پایش غلظت آلاینده متان در استان‌های صنعتی ایران بر اساس مشاهدات ماهواره‌ای

کلایی, فاطمه; سام‌خانیانی, علی

doi:10.22034/jsst.2025.1564

پایش غلظت آلاینده متان در استان‌های صنعتی ایران بر اساس مشاهدات ماهواره‌ای

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان

فاطمه کلایی ¹

علی سام‌خانیانی ²

¹ 1- دانشجو کارشناسی ارشد، گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

² استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل ، ایران

10.22034/jsst.2025.1564

چکیده

مطالعه انتشار گاز متان، به‌عنوان دومین گاز گلخانه‌ای مهم پس از دی‌اکسیدکربن، اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، با استفاده از داده‌های سنجنده AIRS ماهواره آکوا، روند تغییرات زمانی غلظت متان در چهار استان صنعتی منتخب طی سال‌های 2002 تا 2024 و با بهره‌گیری از داده‌های ابزار TROPOMI ماهواره Sentinel-5P، تغییرات مکانی غلظت متان در دوره 2019 تا 2024 تحلیل شد. نتایج میانگین ماهانه سری‌های زمانی نشان داد که غلظت متان روندی افزایشی داشته است؛ کمترین مقدار در سپتامبر 2002 و بیشترین در سپتامبر 2024 ثبت شد. توزیع غلظت متان در استان مرکزی بالاتر از سایر استان‌ها بود و بیشترین میانگین ماهانه و انحراف معیار در این استانppb (33/50±86/1868) و کمترین آن در استان خراسان رضویppb (69/49±19/1858) در فشار 500 هکتوپاسکال برآورد شد. آزمون من–کندال روند افزایشی معناداری را در همه استان‌ها نشان داد و فرضیه صفر رد شد. نرخ رشد خطی نیز بیشترین افزایش را در استان اصفهان (ppb/yr 12/7) و کمترین را در استان مرکزی (ppb/yr 39/6) نشان داد. این تحقیق با تمرکز بر مراکز صنعتی و بهره‌گیری هم‌زمان از داده‌های بلندمدت و با وضوح مکانی بالا، می‌تواند مبنای علمی ارزشمندی برای تدوین سیاست‌های کاهش انتشار متان و بهبود مدیریت زیست‌محیطی کشور فراهم آورد.

کلیدواژه‌ها

آلاینده متان

نرخ تغییرات

AIRS

Sentinel-5P

الگو مکانی

موضوعات

سنجش از دور

[1] L. Zhou et al., "Spatiotemporal variability of global atmospheric methane observed from two decades of satellite hyperspectral infrared sounders," Remote Sensing, vol. 15, no. 12, 2023, Art. no. 2992, https://doi.org/10.3390/rs15122992.

[2] J. Roger, I. Irakulis-Loitxate, A. Valverde, J. Gorroño, S. Chabrillat, and M. Brell, "High-resolution Methane mapping with the EnMAP satellite imaging spectroscopy mission," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 62, pp. 1–12, 2024, Art. no. 4102012, https://doi.org/10.1109/TGRS.2024.3352403.

[3] X. Lin et al., "A comparative study of anthropogenic CH₄ emissions over China based on the ensembles of bottom-up inventories," Earth System Science Data, vol. 13, no. 3, pp. 1073–1088, 2021, https://doi.org/10.5194/essd-13-1073-2021.

[4] M. C. Sarofim, S. T. Waldhoff, and S. C. Anenberg, "Valuing the Ozone-related health benefits of Methane emission controls," Environmental and Resource Economics, vol. 66, pp. 45–63, 2017, https://doi.org/10.1007/s10640-015-9937-6.

[5] W. Collins et al., "Monitoring Methane emissions from oil and gas operations," Optics Express, vol. 30, no. 14, pp. 24326–24351, 2022, https://doi.org/10.1364/OE.464421.

[6] S. Li, Z. Ma, X. Xiong, D. C. Christiani, Z. Wang, and Y. Liu, "Satellite and ground observations of severe air pollution episodes in the winter of 2013 in Beijing, China," Aerosol and Air Quality Research, vol. 16, no. 4, pp. 977–989, 2016, https://doi.org/10.4209/aaqr.2015.01.0057.

[7] R. A. Alvarez et al., "Assessment of methane emissions from the U.S. oil and gas supply chain," Science, vol. 361, no. 6398, pp. 186–188, 2018, https://doi.org/10.1126/science.aar7204.

[8] S. S. Sibiya, P. Mhangara, and L. Shikwambana, "Seasonal and trend variation of Methane concentration over two provinces of South Africa using Sentinel-5p data," Environmental Monitoring and Assessment, vol. 196, no. 8, 2024, Art. no. 713, https://doi.org/10.1007/s10661-024-12871-0.

[9] S. M. Mousavi et al., "Unveiling the drivers of atmospheric Methane variability in Iran: A 20-year exploration using spatiotemporal modeling and machine learning," Environmental Challenges, vol. 15, 2024, Art. no. 100946, https://doi.org/10.1016/j.envc.2024.100946.

[10] M. Mohammadi and M. Akhoondzadeh, "Monitoring and detection of Methane gas in Tehran in Google Earth Engine," Journal of Remote Sensing and Geoinformation Research, vol. 1, no. 1, pp. 41–52, 2023, (in Persian).

[11] Z. Xu, Y. Chen, W. Shan, and Y. Wu, "Analysis of spatiotemporal distribution of Methane column concentration and emission source in permafrost area of Northeast China based on AIRS data," International Journal of Energy, vol. 2, no. 1, pp. 24-32, 2023, https://doi.org/10.54097/ije.v2i1.5379.

[12] F. G. Abed and S. H. Halos, "The vertical variations of atmospheric Methane (CH4) concentrations over selected cities in Iraq based on AIRS data," Baghdad Science Journal, vol. 18, no. 3, 2021, Art. no. 3, https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.3.0655.

[13] X. Wu, X. Zhang, X. Chuai, X. Huang, and Z. Wang, "Long-term trends of atmospheric CH4 concentration across China from 2002 to 2016," Remote Sensing, vol. 11, no. 5, 2019, Art. no. 538, https://doi.org/10.3390/rs11050538.

[14] K. Omidvar, R. Yousefi Ramandi, and H. Toofani, "Investigation and monitoring of atmospheric pollution over Iran using Sentinel 5 satellite," Spatial Analysis Environmental Hazards, vol. 11, no. 3, pp. 21-34, 2024, (in Persian), https://doi.org/10.61186/jsaeh.11.3.3.

[15] A. Aboutorabi Boarzabadi, A. Sadeghi, and D. Rahimi, "Spatial and temporal analysis of Methane pollutant distribution in metropolitan areas using remote sensing and geographic information systems (Case study: Isfahan metropolis)," Iranian Journal of Remote Sensing and GIS, 2025, (in Persian), https://doi.org/10.48308/gisj.2025.238060.1243.

[16] V. Rakitin, E. Fedorova, A. Skorokhod, N. Kirillova, N. Pankratova, and N. Elansky, "Principles of correction for long-term orbital observations of atmospheric composition, applied to AIRS v. 6 CH4 and CO data," Remote Sensing, vol. 17, no. 13, 2025, Art. no. 2323, https://doi.org/10.3390/rs17132323.

[17] P. Veefkind et al., "Sentinel 5 precursor: Status of TROPOMI and the operational data products," in 22^nd EGU General Assembly Conference Abstracts, 2020, Paper 6895, held online, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-6895.

[18] Z. A. Alemu and M. O. Dioha, "Climate change and trend analysis of temperature: the case of Addis Ababa, Ethiopia," Environmental Systems Research, vol. 9, no. 1, 2020, Art. no. 27, https://doi.org/10.1186/s40068-020-00190-5.

[19] A. Gadedjisso-Tossou, K. I. Adjegan, and A. K. M. Kablan, "rainfall and temperature trend analysis by Mann–Kendall test and significance for rainfed cereal yields in Northern Togo," Sci, vol. 3, no. 1, 2021, Art. no. 17, https://doi.org/10.3390/sci3010017.

[20] M. Ansari, G. Noori, and S. Fotouhi, "Investigation of temperature precipitation and flow trend using nonparametric Mankendall (case study: Kaju river in Sistan and Baluchestan)," Journal of Watershed Management Research, vol. 7, no. 14, pp. 152–158, 2017, (in Persian), https://doi.org/10.29252/jwmr.7.14.158.

[21] H. Hu et al., "Toward global mapping of Methane with TROPOMI: First results and intersatellite comparison to GOSAT," Geophysical Research Letters, vol. 45, no. 8, pp. 3682–3689, 2018, https://doi.org/10.1002/2018GL077259.

[22] A. Lorente et al., "Methane retrieved from TROPOMI: improvement of the data product and validation of the first 2 years of measurements," Atmospheric Measurement Techniques, vol. 14, no. 1, pp. 665–684, 2021, https://doi.org/10.5194/amt-14-665-2021.

[23] E. Wójcik gront and A. Wnuk, "Evaluating Methane emission estimates from intergovernmental panel on climate change compared to sentinel-derived air–Methane data," Sustainability, vol. 17, no. 3, 2025, Art. no. 850, https://doi.org/10.3390/su17030850