卫星监测野火new.doc

衛星觀測在野火上的應用 那裡在冒煙！失火了嗎？是有人在燒垃圾呢？還是火山爆發了？當我們看到遠處有升煙時，如果不是一縷小小的青煙，不是發生在空曠的田地裡，不是出現在煙囪頂端，難免教人擔心是不是失火了。台灣不是沒有大規模野火事件，民國82 年在玉山塔塔加鞍部及八通關分別發生兩起大火，塔塔加大火波及面積達299.30公頃(林務局報告)，。野火是全球環境變遷中很重要的現象， 2007年希臘和同年十月加州聖地牙哥的大火，更是引起全球各界加倍的關注。 在 Discovery製作的Raging Planet-Fire野火影片中，我們看到了野火一旦引燃後，可能發生持續燃燒的種種問題，若是火勢強、延燒速率大、或有強風推波助瀾下，地面救火人員及直升機根本無法靠近火場，難以掌握燃燒的範圍及強度，因而燃燒的規模越大、越難應付時，救火及救難人員緊張及憂慮程度倍增。這時候衛星觀測即成為最實用的方法，近年來各國紛紛透過衛星觀測來監測野火，衛星監測野火的研究逐漸成為控制火場以及火災管理的重要依據。其實當我們透過每天飛翔天際監視的衛星來看全球時，會發現地球其實不僅僅是『水』的行星，同時也是個『火』的行星。 應用衛星如何觀測野火的現象？以下先就「監測」正在燃燒的火場、火燒前後的環境變遷及火燒「危險度評估」等幾個階段來說明。 火場監測： 哪裡有火點？火場蔓延範圍多大？燃燒速率及強度如何？這一類的問題很需要即時的情報，衛星可以偵測目前正在燃燒的地區、燃燒範圍大小、燃燒速率、火勢強度，以及產生的微量氣體(包含溫室氣體)、氣膠等汙染微粒，並以最接近發生的時間（near-real time）立即偵測並估算出數值來。 各位或許以為衛星眼中的火場就是一片火紅的影像，雖然直覺上會認定可見光(0.4–0.7 μm)可以看到冒火的地表發出紅光，但是火場也常因煙霧壟罩，可能遮蔽了地表發出的艷麗火燄，透過可見光波段感應可以看到的是煙以及燃之後的地表疤痕，但對於正在冒火的地表反而派不上用場。 仔細想想地表燃燒的位置和原來的差別，燃燒必定使當地的地表溫度上升。根據韋恩定律，物體表面的溫度越高，輻射出的電磁波波長也越短。因此實際上火場監測最明顯的就是透過紅外線波段來觀測，2008年一月17日當天衛星（MODIS）所偵測到的北美洲及中美洲所有火點位置。 理論依據：韋恩位移定律 地表的溫度約300K，火點的溫度從500K~1400K。 根據『韋恩位移定律』，請計算： 300K的地表最主要的輻射波長(λmax)為 火點的溫度若為800K，λmax應為 火點溫度越高，輻射出的波長 紅外線是偵測火場主要的波段： near-infrared近紅外線 (0.7–1.3 μm)、mid-infrared 中紅外線(1.3–3.0 μm) 、 far-infrared遠紅外線(3.0-100 μm)，也稱為thermal infrared 熱紅外線.。 電磁波譜 Near-IRmid-IR兩項光源來自太陽，衛星所接收的這兩項訊號為地面物體反射的強度；然而熱紅外線則是由地面物體輻射出來，輻射的波長(λmax)由該物體的溫度決定，8~12μm。 衛星如何感應火點？ 火點及地球上強烈熱源(熔岩流) 可以被衛星感應元件偵測，例如火點的溫度如果高達200°C(~500K)，該地發出的輻射就會有明顯的熱紅外線(3~5μm) ，衛星裝置上在這個頻道的元件會感應為很強的亮點。 二、調查火燒前後的環境變遷 一處火場滅了，可能繼續在鄰近處引燃另一火燒範圍，延燒時日越長造成的火燒規模也越大，將火場前後日期的衛星影像加以對照出疤痕(sacr)，是目前研究野火範圍的方法，以量測出來實際上火場到底有多大面積、火場的地表前後土地表面發生的改變，甚至也可以接續後面幾個月觀測地表(land cover)的變化以大範圍調查火場優勢物種。 燃燒產物製造大量的二氧化碳；燃燒不完全時，火場的產生汙染的氣膠及溫室氣體更為嚴重。環境變遷需要針對火場的煙霧及釋出溫室氣體總量進行量測，有許多研究試圖在這方面進行評估，估計生質燃燒貢獻的微量氣體包括對流層的臭氧(佔 38%)、全球一氧化碳總量的32%、全球甲烷有10%來自生質燃燒，同時有超過20%的H2 及其他CH3Cl、CH3Br、NOx等等。火場所釋出的氣膠(aerosols)很有可能對於氣候變遷有更大的衝擊，氣膠直接的影響是將更多太陽光反射回太空；氣膠同時也是重要的凝結核，火場增加的氣膠使得雲生成增加變化，也間接影響了氣候變遷。整體來說，燃燒釋出溫室氣體對氣候的改變是增暖，但釋出的氣膠對氣候的影響卻是冷卻效應。然而整合溫室氣體的暖化及氣膠的冷卻來進行全球氣候變遷的評估，並不是一件簡單的事，由於兩者空間範圍的尺度很不同，目前有些相關的研