In Regionen mit reichen Kohlevorkommen wie der Uigurischen Autonomen Region Xinjiang, der Hui-Autonomen Region Ningxia und der Autonomen Region Innere Mongolei gibt es Hunderte von Kohlenbrandgebieten. Kohlebrände emittieren große Mengen an Treibhausgasen unorganisiert, was die Detektion und Quantifizierung erschwert. Dennoch darf der Beitrag von Methan aus Kohlebränden zu den globalen Treibhausgasemissionen nicht vernachlässigt werden. Angesichts der begrenzten Auflösung von Satelliten verwendet diese Studie die bodengestützte Fernerkundung zur Detektion von methanbasierten Kohlebränden. Unter Verwendung von hochauflösenden Panorama-Hyperspektralbildern, die im Juni 2023 im Kohlenbrandgebiet in Fukang, Xinjiang, gesammelt wurden, und unter Verwendung der optischen Merkmale des Methans im Kurzwelleninfrarot und der Hypeerspektral-Pixelmischungszersetzungsmethoden wird ein Satz von Algorithmen zur Detektion von Methanlecks aus hochtemperierten Kohlenbränden mit unterschiedlichen topografischen Merkmalen vorgeschlagen. Die Ergebnisse zeigen: (1) Im Vergleich zum vorhandenen Methan-Inversionsindex CH4I (CH₄ Index) haben die modifizierten kleinsten quadrierten Bildverbesserungsalgorithmen MLSIE (Modified Least Squares Image Enhancement), der auf der Verhältnis abgeleiteten spektralen Enthüllungsratio basierte Methanindex RCH4I (Ratio-based Derivative Spectral Unmixing für CH₄ Index) und der der Methanverhältnis ohne Schattenmaske DSRCH4I (Deshadowed Spectral Ratio CH₄ Index) eine bessere Leistung bei der Detektion von Methan aus Kohlebränden; (2) Die Algorithmen 2DSRCH4I3, MLSIE (2,3 μm) und RCH4I1 haben eine gute Leistung bei der Detektion von Kohlenbrandgebieten mit komplexer Topografie, darunter 2DSRCH4I und der MLSIE (2,3 μm) -Algorithmus geeignet für relativ einfache Gebirgskohlebrandgebiete, während der Algorithmus RCH4I1 für aktive Kohlenbrandgebiete mit großen Lecks (starkes Brennen) geeigneter ist; (3) Der MLSIE (2,3 μm) -Algorithmus ist universeller, der 2DSRCH4I3-Algorithmus unterdrückt effektiv falsche Schatten / falsch positive und hat die beste Detektionsleistung; (4) Es wurde festgestellt, dass der Methanfluss im Kohlenbrandgebiet, der durch den vorgeschlagenen Algorithmus erkannt wurde, in zwei Formen existiert: gleichzeitig mit den Flammen der Verbrennung und in Form freier Diffusion. Diese Studie kann eine neue Methode zur Detektion von Methan aus Kohlebränden unter Verwendung eines bodengestützten Kurzwelleninfrarot-Bildspektrometers bieten und auch einen neuen Ansatz für die Früherkennung und -warnung vor Kohle-Selbstentzündung aus der Perspektive des Methanaustritts bieten.

Kohlenbrand; Methan; Hyperspektrum; Kurzwelle-Infrarot; Unorganisierte Emission; Flussdetektion; Schattenunterdrückung; Treibhausgase; Klimawandel