اداره کل سنجش از دور سازمان فضایی ایران همزمان با روز جهانی حفاظت از لایه ازن، قابلیتهای فناوری سنجش از دور در شناسایی و انجام اندازهگیریهای لازم در این لایه را تشریح کرد. کاربرد فناوری سنجش از دور در مطالعات ازن، بیشاز سه دهه مورد بررسی قرار گرفته و از قدمت بالایی برخوردار است. این فناوری برای شناسایی ضخامت لایه ازن، غلظت و تغییر سطح آن کاربردهای متعددی دارد و با کمک آن میتوان در راستای حفاظت از لایه ازن و ادامه حیات در سیاره زمین تصمیمهای مناسب و کارشناسی اتخاذ کرد.
مهمترین عامل در مطالعه لایه ازن، شدت و روند تغییرات آن در اثر فعالیتهای انسان است، بنابراین بیشترین تمرکز مطالعات بشر بهکمک سنجش از دور روی غلظت محتویات لایه ازن و همچنین پروفایل عمودی ازن بوده است. دانشمندان بهوسیله این مطالعات و مقایسه آنها در خلال سالهای مختلف میتوانند روند تغییرات لایه ازن را بررسی کنند.
روش تعیین میزان ازن با فناوری سنجش از دور
در فناوری سنجش از دور مقدار ازن بهطور غیرمستقیم و از طریق تغییرات در میزان انرژی تابشی اتمسفر که ناشی از حضور ازن است، بهدست میآید؛ بدین معنی که سنجندهها، تغییرات میزان انرژی تابشی موجود در اتمسفر در ناحیه حرارتی، ناحیه مرئی، UV و ماکروویو را که ناشی از حضور مولکولهای ازن است، تشخیص میدهند.
البته این سنجندهها بدون توجه به پلتفرمی که روی آن قرار گرفتهاند، خود آن مقدار را بهطور مستقیم اندازهگیری نمیکنند. برای مثال یک سنجنده میزان مولکولهای ازن را اندازهگیری نمیکند، ولی بهجای آن چگونگی تغییرات میزان انرژی تابش خورشیدی عبوری در باندهای مختلف از اتمسفر را اندازهگیری و با مقدار واقعی آن در اتمسفر استاندارد مقایسه میکند.
همچنین در تمامی روشهای سنجش از دور، چهار شیوه غیرفعال استفاده میشود که شامل پراش ماورای بنفش، روش عبور از لایههای جو، نشر جانبی پروفایل و همچنین روش پراش جانبی پروفایل است. این روشها که بعضا در پلتفرمهای ماهوارهای مورد استفاده قرار گرفتهاند، بهترین داده را تولید کردهاند. هر یک از این روشها، هندسه دید مربوط به خود را دارد که بر اندازهگیری تشعشعات اتمسفری تاثیر میگذارد. در هر پلتفرم ماهوارهای نیز از یک یا چند مورد از روشهای فوق استفاده میشود.
در نهایت دادههای اندازهگیریشده توسط این سنجندهها با استفاده از یک الگوریتم مخصوص، به دادههای مربوط به ازن تبدیل میشوند؛ بدین معنی که دادههای این سنجندهها صرفا برهمکنش لایه ازن با اشعه عبوری را نشان داده و مستقیما خود مقدار ازن را اندازهگیری نمیکنند. گفتنی است این الگوریتمها اندازهگیری های تابشی را تبدیل به مقادیر اتمسفری میکنند.
مهمترین سنجندههای سنجش از دور برای مطالعه ازن
درحالحاضر ماهوارههای ترا (Terra) و آکوا (Aqua) ناسا و اِنویست (ENVISAT) آژانس فضایی اروپا (ESA) دارای بیشترین سنجنده بهمنظور اندازهگیری دادههای ازن هستند. سنجندههای TOMS ،SAGE ،SBUV و MODIS روی ماهوارههای ترا و آکوا و همچنین سنجندههای NPOESS ،OS-Chem و UARS در ماهواره اِنویست، دادههای لایه ازن را اندازهگیری میکنند. البته هماکنون سری ماهوارههای ای-ترین (A-Train) ناسا که یکی از پروژههای مهم سامانه مشاهدههای زمینی این سازمان است، نقش بسیار پررنگی در اندازهگیری دادههای ازن دارند.
ماهوارههای ای-ترین بهمعنی قطار بعدازظهر، مجموعهای ماهوارهای متشکل از ۵ ماهواره دیدهبانی زمین از ملیتهای گوناگون در مدار خورشید آهنگ در ارتفاع ۷۰۵ کیلومتری بر فراز زمین است. مدار این ماهوارهها با گرایش ۹۸.۱۴ درجه، هر روز حدود ساعت ۱۳:۳۰ بهوقت محلی از استوا عبور کرده و همچنین در شب، حدود ساعت ۰۱:۳۰ بامداد دوباره از خط استوا میگذرند. این ماهوارهها در فاصلهای کم از یکدیگر قرار دارند تا مشاهدههای دسته جمعی آنها بتواند برای ساختن تصاویر با کیفیت از جو و سطح زمین در فضای سهبعدی استفاده شود.
در شکل زیر تراکم ستون عمودی ازن با واحد یکای دابسون (Dobson) آمده است. یکای دابسون برای اندازهگیری گازهای ردیابیشده در هواکره است. این یکا، معمولا برای اندازهگیری غلظت مولکولهای ازن موجود در لایه استراتوسفر هواکره استفاده میشود. در این تصویر بهوضوح تراکم کم ازن در قطب جنوب مشخص است.
ماهوارهها، دادههای مناسب را جهت مطالعه ازن جمعآوری کرده و این دادههای با ارزش پس از پردازش با الگوریتمهای مناسب تبدیل بهمقادیر اندازگیری لایه ازن میشوند. این دادهها به بشر کمک میکند بهصورت مستمر اتمسفر ازن را مطالعه و پایش کنند. امروزه سرمایهگذاری بسیاری در جهت مطالعه ازن با تصاویر ماهوارهای انجام شده است که خود، گویای ظرفیت بالای تصاویر ماهوارهای و فناوری سنجش از دور در مطالعه لایه ازن است.