Спутниковые данные в моделировании риска для здоровья населения от индустриального загрязнения воздуха

Представлен опыт авторов по применению космических данных на основных этапах расчета риска для здоровья населения. Эти этапы: формирование данных об источниках выброса загрязнителей в воздух; метеорологические данные; параметры для расчета рассеяния загрязнений; факторы экспозиции населения к загрязнениям; установление санитарно-защитной зоны предприятия (СЗЗ). Большая часть представленных работ была нацелена на определение СЗЗ. Остальные работы имели целью определение картины риска для города. Доклад иллюстрируется материалами из этих работ.
Источники индустриальных выбросов. Почти во всех работах выявляются неточности материалов предприятий по расположению источников выбросов (труб и др.). Оно уточняется по снимкам высокого разрешения (QuickBird, WorldView и др). Снимки среднего разрешения с шлейфами крупных залповых выбросов (например, продувки газовых скважин на изображениях Landsat) используются для контроля данных об источниках таких выбросов подгонкой модельного шлейфа к наблюдениям. По данным Landsat и др. в тепловом ИК-диапазоне могут уточняться параметры первичного облака выброса, поднимающегося от горячего источника. Данные низкого разрешения (например, MODIS, 250 м) в тепловом ИК-диапазоне позволяют уточнять энергетику крупных горячих выбросов.
Выбросы транспорта. В большинстве работ по городам, наряду с индустриальным загрязнением, требуется учитывать транспорт. Необходимые данные включают интенсивность движения на каждом отрезке улиц, состав по видам транспорта (легковой, грузовой с разной грузоподъемностью), данные о задержках на перекрестках и др. Как правило, эти данные труднодоступны или устарели. Мы получали их ручным подсчетом по космическим снимкам высокого разрешения. Такие снимки доступны уже за несколько лет, что позволяет выявить многолетнюю динамику.
Метеорология. Используемая нами наиболее современная модель рассеяния AERMOD включает зависимость метеопараметров от типов местности. Последние определяются по снимкам Landsat за несколько сезонов. AERMOD использует, в т.ч., альбедо этих типов, которое дополнительно уточняется по снимкам Landsat. AERMOD генерирует для расчета рассеяния оценки восходящего от земли теплопотока, которые могут быть уточнены по спутниковым данным (например, MODIS).
Факторы рассеяния. Рассеяние зависит от рельефа местности. Он определяется по данным спутниковой радарной съемки SRTM (разрешения 90 м по горизонтали обычно достаточно). Кроме того, на рассеяние могут влиять близлежащие крупные здания. Их размеры и высота определяются по снимкам высокого разрешения (высота – по тени).
Экспозиция населения. В расчетах риска важно так разбить территорию на участки, по которым производится усреднение, чтобы отразить одновременно пространственную картину концентраций загрязнителя и пространственную картину экспозиции населения к ним. Для этого используются космические снимки высокого разрешения, по которым виден характер застройки территории. В ряде случаев снимки отражают новую застройку (садовые участки и др.), которой нет на картографических данных. Та же информация используется при установлении СЗЗ для определения участков, на которые можно безопасно расширить СЗЗ (пустыри и пр.) и критичных участков.
В ближайшем будущем мы ожидаем более широкого распространения гиперспектральной космической съемки, по которой можно напрямую определять параметры наиболее мощных шлейфов загрязнения. В настоящее время доступные нам данные Hyperion имеют слишком редкое покрытие, и наши попытки использовать их в указанных работах были неудачны.