Nghiên cứu đánh giá độ chính xác và so sánh bộ số liệu độ dày quang học sol khí MODIS C.6.1 độ phân giải 3 km và 10 km tại Việt Nam

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã đánh giá độ chính xác của bộ số liệu độ dày quang học sol khí (AOD) trích xuất từ vệ tinh MODIS ở phạm vi địa phương và toàn cầu. Tuy nhiên, những nghiên cứu có nội dung này tại Việt Nam còn rất hạn chế. Do đó, mục tiêu chính của nghiên cứu này là kiểm định độ chính xác tổng thể và diễn biến giá trị trung bình tháng của các bộ số liệu độ dày quang học thu được từ vệ tinh MODIS C.6.1 có độ phân giải 3 km và 10 km với số liệu độ dày quang học thu được tại ba trạm AERONET trên lãnh thổ Việt Nam bao gồm trạm Nghĩa Đô, Sơn La và Bạc Liêu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đánh giá độ chính xác và so sánh bộ số liệu độ dày quang học sol khí MODIS C.6.1 độ phân giải 3 km và 10 km tại Việt Nam Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000143 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SO SÁNH BỘ SỐ LIỆU ĐỘ DÀY QUANG HỌC SOL KHÍ MODIS C.6.1 ĐỘ PHÂN GIẢI 3 KM VÀ 10 KM TẠI VIỆT NAM Bùi Thị Hiếu, Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Hoàng Hiệp Khoa Kỹ thuật môi trường, Trường Đại học Xây dựng TÓM TẮT Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã đánh giá độ chính xác của bộ số liệu độ dày quang học sol khí (AOD) trích xuất từ vệ tinh MODIS ở phạm vi địa phương và toàn cầu. Tuy nhiên, những nghiên cứu có nội dung này tại Việt Nam còn rất hạn chế. Do đó, mục tiêu chính của nghiên cứu này là kiểm định độ chính xác tổng thể và diễn biến giá trị trung bình tháng của các bộ số liệu độ dày quang học thu được từ vệ tinh MODIS C.6.1 có độ phân giải 3 km và 10 km với số liệu độ dày quang học thu được tại ba trạm AERONET trên lãnh thổ Việt Nam bao gồm trạm Nghĩa Đô, Sơn La và Bạc Liêu. Kết quả nghiên cứu cho thấy số liệu độ dày quang học trung bình tháng MODIS theo sát xu hướng diễn biến của số liệu AERONET. Mặc dù bộ số liệu 3 km có độ chính xác tổng thể thấp hơn so với bộ số liệu 10 km, bộ số liệu 3 km có sự sai lệch ít hơn so với bộ số liệu 10 km tại trạm Bạc Liêu vào các tháng 9, 10, 11. Ngoài ra, số liệu MODIS tại khu vực đất liền có độ chính xác cao hơn so với số liệu MODIS tại khu vực ven biển. Từ khóa: Độ dày quang học sol khí (AOD), MODIS, AERONET, độ phân giải 3 km, độ phân giải 10 km. 1. GIỚI THIỆU Hai vệ tinh MODIS Terra và Aqua có khả năng cung cấp đặc tính vật lý của sol khí có độ phủ toàn cầu với độ phân giải thời gian và không gian cao. Bộ số liệu 6.1 cấp độ 2 cung cấp số liệu độ dày quang học sol khí (AOD) trung bình ngày sử dụng thuật toán mục tiêu tối với độ phân giải 3 km và 10 km. Bộ số liệu AOD với độ phân giải không gian 3 km được ứng dụng để đánh giá cục bộ chất lượng không khí (Remer và cộng sự, 2013). Bộ số liệu 3 km được kỳ vọng cung cấp số liệu có độ chính xác cao hơn để xác định những đặc tính cụ thể như thể hiện chùm khói và gradient sol khí với độ phân giải cao hơn, cung cấp số liệu sol khí tốt hơn khi có mây hoặc ở những nơi có đường bờ biển, những hòn đảo nhỏ (bộ số liệu 10 km có thể không cung cấp được số liệu sol khí trong trường hợp này). Với ưu điểm về độ phân giải không gian cao, các nhà nghiên cứu trên thế giới kỳ vọng có thể sử dụng bộ số liệu MODIS AOD 3 km để tạo bản đồ chi tiết về diễn biến sol khí cũng như xác định tính chất cục bộ của chất lượng không khí. Một số nghiên cứu đã đánh giá bộ số liệu MODIS AOD 3 km ở cấp độ toàn cầu (Remer và cộng sự, 2013), ở khía cạnh tính chất bề mặt đô thị và nông thôn (Munchak và cộng sự, 2013), tại những vùng cụ thể (Nichol và Bilal, 2016). Tuy nhiên, chưa có một nghiên cứu nào so sánh bộ số liệu MODIS AOD 3 km và 10 km 6.1 tại Việt Nam. Vì vậy, trong bối cảnh chất lượng môi trường không khí đang có xu hướng suy giảm nghiêm trọng ở Việt Nam, việc kiểm định, đánh giá bộ số liệu MODIS AOD 3 km trở nên vô cùng cần thiết. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là so sánh sự tương quan, diễn biến theo tháng của số liệu vệ tinh MODIS AOD 3 km và 10 km với số liệu AOD thu được tại ba trạm quan trắc mặt đất AERONET (Nghĩa Đô, Sơn La và Bạc Liêu) ở Việt Nam. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu này sẽ sử dụng bộ số liệu MODIS Terra và Aqua trung bình ngày cấp độ 2 của thuật toán mục tiêu tối với độ phân giải 3 km và 10 km cho giai đoạn 2010-2016 được tải từ LAADS website (https://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/). Để đảm bảo số liệu MODIS AOD có chất lượng tốt, số liệu MODIS AOD được kiểm định bằng cách so sánh chúng với các số liệu AOD cấp 316 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” độ 2.0 đo bởi các quang phổ kế đặt tại các trạm quan trắc mặt đất thuộc mạng lưới AERONE ở Việt Nam bao gồm trạm đô thị (Nghĩa Đô), trạm đô thị ven biển (Bạc Liêu), và trạm nông thôn miền núi (Sơn La). Số liệu của các trạm này sẽ được tải từ AERONET website (http://aeronet.gsfc.nasa.gov/). Do các giá trị AOD có thể thay đổi đáng kể trong một ngày, số liệu MODIS AOD chỉ có thể so sánh với số liệu tham khảo AERONET AOD được đo với các khoảng thời gian tương ứng với nhau trong ngày. Sự tương thích về mặt thời gian của số liệu AERONET AOD với số liệu MODIS AOD sẽ được thực hiện theo phương pháp của Ichoku và các cộng sự (2003). Số liệu MODIS AOD sẽ được lấy trung bình trong một ô hình vuông có cạnh 50 km và 15 km với vị trí của quang phổ kế ở tâm của ô này đối với bộ số liệu 10 km và 3 km. Các giá trị trung bình được đồng nhất về không gian và thời gian tiếp đó sẽ được sử dụng trong bước kiểm định số liệu MODIS AOD với việc áp dụng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính đơn của MODIS AOD vớ ...