Study of the monthly correlation between AOD obtained from MODIS images and particulate matter for a coastal city

Abstract

Remote sensing applied to the study of air quality has provided new tools for assessing the spatial and temporal distribution of atmospheric pollutants. One of the main satellite parameters used is the optical density of aerosols (AOD), which allows quantifying the attenuation of solar radiation in the presence of aerosols within an atmospheric column. This study was evaluated the correlation between the average monthly ODA levels recorded by the MODIS sensor on the Terra and Aqua platforms (products MYD04_3k and MOD04_3k), and the average monthly concentrations of PM10 and PM2.5 measured at 5 continuous monitoring stations in the city of Valencia, Spain, over an 8-year period. Correlation was analyzed in each station, excluding those where the correlation was not significant. Thus a ratio of 0.31 (p <0.01, n=87) was obtained for PM10 and 0.49 (p <0.001, n=74) for PM2.5. Based on this, the generated linear models were analyzed and maps of particulate matter were made. These results were similar to those reported in the literature, showing that it is feasible to use these products to assess the spatial distribution of atmospheric pollutants.La teledetección aplicada al estudio de la calidad de aire ha aportado nuevas herramientas para la evaluación de la distribución espacial y temporal de los contaminantes atmosféricos. Uno de los principales parámetros satelitales empleados es la densidad óptica de aerosoles (AOD), que permite cuantificar la atenuación de la radiación solar en presencia de aerosoles dentro de una columna atmosférica. Distintos estudios han demostrado que las medidas de AOD se relacionan con el material particulado con un diámetro aerodinámico <2.5 μm (PM2.5) y en menor grado con el de diámetro <10 μm (PM10). En este estudio se evaluó la correlación entre los niveles medios mensuales de AOD registrados por el sensor MODIS en las plataformas Terra y Aqua (productos MYD04_3k y MOD04_3k), y las concentraciones medias mensuales de PM10 y PM2.5 medidas en 5 estaciones de monitoreo continuo presentes en la ciudad de Valencia, España, a lo largo de un período de 8 años. Se analizó la correlación en cada estación, descartándose aquellas donde la correlación no se mostraba significativa. Así se obtuvo una relación de 0.31 (p <0.01, n=87) para PM10 y de 0.49 (p <0.001, n=74) para PM2.5. A partir de ello, se analizaron los modelos lineales generados y se confeccionaron mapas de material particulado. Estos resultados son similares a los informados en la bibliografía, mostrando que es factible hacer uso de estos productos para evaluar la distribución espacial de los contaminantes atmosféricos.