长江三角洲PM2.5质量浓度遥感估算与时空分布特征

卫星遥感反演气溶胶光学厚度(AOT)已被广泛地应用于地面PM2.5遥感监测.为遥感监测长江三角洲地区PM2.5,利用2013年的MODIS/Terra AOT产品,考虑研究区36个空气质量监测站点的风速、温度、湿度和边界层高度等气象条件,构建了基于MODIS AOD产品估算PM2.5的模型.利用17个空气质量监测站点数据对模型进行散点拟合验证,结果表明模型估算精度较高,春夏秋冬4个季节PM2.5质量浓度的模型估算值与地面监测值的相关系数R2值分别为0.45、0.50、0.58和0.52.利用模型估算的长时间序列PM2.5时空分布数据进行时空变化特征分析,结果表明:1 2000~2013年研究区PM2.5质量浓度呈增长趋势,月均增长量为0.047μg·m-3,最大值出现在2月,为(66.2±19.3)μg·m-3,最小值出现在8月,为(22.6±5.9)μg·m-3.2研究区PM2.5质量浓度空间分布差异显著,南部低,北部高,高值主要出现在由上海、杭州和南京构成的三角形区域的城市群中,而低值主要出现在南部远离城市的森林区域.结果表明基于MODIS/Terra AOT产品和地面观测气象数据估算PM2.5的多元线性回归模型能较好地应用于区域PM2.5监测.     

上海市一次重雾霾过程的天气特征及成因分析

2013年11月30日至12月9日上海地区出现入冬以来一次最严重的持续性雾霾天气过程,严重影响了该地区人们的生活健康.本文借助空气质量数据、地面气象要素、卫星遥感数据并结合后向轨迹模式反映了此次重污染过程的污染特征及其成因.结果表明,污染期间,PM2.5与PM10小时浓度变化趋势基本一致,高浓度值出现在早晚8时左右,主要是由该时段的逆温现象造成的;来自西北方向污染物的远距离输送影响了本地空气质量状况,气团在不同高度层做下沉运动,造成大气层结稳定;该地区在西北方向的弱高压控制下,地面风速较小,能见度低,天气条件静稳,不利于污染物扩散,造成持续性重污染事件;卫星遥感数据显示此次污染为区域性污染.     

基于遥感技术的贵州省PM10浓度年际变化监测与分析研究

文章选取MODIS数据,利用暗像元算法反演得到气溶胶光学厚度,利用BP神经网络算法通过网络训练和验证,得出PM10浓度遥感监测模型。利用该模型反演得到贵州省2014年3、7、10、12四个典型月份的PM10浓度值。结果表明模型训练和验证PM10浓度模拟值与实测值相关性系数（r）分别为0.76和0.62,利用此模型监测贵州省PM10近地面浓度是可行的;贵州省夏、秋季PM10浓度较低,春、冬季PM10浓度较高;贵州省的PM10浓度整体较低,空气质量较好。     

京津冀及周边地区PM_(2.5)时空变化特征遥感监测分析

为分析京津冀及周边地区的PM2.5时空变化特征,先利用MODIS数据反演1km分辨率的AOT产品,采用地理加权回归模型实现京津冀及周边地区2016~2017年逐日PM2.5浓度的遥感反演,并在此基础上对多种时间尺度PM2.5浓度合成结果进行验证分析,最后从不同时间尺度对2016年和2017年PM2.5时空变化特征进行了对比分析.结果表明本研究反演的日均、月均和年均这3种时间尺度的PM2.5浓度结果总体上效果较为理想,时间尺度越大,遥感估算的PM2.5效果越好,年均PM2.5结果相对精度达80%以上,并且2016年和2017年同一时间尺度的PM2.5遥感结果精度较为接近.京津冀及周边地区PM2.5分布总体均呈现“冬季秋季?春季夏季”和“南高北低”的季节变化和空间分布趋势.与2016年相比,2017年京津冀及周边地区PM2.5浓度平均下降约9.2%,且高值区范围明显减小,PM2.5浓度高值一般发生在11月和12月,而低值则一般发生在8月.2017年与2016年PM2.5浓度时空变化与2017年的大气污染综合治理攻坚行动巡查和空气质量专项督查活动密切相关,这也能间接说明大气污染减排的成效.     

MODIS 3 km气溶胶光学厚度产品检验及其环境空气质量指示

分析了MODIS C006 3 km卫星遥感气溶胶产品的算法流程,并与AERONET观测数据进行对比验证,综合新疆阿克苏地区地面空气子站1年的颗粒物质量浓度(PM10)、环境气象资料(能见度、湿度等),评估了该高分辨率气溶胶产品的精度和稳定性.分析表明,MODIS 3 km AOD与AERONET地基AOD(Issyk-Kul)的相关系数(r)达到0.8836,满足期望误差要求,但存在高估;研究区AOD和PM10存在同步变化趋势,新疆阿克苏市区2个空气子站PM10质量浓度与AOD的相关系数(r)均大于0.55,直接对比的相关性好于类似研究;经高度订正和湿度订正后AOD-PM10的相关系数和拟合优度均有所提高,标准误差和变异系数均下降,但提升并不明显.这一相关性结果与研究区本底气象环境条件有关.MODIS 3 km AOD的季平均结果表明,阿克苏地区AOD存在显著的季节性变化,春季明显高于其他季节,主要城市春季平均AOD在1.5以上,夏季和秋季AOD均值基本介于0.6~0.7之间,阿克苏市主城区夏秋季AOD季均值仍在1.0以上,反映人口集聚、城市交通工业发展等大气人为污染的增加导致AOD的增高.结果表明,MODIS C006 3 km AOD产品质量稳定,其月、季平均等长时间尺度结果有更好的空间覆盖,可满足区域环境空气质量评估的需要.     

广州市空气可吸入颗粒物污染现状研究

根据近年来广州市区空气质量监测资料,对广州市空气可吸入颗粒物（PM10）的污染水平、时空变化特征进行了分析、评价。结果表明,2007年广州市PM10平均浓度为0．077mg／m^3,符合国家空气质量二级标准。得益于空气污染控制取得的成效,近5年来PM10年均浓度呈下降趋势。受气候因素影响,PM10污染季节变化明显,冬季节较高,夏季节浓度较低;在空间分布上PM10污染呈现区域性发展趋势。     

基于多卫星遥感的东北地区霾污染时空特征研究

利用多卫星(MODIS、CALIPSO、VIIRS)观测的气溶胶产品、地面空气质量监测数据和气象资料,获取了东北地区2006—2015年期间气溶胶光学厚度(AOD)的季节和年际变化特征,并对2014年10月14日东北地区一次典型重霾污染过程的特征及其潜在传输路径进行了深入讨论.研究结果显示,自2008年起东北地区灰霾污染范围扩大且污染程度加剧,呈带状空间分布(营口-长春-哈尔滨);区域内AOD值呈春、秋和冬季高,夏季低的时间变化特征.采用CALIPSO星载激光雷达数据与MODIS、VIIRS卫星获取的AOD开展综合分析,可有效弥补MODIS、VIIRS卫星因冬季积雪亮地表干扰所产生的AOD缺省区域,增强对长期积雪覆盖地区霾污染的时空特征分析能力.与反映霾污染空间分布范围更广的VIIRS卫星相比,MODIS卫星AOD值与东北地区地面观测获取的AQI、PM10和PM2.5相关系数更高,分别为0.89、0.73和0.83.进一步研究结果显示,秋末冬初东北地区的霾污染事件与农作物秸秆焚烧有关,同时,华北地区灰霾污染可跨越渤海湾传输至东北地区,进一步形成更大尺度的带状区域污染.     

徐州市空气质量预测预报中的气象因素影响分析

利用2014年徐州市环境监测中心站SO2,NO2,PM10和PM2.5质量浓度的逐日监测资料及同期徐州市气象局的常规气象观测资料,分析了徐州市空气质量的现状及变化特征,探讨了SO2,NO2,PM10和PM2.5浓度与气象条件的关系。结果表明：徐州市空气质量以良和轻度污染为主,夏、秋季的空气质量好于冬、春季,冬季空气质量最差;较大的降水量过后,空气质量类别为优或者良,降水量较小时,污染物去除效果不明显;风速越大,越有利于污染物的扩散;雾和灰霾天气条件下,空气质量较差。     

兰州市PM_(10)污染变化特征及其成因分析

利用2001年1月～2007年12月兰州市空气质量日报数据,结合时间尺度分离法,分析研究了兰州市PM10污染的年、季变化特征、年变化趋势及其成因.结果表明,2001年以来兰州市PM10污染有所减轻,年日均PM10浓度由2001年的236μg.m-3下降为2007年的127μg.m-3,空气质量为优、良的天数增加了1.3倍,但年平均PM10浓度仍超过国家二级标准,超标率为25%;PM10污染存在明显的季节变化,冬半年的11月、12月和1～4月PM10浓度较高,月平均最大值和次大值分别出现在12月(271μg.m-3)和3月(245μg.m-3),5～10月PM10浓度较低,基本维持在150μg.m-3以下;61.2%的中度污染和50.6%的重度污染发生在冬季,67.4%的优良天数出现在夏季和秋季;2001～2007年,兰州市PM10浓度每年下降12.6%与兰州市烟、粉尘年排放量变化趋势一致;由于沙尘、浮尘天气造成的自然尘排放量的年际变化对PM10浓度年际变化趋势的贡献约为21%,而局地气象条件的扰动对PM10浓度年际变化的影响很小.近年来兰州市PM10污染状况的改善主要是由本地污染物排放量的减少造成的,同时也受沙尘、浮尘天气年际变化的影响,要长期有效地改善兰州市大气环境质量,不仅要制定科学合理的本地减排措施,还应考虑周围生态环境的改善.     

眉山市城区环境空气质量及变化趋势分析

根据眉山市2006—2012年空气质量数据,采用综合污染指数法对SO2、NO2、PM10进行评价。结果表明:各污染物季节变化明显,冬季污染最严重;7年年际变化中,SO2浓度先上升后下降,NO2浓度总体呈上升趋势,PM10浓度明显下降;2012年全市主要污染物污染负荷系数从大到小排列顺序为:PM10(0.39)SO2(0.32)NO2(0.29);综合污染指数表明眉山市空气质量属于轻污染。     

石河子市PM_(2.5)浓度的遥感反演研究

大气悬浮细颗粒物PM_(2.5)已成为中国各大城市的首要空气污染问题,快速了解其浓度及空间分布状况,对于控制PM_(2.5)质量浓度、提高空气质量具有重要意义。以石河子市为研究区,利用HJ-1 CCD影像,通过暗像元法、6S模型反演气溶胶光学厚度,结合DTF-6太阳光度计数据进行验证,然后根据AOD与PM_(2.5)之间的统计关系建立符合研究区实际特点的PM_(2.5)反演参数和算法,建立遥感反演模型获取PM_(2.5)的空间分布。结果表明:PM_(2.5)浓度反演结果的平均绝对误差为0.93 ug/m3,反演精度较高,石河子市PM_(2.5)的空间分布呈现北低南高,西低东高的特点。     

小波分析在PM10浓度时间序列分析中的应用

以西安市PM10日平均浓度时间序列为例,根据小波分析的基本原理,应用小波分解和重构对PM10浓度时间序列的变化进行了分析,得到PM10的年变化趋势和突变特征。研究结果表明,用小波分析应用于大气污染物浓度时间序列的分析是可行的。     

基于RVI分区的淀山湖蓝藻暴发期叶绿素a的遥感估测

以淀山湖为研究区域,利用MODIS数据探讨蓝藻暴发期叶绿素a质量浓度〔ρ(Chla)〕的遥感估算方法.为了提高估算精度,解决蓝藻暴发期因ρ(Chla)差异较大而产生的估测模型的参数适应性问题,引入比值植被指数(Ratio Vegetation Index,RVI)分类法,将RVI＞0.95的区域界定为高蓝藻含量水体,将RVI≤0.95的区域界定为较清洁水体,并基于分区分别建立遥感估算模型.结果表明,分区后MODIS数据叶绿素a估测模型能更好地映射ρ(Chla)的变化,基于RVI的分类估算方法可以有效地提高淀山湖水体蓝藻暴发期ρ(Chla)的估算精度.      

PM_(10)浓度时间序列多时间尺度分析的小波方法

文章利用Morlet小波函数进行小波变换,以乌鲁木齐市的大气污染物时间序列为例,分析了当地PM10的多时间尺度的演变特性。研究结果显示,其年际变化和季节性变化的时间尺度在尺度空间中分布不均匀,受气象和污染源因素影响,具有较明显的局部化特征。     

北京地区多气溶胶遥感参量与PM2.5相关性研究

利用卫星和地基遥感气溶胶数据分析了北京地区多气溶胶性质参量与PM2.5的相关性,提出了计算粒子直径小于2.5μm的气溶胶体积浓度和光学厚度(AOD)的方法,并用该方法对2012年3～9月北京地区地基遥感气溶胶体积浓度和光学厚度进行了尺度校正.结果表明:多种气溶胶遥感参量如气溶胶光学厚度、体积浓度和质量浓度等均与PM2.5存在一定的相关性;相比于卫星遥感参量,地基遥感参量与PM2.5的相关性更好;各波段的总气溶胶光学厚度与PM2.5的相关性随波长的增加而减小;经粒子尺度校正后,气溶胶的体积浓度和长波段总气溶胶光学厚度与PM2.5的相关性明显增加.     

大气污染控制有效性的评估模型及应用

基于小波分析理论及BP神经网络,建立了大气污染控制有效性的评估模型.利用该模型解析天津市污染源排放及气象因素对大气污染物环境浓度的影响.结果表明,SO2浓度波动主要由污染源的季节变化引起,与天气过程有关的短期波动也不容忽视;而PM10浓度波动主要由污染源排放及气象条件的短期变化引起.2002~2003年的气象条件总体上不利于大气扩散,使SO2日均浓度长期分量增加约为3μg/m3;而2004年的气象条件有利于大气扩散,使SO2日均浓度长期分量减小约为5μg/m3.PM10日均浓度长期分量也有类似的规律,2002~2003年的不利气象条件使PM10日均浓度长期分量增高更显著,约为10μg/m3.     

塔里木盆地空中蓄尘库效应对空气质量的影响

利用WRF中尺度天气预报模式耦合GOCART大气化学气溶胶辐射传输模式,对2011年4月27日~5月2日源于我国西北沙尘源区的一次大范围沙尘天气过程进行了数值模拟,并结合MODIS卫星观测资料,发现了塔里木盆地对沙尘气溶胶分布的空中蓄尘库效应.为了对该效应及其对下风向城市空气质量的影响进行验证,期间在兰州大学监测点开展了1h分辨率PM₁₀中水溶性Ca²⁺浓度监测,并结合CALIPSO气溶胶类型垂直分布产品和HYSPLIT气团轨迹模型,利用PSCF方法分析了期间监测点的48h气团后向轨迹.模拟,遥感和监测结果共同表明,塔里木盆地的空中蓄尘库效应会对进入其内部的沙尘气溶胶产生限制-积累作用,若在限制-积累过程中盆地内部近地面风场改变,空中蓄尘库会二次释放沙尘气溶胶,对下风向城市空气质量产生影响.     

基于连续MODIS真彩图的霾监测预警新方法——以浙江省一次严重霾污染过程为例

采用NASA MODIS提供的全球影像浏览服务技术(GIBS)支持,并借助开源地理空间数据抽象库(GDAL)工具,实现了每日2次(上午和下午)用户自定义区域MODIS 250m分辨率真彩色图产品从互联网的近实时自动获取, 并基于该产品对2014年11月9日~14日浙江省一次大范围霾严重污染事件提前2d成功实现了预警.结果表明:连续的MODIS真彩图产品大幅改善并提高了传统可见光遥感监测灰霾的效果;MODIS 250m真彩色图3通道数据值与地面站点颗粒物浓度之间具有较好的相关性,前者与AQI,PM2.5和PM10之间的相关系数(R)分别为0.62,0.65和0.59.基于连续的 MODIS真彩图产品,并结合地面站点数据和天气形式进行综合分析能够及时提供相关预警服务;在业务流程上简单,高效,稳定,尤其对浙江省外源输入性霾识别有着良好的指示作用,具有较好的应用前景.     

2017年春节期间燃放烟花爆竹对湖南省城市环境空气质量的影响研究

2017年春节期间,根据湖南省城市环境空气自动监测系统数据资料,全面分析了燃放烟花爆竹对湖南省空气质量的影响.结果表明:烟花爆竹的集中燃放会在短时间内造成严重的大气污染,14个城市在集中燃放日(大年初一)全部出现空气质量超标现象;燃放烟花爆竹对PM10和PM2.5影响最为显著,其次是SO2和CO,NO2和O3受影响程度相对最小.集中燃放烟花爆竹所引起的PM2.5和PM10浓度增幅较大,尤其是PM2.5.气象条件也是影响春节期间空气质量的重要因素.