Использование данных Landsat и модели источника для определения концентрации загрязнителей в шлейфах от продувки газовых скважин

При продувке газовых скважин осуществляется выброс газа в виде факела через горизонтальное факельное устройство (ГФУ). При этом сжигаются углеводороды и сероводород газа, что необходимо для снижения концентраций наиболее опасных веществ – загрязнителей окружающей среды. Эффективность снижения определяется полнотой сгорания, и в штатном бессажевом режиме полнота почти 100%. Контроль полноты сгорания на месте затруднителен, т.к. факел высокотемпературный и имеет большие размеры. Мы обнаружили на космических снимках Landsat несколько примеров крупных (длиной до 10 км и более) факелов продувок со значительным поглощением света, свидетельствующим о наличии сажи и неполноте сгорания. Эти образования – одни из наиболее крупных видимых из космоса шлейфов антропогенных загрязнений. Ставилась задача оценить по снимкам количество выбрасываемой сажи и через него – полноту сгорания, а через нее – количество остаточного наиболее опасного загрязнителя сероводорода. При этом использовалась разработанная ВНИИГАЗом модель факела ГФУ (геометрия, температура, удельный выброс газовоздушной смеси, концентрации веществ в выбросе) как функция параметров, главными неизвестными из которых были удельный расход газа и полнота сгорания. Определение этих параметров производилось через подгонку модельной формы шлейфа и коэффициента поглощения света в нем к данным космических снимков. Поскольку форма шлейфа зависит также от метеорологических параметров, главными неизвестными из которых являются скорость ветра и показатель устойчивости атмосферы, одновременно происходила подгонка и этих параметров. Результаты сравнивались с имевшимися косвенными сведениями об определяемых параметрах.

С точки зрения методики интерпретации данных, интерес представляет достаточно редко встречающееся сочетание хорошей модели наблюдаемого объекта и космических наблюдений. С точки зрения техники обработки космических данных, интерес представляет метод определения оптической плотности и формы шлейфа загрязнений. Для этого использовались смежные по времени снимки Landsat, и по ним интерполировалась спектральная яркость той же территории без шлейфа загрязнений, которая сравнивалась с ситуацией со шлейфом. Кроме того, спектральный ход данных Landsat использовался для отбора наиболее адекватной модели спектра поглощения частиц сажи, что необходимо для связи оптических характеристик с концентрациями загрязнителей.