No2 Mapping Of Perth Bushfire Utilizing Sentinel-5P Tropomi

Neyrizi, Sima (2024) No2 Mapping Of Perth Bushfire Utilizing Sentinel-5P Tropomi. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6016221017_Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Kebakaran hutan Wooroloo tahun 2021 di Kota Perth berdampak signifikan terhadap kualitas udara, khususnya terkait konsentrasi NO₂. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji distribusi spatiotemporal NO₂ sebelum, selama, dan setelah kebakaran hutan menggunakan kombinasi data satelit Sentinel-5P, kumpulan data reanalysis ERA5, dan pengukuran stasiun bumi. Tujuan utamanya adalah untuk mengubah data NO₂ yang diperoleh dari satelit dari mol/m² menjadi μg/m³ untuk memungkinkan penilaian lingkungan secara akurat. Konversi ini menggunakan metode konversi satuan, sehingga meningkatkan metrik akurasi secara substansial, dengan koefisien korelasi (r) meningkat dari 0,59 menjadi 0,82 dan root mean square error (RMSE) menurun dari 7,58 μg/m³ menjadi 3,20 μg/m³. Studi ini menggunakan analisis regresi untuk mengembangkan model prediktif yang menghubungkan data satelit NO₂ yang dikonversi dengan pengukuran berbasis darat. Di antara model yang dievaluasi (Linear, Daya, dan Eksponensial), model regresi linier menunjukkan kesesuaian terbaik dengan R² sebesar 0,67 dan RMSE sebesar 2,77 μg/m³. Model ini diterapkan untuk memperkirakan konsentrasi NO₂ di seluruh wilayah Perth, menghasilkan peta distribusi spasial untuk periode sebelum kebakaran, selama kebakaran, dan pasca kebakaran. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan konsentrasi NO₂ yang signifikan selama kebakaran hutan, dengan nilai rata-rata meningkat dari 3,76 μg/m³ sebelum kebakaran menjadi 4,25 μg/m³ selama kebakaran, dan nilai maksimum mencapai puncaknya pada 27,79 μg/m³, melampaui kualitas udara 24 jam WHO. pedoman. Pasca kebakaran, kadar NO₂ menurun namun tetap tinggi dibandingkan sebelum kebakaran, hal ini menunjukkan dampak kualitas udara yang terus-menerus. Analisis korelasi menunjukkan bahwa parameter lingkungan seperti LST dan curah hujan mempengaruhi tingkat NO₂ secara berbeda pada periode sebelum kebakaran, selama kebakaran, dan pasca kebakaran. LST menurun secara signifikan dari 36,51°C sebelum kebakaran menjadi 33,02°C pada saat kebakaran dan 27,13°C setelah kebakaran, kemungkinan besar disebabkan oleh curah hujan, berkorelasi dengan perubahan kadar NO₂. Curah hujan meningkat selama dan setelah kebakaran, yang mungkin mengurangi kadar NO₂ melalui pengendapan basah. Arah angin bergeser dari barat daya sebelum kebakaran ke timur selama kebakaran, membantu penyebaran NO₂, dan kemudian kembali ke barat daya pasca kebakaran, sehingga menormalkan kadar NO₂. Kecepatan angin tertinggi selama kebakaran, mencapai 6,99 m/s, sehingga memudahkan penyebaran api dan penyebaran NO₂. Analisis korelasi menunjukkan hubungan positif yang lemah antara NO₂ dan LST (r = 0,20), korelasi yang kuat dengan kecepatan angin (r = 0,78), dan korelasi yang lemah dengan curah hujan (r = 0,19), yang menunjukkan adanya interaksi yang kompleks dari faktor-faktor ini.
===========================================================
The 2021 Wooroloo bushfire in Perth City had a significant impact on air quality, particularly concerning NO₂ concentrations. This study aims to assess the spatiotemporal distribution of NO₂ before, during, and after the bushfire using a combination of Sentinel-5P satellite data, ERA5 reanalysis datasets, and ground station measurements. A key objective was to convert satellite-derived NO₂ data from mol/m² to μg/m³ to enable accurate environmental assessment. This conversion utilized a unit conversion method, improving accuracy metrics substantially, with a correlation coefficient (r) increasing from 0.59 to 0.82 and root mean square error (RMSE) decreasing from 7.58 μg/m³ to 3.20 μg/m³. The study employed regression analysis to develop a predictive model linking converted satellite NO₂ data with ground-based measurements. Among the models evaluated (Linear, Power, and Exponential), the linear regression model demonstrated the best fit with an R² of 0.67 and an RMSE of 2.77 μg/m³. This model was applied to estimate NO₂ concentrations across the Perth area, yielding spatial distribution maps for pre-fire, during-fire, and post-fire periods. Results indicated a significant increase in NO₂ concentrations during the bushfire, with mean values rising from 3.76 μg/m³ pre-fire to 4.25 μg/m³ during the fire, and maximum values peaking at 27.79 μg/m³, surpassing WHO’s 24-hour air quality guidelines. Post-fire, NO₂ levels decreased but remained elevated compared to pre-fire levels, suggesting persistent air quality impacts. Correlation analysis indicated that environmental parameters such as LST and precipitation influenced NO₂ levels differently across the pre-fire, during-fire, and post-fire periods. LST decreased significantly from 36.51°C pre-fire to 33.02°C during the fire and 27.13°C post-fire, likely due to the rainfall, correlating with NO₂ level changes. Precipitation increased during and after the fire, which might have reduced NO₂ levels through wet deposition. Wind direction shifted from southwest pre-fire to easterly during the fire, aiding NO₂ dispersion, and then returned to southwest post-fire, normalizing NO₂ levels. Wind speed was highest during the fire, reaching 6.99 m/s, which facilitated both the spread of the fire and NO₂ dispersion. Correlation analysis showed a weak positive relationship between NO₂ and LST (r = 0.20), a strong correlation with wind speed (r = 0.78), and a weak correlation with precipitation (r = 0.19), indicating the complex interplay of these factors.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Kata Kunci : NO2, Kebakaran Semak, Perth, Sentinel-5P, Tropomi Keywords: NO2, Bushfire, Perth, Sentinel-5P, Tropomi
Subjects:	G Geography. Anthropology. Recreation > G Geography (General) > G70.5.I4 Remote sensing
Divisions:	Faculty of Civil Engineering and Planning > Geomatics Engineering > 29101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Sima Neyrizi
Date Deposited:	02 Aug 2024 04:51
Last Modified:	02 Aug 2024 04:51
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/110775

Actions (login required)

View Item