基于MODIS数据的中原经济区气溶胶时空分布特征

基于2000-2013年MODIS气溶胶产品,统计分析了中原经济区气溶胶光学厚度(AOD)的年际及季节时空变化特点,有助于深入研究中原经济区颗粒物污染水平变化.结果显示中原经济区AOD高值区主要位于新乡、开封、郑州北部和焦作南部等地区,低值区主要位于河南西部和山西南部的山地地区.季节变化方面,AOD最高值通常出现在春季、夏季,秋季次之,冬季则为该地区AOD最小的季节.开封、新乡和郑州为中原城市群中卫星观测区域内AOD最高的三个城市.2011年之后整个中原经济区内AOD明显降低,但从长期来看,2000年之后,该地区AOD水平并未得到显著改善.     

京津冀辽鲁地区气溶胶光学厚度时空变化特征

气溶胶在大气污染事件中扮演重要角色.本文以ENVI 5.0作为平台,利用2008年至2014年期间的京津冀辽鲁地区AOD,分析了京津冀辽鲁地区三省两市的AOD的时间变化和空间分布特征.经过对数据的整理分析发现,从空间分布上看,总体呈现出从西部到东部的逐渐递减的趋势,京津冀辽鲁地区的AOD值范围在0.0-1.0之间,高值区分布在人口相对密集和经济较为发达的地区,高值可达到0.8以上,低值在0.2以下;高值区数值可达到低值区的5倍以上.从时间变化上看,AOD年均值趋势线的变化斜率为0.03左右,这说明京津冀辽鲁地区近年来年均AOD值有微弱的上升趋势;就四季来看,在夏季数值最高(AOD值基本处于1.0-1.5之间);在春季、秋季、冬季AOD值相差不大,基本处于0.8-1.0之间.从各季节的AOD值年际变化趋势来看基本处于波动的上升趋势.     

汾河流域植被NDVI的时空变化特征及其对气候因子 的响应

了解流域植被的时空变化,对气候变化背景下的流域生态恢复具有重要意义。利用趋 势分析、空间自相关分析以及相关性分析方法,对 2001—2019 年汾河流域归一化植被指数 （NDVI）、气温、降水量的时空格局和变化趋势以及植被NDVI对气温和降水量的响应进行了分析。 结果表明：（1）2001—2019年汾河流域植被NDVI表现为盆地地区低、流域东西两侧山地地区高的 特征,增长幅度表现为夏季>春季>秋季>冬季;（2）汾河流域植被NDVI高-高聚集型和低-低聚集型 的区域面积分别占汾河流域总面积的36.13%和21.87%,低-高聚集型与高-低聚集型在全年与各 季节分布均较少;（3）汾河流域2001—2019年升温幅度为0.038 ℃/a,4个季节的升温幅度大小次序 为春季>夏季>秋季>冬季;降水量呈增加趋势（3.084 mm/a）,4个季节的降水量增加幅度大小次序为 夏季>春季>冬季>秋季;（4）汾河流域植被NDVI对气温与降水量的响应较弱,仅春季与夏季的年际 降水量变化对植被NDVI存在显著影响。研究结果可为汾河流域植被动态变化管理及生态环境恢 复提供理论依据。     

我国中、东部主要地区气溶胶光学厚度的分布和变化

利用2000年3月至2009年2月MODIS遥感气溶胶光学厚度( AOD) 产品, 分析并对比了我国中、东部的华北、四川盆地、长江三角洲和珠江三角洲4 个地区AOD 的季节分布及其变化。发现这 9 年各地区平均 AOD 呈显著增长趋势, 除四川盆地秋季有下降外, 其他各个地区各个季节均有上升趋势。长江三角洲具有最大的年平均和季节平均 AOD, 年平均增长率高达 1. 82% ;四川盆地次之; 华北和珠江三角洲较小。4 个地区AOD 的季节分布及变化特点有共性又各有不同。总体看来, 夏季 AOD 增长最快, 夏季与春季的差距在变小, 其中华北地区夏季一般高于春季; 冬季 AOD 最小, 增长也最慢, 与其他季节的差距在增大。一些地区的部分季节, 如华北地区的夏、秋季, 四川盆地的春、夏、秋季, 珠江三角洲的秋季, 在2006?2008 年有明显的连续下降趋势。这些结果有助于这些地区的区域气候变化研究和空气质量研究。     

华北地区气溶胶的季节垂直分布特征及其光学特性

利用CALIPSO卫星2级产品,分析了华北地区不同污染条件下气溶胶光学厚度(AOD)的时空分布特征,气溶胶的季节成分比例及其光学属性和垂直分布特征.结合AERONET观测数据,对气溶胶的季节光学属性进行了验证.结果表明,华北地区AOD高值区分布于海拔较低的平原地带,低值区主要位于海拔较高的山地丘陵;夏季AOD最大,春季最小;能见度大时AOD小,能见度小时AOD大.华北地区气溶胶以人类活动产生的气溶胶为主,但在春季、秋季、冬季受来自北方的沙尘影响显著;春季退偏振比和色比值最大,夏季最小.春季沙尘被长距离传输至对流层中部及以上区域,夏季强烈的大气垂直对流活动使得大量气溶胶从边界层内被带至自由对流层,秋冬季稳定的气象条件使大量的气溶胶滞留在边界层内.     

利用OMI资料分析APEC期间吸收性气溶胶的时空分布特征

利用卫星遥感的臭氧监测仪(OMI)数据对比分析了京津冀地区在亚太经合组织领导人会议(APEC)前、APEC期间和APEC后的吸收性气溶胶的光学特性时空分布特征及北京地区历史同期气溶胶光学特性的变化.结果表明,与APEC前、后相比,京津冀地区APEC期间气溶胶指数(AI)、气溶胶光学厚度(AOD)、吸收性气溶胶光学厚度(AAOD)都有所减小,气溶胶单次散射反照率(ASSA)有所增加;北京地区相比于APEC前,APEC期间AI减少了10%,AOD减少了49%,AAOD减少了30%,ASSA变化不大;相对于APEC后,AI减少了21%,AOD减少了23%,AAOD减少了50%,ASSA增加了4%.表明APEC期间京津冀地区的吸收性气溶胶排放减少,北京地区的减少幅度更大.与历史同期(2004-2014年)相比,北京地区在同时间段的AI、AOD、AAOD、ASSA随年份的变化规律表现不明显.     

甘肃半干旱区城乡气溶胶光学特性的观测与分析

利用CE318型太阳光度计(532nm波段)在2004年5月-2007年5月的城乡观测资料,反演分析了半干旱地区城乡气溶胶的光学特征.得到了气溶胶光学厚度(AOD)的年季变化,并对不同季节气溶胶的光学厚度以及波长指数的变化规律进行了讨论.结合兰州市郊区资料,对城郊大气气溶胶光学特征进行了对比及原因分析.认为较城市而言,半干旱区乡村大气总体上较城市更为洁净.城市气溶胶受到冬季采暖期等人为因素的影响,出现了AOD冬季大、夏季小的特点.气溶胶主要以工业粉尘和沙尘气溶胶为主,夜间逆温层对AOD的日变化影响较大.乡村春季沙尘天气较多,气溶胶浓度变化受季节的影响,春季AOD最大.气溶胶主控粒子多为沙尘粒子.     

兰州大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用2006年春冬两季在兰州及其市郊皋兰山的CE318型太阳光度计观测资料,分析了市区内与山上的气溶胶光学厚度(AOD)。通过研究发现,兰州气溶胶光学厚度的主要影响因子为大气稳定度;而气溶胶波长指数的主要影响因子为地面水平风速。市区AOD日变化呈现峰型和平稳型,山上为峰型和谷型。市区的AOD平均值显著大于山上;市区与山上的AOD平均日变化都为冬季大于春季。市区上空的大部分气溶胶集中在600m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为71.4%,冬季为74.6%。山上气溶胶粒子半径冬季小于春季;市区上空春季气溶胶粒子以沙尘为主;冬季气溶胶粒子以烟尘排放为主。     

基于MERRA2再分析资料的全球AOD和沙尘AOD空间分布及趋势

利用MERRA2再分析资料和气溶胶遥感观测网(AERONET)观测资料,分析了全球气溶胶和沙尘气溶胶光学厚度(AOD)的空间分布及趋势.结果表明, MERRA2的AOD与AERONET观测结果相关性较好,相关系数为0.44～0.92,均方根误差为0.03～0.52,均方根误差较大的站点多位于东亚地区. AOD0.2的站点多位于北美、澳大利亚和欧洲, MERRA2对AOD值较低的站点高估0～0.04.AOD值较高的站点多位于东亚、南美、非洲, MERRA2对AOD值较高的站点低估0～0.22. MERRA2在中东地区的再现效果最好,北美和东亚地区效果较差. 2000-2017年AOD最高值在中国的四川盆地、华北平原及长三角地区;其次为印度恒河平原、塔克拉玛干沙漠、非洲和阿拉伯半岛,低值区在北美、南美、澳大利亚、俄罗斯和青藏高原地区.印度及相邻的阿拉伯海域AOD显著增加,增加速率约0.08/10 a.不同季节而言,夏季AOD最大,春季次之,秋季和冬季较小;沙尘AOD最高值为北非的沙漠地区,其次为塔克拉玛干和阿拉伯半岛.印度恒河平原沙尘AOD显著减小,减小速率约0.03/10 a.沙尘AOD呈夏季最大,春季次之,秋冬季较小的特征.     

南宁地区气溶胶光学特性的季节特征

运用CE318太阳光度计对南宁地区气溶胶光学特性的季节变化特征进行了观测.反演得到气溶胶光学厚度(AOD500nm)季节分布:冬季(0.98)春季(0.77)秋季(0.75)夏季(0.47);ngstrm波长指数从大到小依次为冬季(1.33)夏季(1.30)秋季(1.15)春季(0.95);气溶胶粗模态上的体积数浓度:春季冬季秋季夏季,对应细模态的体积数浓度由大到小依次为:冬季秋季夏季春季;单次散射反照比(以440nm为例)在夏季(0.98)最高,散射光学厚度在冬季有极大值.由微脉冲激光雷达得到平均垂直消光系数大小依次为:冬季(0.15)秋季(0.14)春季(0.13)夏季(0.08).根据地基观测结果分析了南宁地区气溶胶的季节类型,存在冬季(12、1、2月)的霾/混合气溶胶、春季(3~5月)的沙尘气溶胶、初夏(6月)的生物质气溶胶、夏季的背景气溶胶,以及秋季城市/工业气溶胶;进一步对比分析了地基、卫星(MODIS)遥感反演的AOD参数(137个样本),75%样本在误差范围内,MODIS总体上呈现污染天低估的特征(20%);干净天则多为高估结果,最高的误差频率出现在0~0.1区间.     

新疆博斯腾湖地区气溶胶光学厚度特性地基遥感

为加强新疆戈壁地区沙尘监测,为区域气候变化研究和局地卫星遥感精度验证提供地基观测依据,利用CE-318太阳光度计在博斯腾湖地区2010年4～12月测得的太阳直接辐射数据,应用消光法反演了大气气溶胶光学厚度(AOD)和Ångström波长指数α并分析其变化特征。结果表明,该地区550 nm AOD平均值为0.33±0.22。当α>0.5时,550 nm AOD日均值小于0.25; 当α<0.5时,550 nm AOD日均值大于0.3。AOD日变化在非沙尘天气时有3种类型:平稳型、上升型和下降型。沙尘天气时有3种类型:上升型、早晨傍晚高且午时有低值、早晨傍晚低且午时有高值。AOD季节变化是春季最大,冬秋次之,夏季最小。当地年均大气透明度较好,气溶胶成分单一,沙尘天气是影响当地大气浑浊度的主要原因。     

长江三角洲地区气候变化趋势及突变分析

对上海、杭州和南京3个气象站1951～2001气温与降水器测资料，利用Mann-Kendall法对3站年均气温及年降水量序列作突变分析．同时利用滑动t检验以及Yamamoto法(子序列n=10年)对突变研究结果作进一步验证，结果表明，该区年均气温有显著升高趋势，且在20世纪90年代初期发生明显突变，而年降水量变化不显著．该区四季气温和降水变化趋势存在明显差异，其中春、秋季和冬季气温均显著上升，而夏季增温趋势不明显；夏季降水量明显增多，而秋季降水量则呈明显减少趋势．这些结果对进一步研究长江三角洲地区气候及其未来预测有重要的意义，同时也为研究全国甚至全球气候变化提供了重要依据．     

京津冀气溶胶时空变化特征及潜在来源分析

针对京津冀日益恶化的环境问题,采用Terra-MODIS C6.1 MOD04_L2 气溶胶光学厚度(AOD)产品对京津冀地区2011-2020年AOD时空变化特征进行探究,基于 HYSPLIT模型得到京津冀地区3个主要城市的四季主要气流输送轨迹,并结合空气质量指数(AQI)数据和潜在源贡献因子法(PSCF)分析石家庄市不同季节的污染物潜在源区。结果表明：京津冀地区多年AOD空间分布大体呈东南高西北低的特征;10a间AOD总体呈“w型”下降,峰值和谷值出现在2011年(0.49)和2017年(0.33);AOD四季均值由高至低依次为：夏(0.53)>春(0.39)>冬(0.36)>秋(0.32);AOD月变化呈“双峰”型,峰值出现在2月(0.48)和7月(0.59);北京市、天津市和石家庄市四季主要受到短距离气团输送的影响;统计AQI优良率可知京津冀3个主要城市中石家庄市空气质量最差,通过PSCF分析得出影响石家庄市AQI值的潜在源区主要分布在石家庄市本地及周边省市。     

2000—2019年东北三省气溶胶光学厚度的时空分布特征

利用MODIS高时空分辨率(日; 1 km×1 km)气溶胶光学厚度新产品MCD19A2, 研究东北三省2000—2019年气溶胶光学厚度(AOD)的时空分布特征。结果显示, 东北三省近20年来AOD变化不大, 均值为0.23。2003年, 春旱、扬沙和农田秸秆燃烧导致AOD最高(0.38)。AOD从南往北呈递减趋势, 总体上辽宁省>吉林省>黑龙江省。AOD高值区集中在辽中南城市群等人口密集的工业发达地区, 低值区分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山脉等山区。AOD具有季节分布特征, 春夏季高, 秋冬季低。研究结果可为气溶胶对大气辐射收支平衡影响的研究以及模拟颗粒物浓度提供基础。     

2000-2015年广西北部湾植被NDVI时空演变及因子探测

为探测广西北部湾归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）的时空演变格局及其影响机制,本研究运用一元线性回归法、变异系数法和地理探测器分析等方法探究2000-2015年广西北部湾植被NDVI变化特性及其驱动机制。结果表明：（1）2000-2015年研究区植被覆盖状况良好,植被NDVI年均值为0.753,夏季和秋季多,春季和冬季少,呈缓慢上升的趋势;植被覆盖类型以中高级分类为主,面积占比超过60％,多分布在高山地区,中、中低级植被覆盖类型占比小,主要分布于沿海地区;（2）植被NDVI的稳定性存在明显地域差异,变异系数均值为3.9%,变异稳定区面积占比为48.55%,不稳定区占比为45.34%;（3）地理探测器探测发现气温是植被NDVI的主要解释因子,人为因子的解释力波动上升;因子两两交互作用后能增强单因子解释力,且存在线性与非线性两种协同效应;同因子中不同的分类对植被NDVI的影响不同,适度的分类等级范围能促进植被NDVI的增加。     

新疆沙雅县气候变化特征分析

利用沙雅气象站1960～2009年日照、气温、降水和蒸发观测资料,分析了该县近50年来的日照、气温、降水和蒸发量的年际变化、季节变化及变化特征。分析结果显示:近50年来年日照时数总体呈减少趋势,减少倾向率为11.83h/10a,减少幅度从大到小依次为冬季和秋季,而春、夏两季呈增高趋势;近50年来年均气温呈增加趋势,增长倾向率约为0.42℃/10a,增长幅度从大到小依次为冬季、秋季、春季和夏季;近50年来年降水量呈增长趋势,增长倾向率约为5.25mm/10a,增长幅度从大到小依次为夏季、秋季、冬季和春季;近50年来年蒸发量总体呈增长趋势,增长倾向率约为49.93mm/10a,年内蒸发量增长幅度从大到小依次为夏季、秋季和春季,而冬季蒸发量降低。     

1951—2014年淮河流域降水量时空变化特征

以1951—2014年淮河流域29个站点月降水量数据为研究对象,运用线性趋势、累积距平、小波分析及空间分析等方法,分析了降水量时间和空间变化特征.结果表明:(1)1951—2014年,年、春、夏和秋季降水量呈不显著减少趋势,冬季降水量则具有不显著增加趋势.(2)春、秋和冬季易发生旱涝灾害,夏季降水量变化控制年降水量变化.(3)年降水量具有准2a和6a振荡周期.(4)东南部年和四季降水量多于西北部,这与我国年和四季降水量分布模式一致.(5)空间上,年和四季降水量变率中,年和夏季最大,降水量减少区域呈半环状包围降水量增加区域;整个流域冬季降水量几乎没有变化.     

基于MODIS地表温度的京津冀地区城市热岛时空差异研究

利用2000, 2005 和2010年土地利用数据识别城市和郊区, 基于2000-2010年 1, 4, 7, 10月MODIS地温产品探究京津冀地区城市热岛效应的时空差异, 讨论城区土地利用对城市热岛效应的影响。结果表明,京津冀地区城市热岛效应的昼夜、季节特征突出。白天热岛与夜间热岛差异较大, 夜间92.8%以上的城镇表现为热岛, 且季节差异小。夏季白天热岛最强, 冬季白天85%的城市呈现冷岛效应。白天水体减弱城市热岛强度, 夜间相反。春、夏季草地增加白天城市热岛强度, 冬季白天为减弱作用, 夜间四季均为增强作用。农田和林地在春、夏、秋季白天减弱城市热岛强度, 冬季白天为增强作用, 夜间四季均为减弱作用。     

干旱对华北地区植被变化的影响

利用中分辨率成像光谱仪(moderate-resolutionimagingspectroradiometer,MODIS)归一化植被指数 (normalizeddifferencevegetationindex,NDVI)数据产品和气象站点的帕尔默干旱指数(thepalmerdroughtseverity index,PDSI)数据,分析了2001-2013年华北地区及3个主要地表覆盖类型区植被变化的时空特征和干旱的变化特征, 并以不同时间尺度分析了干旱对植被变化的影响.结果表明:1)华北地区植被NDVI空间分布差异较大,NDVI总体上 呈东南高、西北低的分布特点.2001-2013年,华北地区植被活动呈增强的趋势,其中秋季植被活动的增强趋势最明显. 2)2001-2013年,华北地区的干旱总体上有所减轻,其中秋季干旱减轻的趋势最明显.3)华北地区植被年际变化与干旱 有显著的正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响.北部草原区和中部落叶阔叶林带的植被年际变化与干旱的正相 关性显著;而南部农作物区不显著,干旱对农作物生长状态影响较不明显.4)在季节尺度上,华北地区夏季植被变化与干 旱的正相关性最为显著,夏季植被生长状态最容易受到干旱的影响;以16d的植被数据分析表明,NDVI距平值更适合 表征华北地区植被生长状态与干旱的关系.      

羊卓雍措流域在1971年-2009年期间的气候变化特征分析

文章采用气候倾向率方法,对羊卓雍措流域附近的浪卡子气象站1971年-2009年期间采集的气象资料进行分析。结果表明,羊卓雍措流域气温升高,降水量不显著增加,蒸发量有减少的趋势;从季节变化来看各季气温都有增加的趋势;从上世纪80年代开始,降水量除在冬季减少外,其余季节都在增加;而流域蒸发量在冬季呈增加趋势,其余季节都在减少。