京津冀气溶胶光学厚度时空演变及气象解释

针对京津冀地区日益严重的大气污染问题,采用逐像元法对2001-2019年MCD19A2与MOD04气溶胶数据进行融合,并基于AERONET地面站点数据对其在京津冀地区的适用性进行验证后,采用EOF、ISODATA以及回归分析等方法,分析了京津冀地区气溶胶光学厚度（AOD）时间序列的时空演变过程,同时采用地理探测器对其演变过程进行气象解释,对京津冀地区大气污染的防治工作具有重要意义。具体结论如下：（1）从年际演变来看,AOD在2001-2013年绕平均值上下波动,2013-2019年迅速下降。空间分布模式以全局一致型为主,南北分异型为辅,且空间分布与高程呈明显的负相关性。（2）从季节演变来看,夏季AOD较其他季节高,春季和夏季的变化幅度较大。研究期内AOD整体呈减少不显著趋势,其中春季和夏季主要趋势是减少不显著,而秋季和冬季减少不显著和增加不显著比例大致相等。（3）在选取的五个气象因子中,气温对AOD变化的解释力最强。多个气象因子之间会相互影响,对AOD变化具有更强的影响力。气温和湿度对AOD的解释力最强,是主导交互因子。     

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.     

基于MODIS的华北平原长时间序列气溶胶光学厚度时空分布特征研究

本文利用Aqua/MODIS气溶胶光学厚度产品(Aerosol Optical Depth, AOD),从月均、季均及年均3个时间尺度,统计分析了近10 a(2006-2015年)华北平原AOD参数的空间分布特性及时间趋势变化.结果表明:从空间分布规律来看,高值区主要分布在河北省石家庄、邢台及邯郸沿线城市,沿山西省太原-临汾主线逐渐过渡到河南省郑州市,及山东省黄河以北及西南部及天津等地;需要注意的是,几乎在所有月份,山东省中心城市群AOD浓度要低于周围地区.对时间变化而言,AOD在6、7月份最大,11、12月份最小,夏季浓度高达1.6,明显高于其他3个季节;在10 a长时间变化序列中,从2006年开始呈缓慢下降,在2009年达到低谷,随后2年出现短暂的回升,从2011年起逐年下降,总体下降幅度达到17.14%.     

贵阳市AOD遥感反演及其与土地利用类型的耦合关系

传统的大气监测方法难以满足宏观、实时、动态的监测需求,应用高分辨率遥感影像进行区域大气质量状况监测手段逐渐备受关注。基于Landsat 8影像数据,运用暗像元法,通过"6S"辐射传输模型构建查找表,建立蓝、红波段地表反射率、表观反射率与气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)之间的关系,获取贵阳市30 m分辨率的AOD分布,分析贵阳市AOD空间分布特征及与土地利用的耦合关系。结果表明:1)基于遥感手段反演的AOD与地面监测数据一致性较好,与PM2. 5的相关性最高,贵阳市AOD最大值为0. 95,最小值为0. 23,均值为0. 63; 2)贵阳市云岩区的AOD均值最大,开阳县最小,AOD呈现出"南高北低"的分布格局; 3) AOD均值最大的土地利用类型是建设用地,为0. 73,最小的土地类型是林地,为0. 53; 4)将贵阳市AOD分为高值区、较高值区、较低值区、低值区4个等级,建设用地与水体在高值区面积比重明显大于在其它AOD等级的比重,林地在高值区的比重明显小于在其它AOD分区的比重,冬季耕地、草地在各区间分布比重差异较小。针对贵阳市气溶胶分布状况,提出大气环境保护的相关建议与对策。     

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。     

重庆中心城区臭氧浓度网格预报方法及其应用研究

为探索不同机器学习方法在臭氧浓度预测中的应用效果，基于重庆市中心城区及其周边区域2017-2019年臭氧数据及气象数据，利用KNN数据挖掘算法与BP神经网络算法，建立了2种以重庆中心城区北碚区为中心的臭氧浓度预报模型，并运用反距离加权插值法将臭氧浓度预报值网格化.研究显示：(1)2017-2019年间，臭氧浓度除铜梁区和沙坪坝区呈逐年上升趋势外，其他区域呈“单峰形”的变化，最大值出现在2018年；夏季臭氧浓度最高，冬季最低；臭氧浓度与气象要素关系最密切的是最高气温、平均气温及相对湿度.(2)2种预测模型在7个区的训练中平均预报准确度超过了74%,其中KNN模型的准确率高于BP神经网络模型，2种模型与实测值的相关性超过了0.7,拟合度较高；在验证模型准确率中，BP神经网络模型在检验过程中的整体效果高于训练效果；总的来说，基于BP神经网络模型的预测结果总体优于KNN模型的.(3)将模型应用于臭氧浓度网格预报中，从数值来看，高值与实测值基本一致，低值低于实测值；从地理位置来看，低值与实测值位置基本一致，分布在重庆中心城区中部偏西地区，高值预测区域差距较大，实测高值区分布在中心城区的南部和东部...     

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.     

基于土地利用变化的湖北省生态弹性力动态协调分析

生态弹性力的变化在一定程度上表现了生态系统稳定性状况.以湖北省为研究区域，选取2000年、2005年、2010年、2015年和2020年等5期土地利用现状数据，运用生态弹性度模型定量分析湖北省生态弹性力的变化，并借助耦合协调度模型研究生态系统与土地利用程度之间的耦合关系.结果表明，湖北省生态弹性度指数由2000年的81.64%增加到2020年的84.16%,生态系统对外界干扰的缓冲有所提高.在空间格局上，各区域间生态弹性度差异明显，表现为以东南、西北地区为高值区，以中、西部地区为低值区，且呈团块状分布.湖北省生态弹性度和土地利用程度综合指数耦合协调度值呈平稳上升趋势，截至2020年上升到0.775,处在中级协调阶段.本研究从土地利用类型转换的视角探究湖北省生态弹性力变化特征及其与土地利用综合程度之间的相互关系，揭示土地利用变化与生态系统之间的内在联系.     

河南省人口-经济-土地-社会城镇化协调发展时空演变研究

基于人口、经济、土地和社会城镇化的概念和内涵构建评价指标体系,运用熵值法、协调发展度模型、秩相关系数、GIS可视化以及ESDA方法,研究了2000—2012年河南省人口-经济-土地-社会城镇化协调发展的时空格局演变.研究发现:1)2000—2012年13a间河南省人口-经济-土地-社会城镇化协调发展度呈稳步上升趋势,从失调阶段逐渐发展到过渡阶段,最后到达协调发展阶段;河南省18个地级市的协调发展度变化呈现一定的时序特征.2)18个地级市协调发展水平偏低,地区间协调发展度差距大,且有扩大趋势,空间分异明显.3)河南省城镇化系统协调发展存在着明显的空间关联性,但逐渐呈现空间弱化的态势,空间负相关增强.4)高值区主要位于豫西北部,低值区集中分布在豫东南塌陷区.     

江西省城市空气臭氧污染状况及时空分布特征

为研究江西省11个设区城市臭氧污染状况及其时空分布特征,对2015年1月至2017年8月11个设区城市50个国家环境空气监测点的臭氧(O_3)监测数据进行统计分析。结果表明:除萍乡、抚州2市外,全省其余9市臭氧第90百分位数(O_3-90per)浓度值均呈上升趋势,O_3污染状况整体呈加重趋势。O_3污染高值区主要分布在南昌、九江、鹰潭和上饶等赣东北地区,低值区域主要分布在新余、宜春和萍乡等赣西地区。O_3浓度月变化特征大致呈现出5月、9月高值的双峰模式,低值月份为11月、12月和1月份。日变化特征呈现出明显的单峰型,O_3处于高值时段时,二氧化氮(NO_2)、细颗粒物(PM_(2.5))及可吸入颗粒物(PM_(10))均处于低值水平,说明江西省各城市整体上暂未出现明显的O_3与PM2.5高浓度的大气复合污染的特征。     

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。     

全球各国出口相似度格局与演化特征

基于经典的出口相似度指数定义,从纵向时间维度与横向空间视角出发,系统梳理与总结了2000—2016年全球113个国家在世界市场的出口产品相似程度及其与地理距离的关联,主要得出以下结论:全球各国之间的出口相似度总体上升,内部差异性却在缩小,发达国家之间的出口相似度明显高于发展中国家之间的出口相似度;出口相似度总和指数高值区多位于欧洲与北美等发达地区,而低值区则多分布在非洲、南美洲等欠发达地区.总体而言,出口相似度随着地理距离增大呈现"幂律递减"趋势,反映出全球出口产业结构的地理邻近性特征.     

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.     

山西省城市化与生态环境综合水平协调度分析

利用2000-2009年统计数据,构建了山西城市化与生态环境综合指标体系.在对城市化综合发展水平与生态环境质量分析的基础上,建立了城市化发展与生态环境的协调度模型,对山西省不同年份城市化与生态环境的协调发展程度进行分析.研究结果表明:2000-2009年城市化综合水平逐步提高,生态环境综合质量呈波动性变化,即:2000-2003年山西省生态环境评价值呈现上升趋势,生态环境质量变好;从2003-2006年,生态环境评价值呈下降趋势,生态环境质量变差;2006-2009年生态环境综合评价值呈上升趋势,生态环境质量变好.从协调发展度来看,城市化与生态环境协调度呈波动性上升.从协调度发展类型来看,山西省城市化与生态环境在2000-2009年期间1a失调,1a接近失调,4a基本协调,4a协调发展.总的来说,山西省的城市化与生态环境较为协调,处于协调阶段.     

土地利用对流域降雨-径流关系的影响 ——SCS模型在深圳市的应用

以深圳市为例,应用SCS流域水文模型对该市部分流域进行降雨-径流过程的模拟,分析了土地利用变化对流域降雨-径流关系的影响.结果表明,随着人类活动的加剧,土地利用的变化使径流量趋于增大;降雨强度越大,前期土壤湿润程度越大,土地利用变化对径流量的影响就越小.降雨-径流的空间分布随土地利用类型、土壤类型、前期土壤湿润程度而发生变化,CN值的高值区主要集中在城市用地和水体,低值区主要出现在林地、灌草地、果园等海拔相对较高的地区.     

巴伦支海的冰盖与气溶胶光学厚度的耦合关系

冰盖（ICE）和AOD之间的关系对北极及全球气候有重要的影响.分析了北极巴伦支海地区（30-50°E,70-80°N）在2003—2009年的AOD和ICE的分布及其之间的耦合关系.从7年的总数据来看,AOD春天高,夏天低,秋天又有回升;南部AOD含量一般高于北部,但在75-80°N区域,2003年的AOD含量特别高;AOD和ICE在一定的区域有着带有滞后期的关系,几乎每一年的相关性都是正的.通过统计软件Eviews的滞后回归分析发现,ICE的峰值先于AOD 1个月左右.在研究区域北部,ICE和AOD在平移后的相关系数是0.51左右,而南部的相关系数是0.30左右.通过协整检验发现,ICE（-1）和AOD均为平稳序列,并且残差无单位根,故两者具有长期均衡关系.可以推断,由于海洋冰块的融化,导致相关生物硫种类的减少,从而导致AOD含量的增加.通过在70-75°N区域对AOD的结果进行平稳性检验,预测了未来两年AOD的发展趋势.     

经济发展对中国能源碳排放空间分布的影响

为了探索经济发展与能源碳排放之间的关系,对中国能源碳排放的空间布局变化及成因进行了分析,结果显示:随着国家产业结构演进和生产技术进步的加快,目前中国能源碳排放的增速开始明显减缓;从区域分布来看,东部地区碳排放经历了先下降和上升的过程,而西部地区碳排放过程则是保持上升趋势;从省区分布来看,各个省份的碳排放都有所增长,但排放量的差距逐渐增大,这与各地产业结构多元化程度、能源消费结构的变化有密切关系.     

闽西地区近30年降雨侵蚀力变化分析

利用闽西地区18个气象站30 a的日降雨资料为基础,计算全省的降雨侵蚀力.并采用统计分析、空间分析和M-K突变分析等方法对闽西地区降雨侵蚀力的时空变化特征进行分析.结果表明:从年降雨侵蚀力来看,降雨侵蚀力的年变化呈上升趋势;从季节变化趋势来看,降雨侵蚀力在夏季和冬季呈上升趋势,而春季和秋季降雨侵蚀力呈下降趋势,但降雨侵蚀力上升或者下降均不显著;闽西地区30 a内降雨侵蚀力变化表现为变率突变,R值年际间变化较大,降雨侵蚀力空间分布不均,总体表现为由西北部向东南部递减.     

近十来年杭州市大气气溶胶光学厚度卫星反演研究

利用杭州市2003-2015年逐日MODIS数据,基于暗像元算法反演其500m空间分辨率的气溶胶光学厚度(AOD)历史序列,并结合地基观测数据进行验证,在此基础上分析杭州市AOD时空分布特征.结果表明:AOD反演结果的平均绝对误差、相对误差分别为0.16%、33.08%,反演结果相对可靠;在2003-2015年期间,杭州市AOD年均值呈波动状态,但无明显增加或下降趋势,最大值出现在2008年,最小值出现在2013年;春、夏季AOD均值较高,大于秋、冬季,冬季AOD均值最低;AOD月均值在1-6月呈现增加趋势,并在6月达到峰值,随后在7-12月呈减小趋势;此外,杭州市AOD空间分布特征表现为东北部高、西南部低,其中,最高值区域主要分布于杭州市中心,次高值分布于江干区、余杭区东部、萧山区东部.