Report series. 2022. Is. 17, Version 17.01.00. 225 p.
16. Lim H. S., MatJafri M. Z., Abdullah K., Wong C. J. Advances in Geoscience and Remote Sensing: Air Pollution Determination Using Remote Sensing Technique/ Ed. Jedlovec G. IntechOpen. 2009. 754 p. https://doi.org/10.5772/8319
17. Magro, C., Nunes, L., Gonçalves, O.C. et al. Atmospheric Trends of CO and CH4 from Extreme Wildfires in Portugal Using Sentinel-5P TROPOMI Level-2 Data. Fire. 2021. Vol.4, N.2. P.25. https://doi.org/10.3390/fire4020025
18. McDuffie, E. E., Smith, S. J., O’Rourke, P., et al. A global anthropogenic emission inventory of atmospheric pollutants from sector- and fuel-specific sources (1970–2017): an application of the Community Emissions Data System (CEDS). Earth Syst. Sci. Data. 2020. Advances in Geoscience and Remote Sensing. Vol.12. P.3413–3442. https://doi.org/10.5194/essd-12-3413-2020
19. News. Copernicus Sentinel-5P increased spatial resolution change now operational. URL: https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/news/-/asset_publisher/xR9e/content/copernicus-sentinel-5-p-increased-spatial-resolution-change-now-operational (Last accessed: 24.03.2023)
20. Potts, D.A., Ferranti, E.J.S., Timmis, R., et al. Satellite Data Applications for Site-Specific Air Quality Regulation in the UK: Pilot Study and Prospects. Atmosphere. 2021. Vol. 12, N.12. 1659. https://doi.org/10.3390/atmos12121659
21. Pseftogkas, A., Koukouli, M.-E., Skoulidou, I., et al. A new separation methodology for the maritime sector emissions over the Mediterranean and Black Sea regions. Atmosphere. 2021. Vol.12, N.11. P.1478. https://doi.org/10.3390/atmos12111478
22. Savenets M., Osadchyi V., Oreshchenko A., Pysarenko L. Air Quality Changes in Ukraine during the April 2020 Wildfire Event. Geographica Pannonica, 2020. Vol. 24, N.4. P.271-284 https://doi.org/10.5937/gp24-27436
23. Saw, G.K., Dey, S., Kaushal, H., Lal, K. Tracking NO2 emission from thermal power plants in North India using TROPOMI data. Atmospheric Environment. 2021. Vol. 259. Art. 118514. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2021.118514
24. Silva, S. J., Arellano, A. F., Worden, H. M. Toward anthropogenic combustion emission constraints from space-based analysis of urban CO2∕CO sensitivity. Geophys. Res. Lett. 2013. Vol. 40 P. 4971–4976, https://doi.org/10.1002/grl.50954
25. Tian, Y., Sun, Y., Borsdorff, T., et al. Quantifying CO emission rates of industrial point sources from Tropospheric Monitoring Instrument observations. Environmental Research Letters, 2022. Vol. 17, N. 1 Art. 014057. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ac3b1a
26. Van der Velde, I. R., van der Werf, G. R., Houweling, S.,et al. Biomass burning combustion efficiency observed from space using measurements of CO and NO2 by the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI). Atmos. Chem. Phys. 2021. Vol. 21. P. 597–616. https://doi.org/10.5194/acp-21-597-2021
27. Veefkind P., van Oss R.F., Eskes H., et al. The Applicability of Remote Sensing in the Field of Air Pollution. Institute for Environment and Sustainability. 2007. EUR 22542 EN. 54 p.
28. Wan, N., Xiong, X., Kluitenberg, G. J., et al. Estimation of biomass burning emission of NO2 and CO from 2019–2020 Australia fires based on satellite observations. Atmos. Chem. Phys. 2023. Vol. 23. P.711–724. https://doi.org/10.5194/acp-23-711-2023
29. Xiang Sheng, Zhang Shaojun, Wang Hui, et al. ACS ES&T Engineering. 2022. Vol. 2, N.9. P. 1599-1610. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsestengg.2c00027
30. Yatsenko, Y., Shevchenko, O., Snizhko, S. Assessment of air pollution level of nitrogen dioxide and trends of it changes in the cities of Ukraine. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology. 2018. Vol. 3, N.82. P.87-95. http://doi.org/10.17721/1728-2713.82.11
ЯК ЦИТУВАТИ
формат цитування ДСТУ 8302:2015
Рибчинська В.О., Савенець М.В. Використання супутникових даних забруднення атмосферного повітря для оцінки ефективності перебігу процесів горіння на території України // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2023. № 2 (68). C. 43-55. DOI: https://doi.org/10.17721/2306-5680.2023.2.5
формат цитування APA
Рибчинська, В.О., Савенець, М.В. (2023). Використання супутникових даних забруднення атмосферного повітря для оцінки ефективності перебігу процесів горіння на території України. Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2(68), 43-55. https://doi.org/10.17721/2306-5680.2023.2.5