京津冀一次污染过程的星地同步动态监测分析

京津冀地区大气污染监管逐渐走向区域联防联控模式,卫星遥感可实现大范围实时动态监测,地基监测能够获取精细的网点信息。结合卫星和地基数据,可对区域污染的生消过程进行三维立体的跟踪。本文通过综合分析卫星遥感数据、地面PM2.5浓度数据、激光雷达垂直污染监测数据以及气象数据,分析了2018年3月8~10日京津冀区域污染的形成过程、传输路径、影响范围以及气象因子变化。结果发现,本次污染覆盖范围面积达20万km2左右,区域内以四级中度污染为主,区域间的污染传输过程非常典型。3月8~9日北京-保定偏南风频率为50%左右,冀南部分地区到达100%,在持续偏南风作用下,北京-保定一带空气质量由一级优迅速升至四级轻度污染,气溶胶光学厚度高值区由京津冀南部的邯郸-邢台西部山前推至北部燕山前。10日区域转以弱偏北风为主,湿度明显升高,京津冀南部形成污染辐合,污染重心南移至邯郸-邢台东部;午后,北京转偏东风,空气质量由东向西递次转好。从激光雷达垂直观测结果看,重污染期间北京地区污染层主要出现在1000m以下。近地面800m以下,1200~1500m多次出现双逆温层,且逆温强度高达4~7℃,非常不利于污染物垂直扩散。由此可见,在区域能源消耗和污染排放量依旧很大的背景下,一旦气象条件转差,很容易形成区域性重污染。     

京津冀一次重污染过程的成因和来源

2016年12月16~21日,京津冀地区经历了一次大范围重污染过程.本文基于空气质量监测资料及实况天气图分析了此次极端区域重污染事件的天气成因,并利用嵌套网格空气质量预报模式（NAQPMS）对京津冀主要城市PM_2.5污染来源进行定量解析.结果表明：污染前中期500hPa高空为偏西气流伴空中回暖,后期转槽前偏南气流增温增湿明显;对应地面气压逐渐降低,辐合不断增强;垂直方向上,逆温层不断抬升加厚,中低层暖平流明显,风垂直切变小;大气长时间处于极度静稳状态也是造成此次重污染过程的天气因素.污染期间,京津冀各主要城市PM_2.5污染本地贡献占40%~60%;北京市PM_2.5本地贡献为48%,其中16~17日北京市主要受沿太行山东侧的西南向输送通道（邯郸-邢台-石家庄-保定-北京）影响,其后风速减小,北京本地及周边城市贡献增大.     

京津冀区域PM2.5污染相互输送特征

基于CAMx-PSAT空气质量模型,对2015年京津冀区域PM_(2.5)污染及相互输送特征进行定量模拟,建立了京津冀13个城市的PM_(2.5)传输矩阵.结果表明,在年均尺度上京津冀区域PM_(2.5)以本地污染源贡献为主(21.49%~68.74%),传输贡献为辅,其中区域内传输贡献约为13.31%~54.62%,区外贡献约为13.32%~45.02%.PM_(2.5)传输特征呈现显著的时空差异性,区域中部城市唐山、北京、天津、保定和石家庄PM_(2.5)受本地贡献主导,在冬季尤其明显,而受传输影响较大的城市多分布在区域边界且在南部集中.区内作为汇的城市有廊坊、衡水、承德、秦皇岛和邢台,作为源的城市有天津、沧州、唐山、北京、石家庄和邯郸,张家口和保定对区内城市输出和受区内输入基本持平.典型城市分析证明城市间PM_(2.5)污染交互影响,北京与廊坊、保定、承德、天津和沧州等城市之间,天津与廊坊、唐山、北京、沧州和保定等城市之间,石家庄与邢台、衡水、保定、邯郸和廊坊之间均存在显著的PM_(2.5)相互输送.     

卫星遥感反演京津冀地区2011-2017年氮氧化物污染变化

基于POMINO AMFv6反演构架和高分辨率WRF-CMAQ模拟资料重构DOMINO v2大气质量因子,开发了京津冀地区高精度NO₂对流层垂直柱浓度卫星数据,并结合反演模型分析了研究区域2011-2017年NO₂柱浓度及重点城市NO_x排放强度的时空演变.2011-2017年间,京津冀地区NO₂柱浓度在北京-天津-唐山及石家庄-邢台-邯郸形成两个核心污染高值区,保定、廊坊、秦皇岛、沧州和衡水分布于东南部的污染背景中,构成污染次高值区,而位于西北部的张家口和北部的承德相对较为清洁,仅在对应的市辖区出现局地污染峰值.京津冀地区柱浓度平均水平在2011-2017年间下降了27.2%.2011-2013年间北京、天津、唐山和石家庄市的NO_x平均排放强度分别为108.3、139.5、241.4和178.6 mol·s^-1,而2015-2017年间下降至98.0、108.2、197.6和85.8 mol·s^-1.基于卫星遥感手段的综合分析表明,2011-2017年期间京津冀地区NO_x污染状况得到明显改善,但各个城市的改善程度存在差异,其中北京、唐山NO₂柱浓度降幅明显低于污染核心高值区的其他城市,在下一阶段制订治理方案时应重点考虑.     

绿色搜索

正部委74城市仅3个达标3月25日,环保部发布京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市和计划单列市等74个城市2013年度空气质量状况。监测结果表明,空气质量相对较好的前10位城市是海口、舟山、拉萨、福州、惠州、珠海、深圳、厦门、丽水和贵阳;空气质量相对较差的前10位城市是邢台、石家庄、邯郸、唐山、保定、济南、衡水、西安、廊坊和郑州。其中海口、舟山、拉萨3个城市各项污染指标年均浓度均达到二级标准,其他71个城市存在不同程度超标现象。     

京津冀重霾期间PM_(2.5)来源数值模拟研究

厘清PM2.5的来源是开展重霾污染防治的前提条件.本研究利用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)及其耦合的污染来源追踪技术,针对2013年1月我国中东部的重霾污染过程,定量模拟分析京津冀各城市PM2.5浓度的来源和相互贡献.研究结果表明,NAQPMS模式能够合理反映京津冀不同城市PM2.5浓度的变化特征.京津冀各城市近地面PM2.5浓度主要受本地排放影响,本地贡献率介于29.8%~63.7%.而800 m高空层各城市PM2.5浓度以外来贡献为主(69.3%~86.3%).在污染最严重的东南部地区(包括邢台、邯郸、沧州和衡水),PM2.5浓度受区域外的山东和河南的显著影响,贡献率可达25.2%~31.5%.因此,在京津冀区域内进行协同减排控制的同时,需进一步将山东、河南等省份纳入联防联控范围,才能有效防控重霾污染.     

京津冀重污染大气污染物输送路径分析

基于HYSPLIT模型,模拟2014年2月19日至2月27日京津冀空气重污染气团24 h后向轨迹。结果表明,京津冀区域重污染期间1000 m高空存在西南输送通道,京津冀三地24 h气团源地分别为河北南部、山东聊城或河北邯郸、山西东南或河南北部。重污染期间,近地层100 m处风速气流表现为西南-南风,风速3 m/s时,空气质量会达到五级重度污染及以上水平;近地层100m处气流也可能是较强的东南风,能缓解区域空气染污程度。重污染清除过程中高空表现为下沉气流,且100 m处风速10 m/s。京津冀地区空气质量指数(AQI)与近地层100 m高空风速有显著相关性,相关系数为0.804,可根据低空风速预测空气重污染。     

大气环境热点网格遥感筛选方法研究

为筛选京津冀及周边地区的大气环境热点网格,在卫星遥感反演获取区域灰霾天数、PM_2.5、NO₂和SO₂浓度等大气环境四项遥感监测因子的基础上,首先利用分形求和模型确定了研究区域的四项指标的背景值和标准值,然后根据ORAQI计算方式提出一种大气环境遥感综合污染指数,并提取了大气环境热点网格,最后结合高分辨率卫星数据对热点网格的工业用地情况进行初步探讨分析.结果表明,2016年京津冀及周边地区各项大气污染物的局部分布特征表现出较大差异,不同地区的主要污染物不尽相同并且呈多项污染物复合污染的特征,利用分形统计模型确定灰霾天数、PM_2.5、NO₂和SO₂浓度的背景值分别为10.7d、57.5μg/m³、515.7×10¹³mole/cm²和0.29DU,标准值分别为22.2d、112.2μg/m³、2073.1×10¹³mole/cm²和0.64DU.大气环境遥感综合污染指数表明大气环境综合污染相对最重的地区主要分布在保定中部、石家庄中北部及邢台南部和邯郸北部交界处,该区域共筛选出1782个大气环境热点网格,其中工业用地面积占比较低的网格单元比例相对较大,这表明小型企业生产排放对当地的大气环境质量影响较大.     

京津冀民用燃煤减排对大气中BaP污染影响评估

运用空气质量模型CMAQ模拟评估民用燃煤减排政策对京津冀大气中BaP污染状况的改进效果,模拟包括作为基准情景的2014年和低消减和高消减2个减排情景.模拟结果表明：基准情景下,京津冀BaP年均浓度为2.54ng/m³,超过国家空气质量标准（1ng/m³）,呈现1月 > 4月 > 10月 > 7月的季节变化特点,反映出冬季供暖燃煤的影响;京津冀南部BaP浓度高于北部,推测原因是南部BaP排放量较高.1月削减民用燃煤排放量对降低该地区BaP浓度和沉降量效果最显著,低削减和高削减下,北京、保定、廊坊BaP浓度分别比基准情景降低30%和40%以上;4、7、10月削减民用燃煤排放量对该地区BaP浓度和沉降量的变化影响不大.京津冀民用燃煤联防联控能更加有效地降低该地区BaP浓度.     

北京大气热力和动力结构对污染物输送和扩散条件的影响

利用北京、天津、河北地区常规气象数据、PM_(2.5)浓度、激光雷达数据,铁塔数据,结合风廓线数据对2015年10月13~17日发生在北京的空气重污染过程中大气热力和动力结构进行分析.结果表明,白天热力条件转好后,边界层低层垂直方向气流由上-下运动转变为倾斜运动,同时水平方向偏南风增大,高浓度气团向北京移动,污染物输送增强,造成这种空间结构的原因主要是热力条件加强后等温面由准东-西向转变为西北-东南向,由于山地加热激发的重力波振幅在白天增强,高空水平方向输送至北京的污染物在垂直方向出现向上和向下的传输.16日白天地面PM_(2.5)浓度的快速升高,这是在PM_(2.5)存在一定垂直交换的情况下,近地面偏南风输送的作用所致,以上出现的大气污染物输送和扩散机制可以在一定程度上解释区域重污染背景下,白天混合层高度升高而近地层PM_(2.5)浓度却随之升高的现象.     

Climate Change Projections for the United States Midwest

Environmental and societal factors such asair quality, water quality andavailability, land use changes andexpanding urbanization are alreadyaffecting human health and welfare,agriculture, and natural ecosystems in theMidwestern United States. Over thiscentury, these existing stresses willlikely be exacerbated by climate changesresulting from human activities. It isessential that policy decisions aimed atpreserving the well-being of a region beinformed by a good understanding of theregion's climate, how climate might change,and the uncertainties inherent in futureprojections. Recent updates in climatemodeling expertise and an expanded view ofpossible non-intervention emissionscenarios have narrowed the range of changethat can be expected over the Midwestthroughout the next century in some ways,while broadening it in others. In contrastto previous studies, which generallyconsider a mid-range scenario for futureemissions, this study presents the range ofchange that would result from low to highscenarios for climate change. In this waywe account for uncertainties inanthropogenic forcing on climate change inthe region and quantify the potentialeffects of human actions on future climate.This analysis also combines the latestclimate model projections with historicalrecords of observed climate over the pastcentury, effectively placing potentialchanges in extreme event frequencies suchas heavy rainfall events and temperaturethreshold exceedances within the context ofobserved variability over the past century.The purpose of this study is to provide anupdated picture of the potential impacts ofclimate change on the Midwest to inform theimpact assessment and policy developmentcommunity. From the magnitude of thechanges projected by this study, it isclear that these must be included in futurepolicy decisions in order to ensure thesuccessful adaptation and survival ofexisting human and natural systems in theMidwest.     

区域开发环境影响评价与区域环境规划

论述了区域开发环境影响评价与区域环境规划的概念、基本原则，提出了工作程序并对主要部分进行了分析。     

中国粮食生产区域集中化的演化趋势

农业生产的区域专业化与地域分工是农业现代化的一个重要标志,也是未来中国农业发展的必由之路。受农业生产市场化程度以及耕地保护、农业补贴、价格保护等政策因素的影响,中国目前区域专业化的方向和地域分工取向尚不清晰,不过农产品生产的集中化趋势却为回答这一问题提供了重要线索。论文以稻谷、小麦和玉米3种主要粮食作物为研究对象,利用省域单元1981—2013年的产量数据,运用集中化指数方法揭示1980年以来中国粮食生产区域集中化程度的演变特征和演化趋势。结果表明：中国粮食生产的集中化程度明显上升,3种粮食作物中小麦生产的集中化程度最高,并呈相对稳定的集中化趋势,而稻谷和玉米生产的集中化程度则经历了一个“U”型变化过程,意味着稻谷和玉米生产在这一阶段发生了空间重组;依据集中化趋势,稻谷生产向黑龙江、湖南、江西等地集中,小麦生产向河南、山东、安徽等传统小麦产区集中,玉米生产则向黑龙江、内蒙古等地集中,预示未来极有可能在这些地区及其周边形成专业化粮食产区。加强这些地区的农田基本建设将有助于推进中国粮食生产的地区专业化与地域分工。     

我国区域矿产资源竞争力评价及与区域经济相关性研究

矿产资源对一国的国民经济发展具有重要的战略意义。论文在分析已有文献资料的基础上,结合数据可获得性原则构建我国区域矿产资源竞争力评价指标体系,并详细阐述各指标的计量方法。然后,运用多指标输入/输出复杂系统的相对有效性评价方法———数据包络分析(DEA)法,并收集2000—2009年数据对我国区域(东部、中部和西部)矿产资源竞争力进行评估,揭示其变化规律。最后,用我国区域2000—2009年的"矿产资源竞争力"和"人均GDP增长率"分别代表其矿产资源的丰裕程度和经济发展水平,结合协整检验和Granger因果分析法验证矿产的"资源诅咒"假说在我国区域间是否成立。研究结果显示:①随着时间的推移以及我国市场经济的发展,区域矿产资源竞争力在不断地提升。另外,我国三大区域的矿产资源竞争力与其所拥有的矿产资源储量成反比;②区域矿产资源竞争力与其经济发展水平呈长期稳定的均衡、双向因果关系,得出矿产的"资源诅咒"假说不成立的结论。上述研究成果对于我国如何提升矿产资源竞争力及利用矿产资源发展区域经济具有极其重要的指导意义。     

区域电网火电厂对水环境影响评价指标研究

区域电网内所有火电厂对区域水环境影响评价指标是进行区域火电厂规划环评的基础.通过对区域电网内火电厂对区域水环境影响的共性研究,提出了区域电网内火电厂取水影响、排水影响和水污染物影响3项评价指标;在此基础上利用和积法计算各指标的权重,依据权重求得区域水环境综合影响评价指标.评价指标在华东电网火电厂区域水环境影响评价中进行了应用,结果表明,华东电网火电厂对区域水环境的影响程度由大到小依次为黄浦江、太湖、巢湖、淮河、长江和钱塘江.      

西部大开发中的生态安全问题

正确处理区域发展与生态安全是西部开发战略的关键。以可持续发展为目标的区域空间结构理论 ,分析了在新一轮科技革命和产业革命的新形势下推动区域发展和区域空间结构演变的决定性因素 ,以及实行效益原则与社会公平原则相统一的必要性 ,从中引出西部大开发中确保生态安全的极端重要性。并就实现区域发展与生态安全的双赢目标所必须建立的能力体系和制度体系提出了建议。      

跨区资源调配工程的区域利益关系探讨——以西电东送南通道为例

目前,我国跨区资源调配工程双方的区域利益关系尚未完全理顺,区域利益矛盾存在并有进一步激化的可能。西电东送南通道双方在价格水平与增长趋势、送电曲线和生态补偿等方面存在较大分歧,当前的资源交易与区域利益分配模式存在不合理的因素。西电东送的特殊性需要由市场和政府共同承担协调区域利益关系的任务,市场化是西电东送的必然取向,但政府应在体现西电东送综合效益、潜在效益和隐性效益及促进区域协调发展等方面发挥作用。     

21世纪初我国粮食供需的新空间格局

利用2000-2003年县级统计数据,揭示21世纪初我国粮食供需的空间格局。我国粮食供需平衡以东西分异规律为主,其次是南北分异。地势第二级阶梯以东,主要余粮区分布最广,北方明显多于南方;胡焕庸线以西,常年缺粮区为主;两线之间,潜在缺粮区居多。东北地区、华北平原生产全国近70%的余粮。长江中下游以南地区既是我国温饱水平缺粮总数最多的地区,也是第三大余粮生产区。地势第二级阶梯上的农牧交错带,温饱水平缺粮总量列第二位,是我国粮食安全最脆弱的地区。上述地区主要位于环境变化敏感地带,粮食安全自然风险最大。因此,加强环境变化对粮食供需平衡的影响研究,对深入认识我国粮食供需平衡的稳定性具有重要的现实意义和理论价值。     

广东四大区域污染过程特征与影响天气型分析

根据广东统计年鉴将广东省划分为粤东、粤西、粤北、珠三角四大区域,利用广东省101个环保国控站点2014—2016年期间的AQI六要素与广东省86个地面气象观测站的逐日能见度、相对湿度等资料,在对"区域污染过程"进行定义的基础上,分区域诊断典型污染天气过程,并对影响天气型及特征进行分析.结果表明:广东省四大区域污染过程具有显著协同性,区域污染可归类为6种影响天气型.量化分析表明区域污染过程与区域灰霾过程基本吻合,PM_(2.5)日均最大值均达到中度污染及以上(115μg·m~(-3)).整体区域污染过程影响天气型分类统计表明:珠三角和非珠三角PM_(2.5)易污染天气型中冷高变性出海形势占比超5成;珠三角O_3易污染天气型中副高、台风外围及两者叠加型占比超6成;珠三角NO_2易污染天气型中冷高出海型占比近7成.重污染影响天气型统计表明:区域PM_(2.5)重污染过程主要影响天气型为冷高压变性出海型;区域中度至重度O_3污染过程(集中在珠三角)主要影响天气型为副高、台风外围及两者叠加型;就天气型特征而言,单纯副高控制形势下,副高异常强盛;单纯台风外围形势下,台风强度为强台风至超强台风;副高叠加台风时,华南上空为大陆副高控制.广东地区近年高PM_(2.5)(与低能见度)污染过程逐年减少,但全省臭氧污染呈增加态势,尤其珠三角区域中度至重度O3污染过程次数同比明显增加,极端过程出现概率加大,尤其在秋季副高异常强盛,同时叠加台风外围下沉气流时,可预先根据影响天气型预报,实施珠三角重点区域联防联控预案措施.     

陕西秦巴山区地域功能转型与高质量发展路径

以高质量发展为导向的地域功能转型是实现区域可持续发展必然要求。采用熵权-TOPSIS法和改进的耦合协调度模型,定量分析了陕西秦巴山区地域功能转型格局演进阶段性及其空间差异性,探究了地域功能转型机制及其高质量发展路径。结果表明：西部大开发政策实施以来,秦巴山区地域功能趋向优化,其中经济发展和社会保障功能提升快速,农业生产和生态服务功能经过短暂调整后逐步提升。地域各系统功能耦合协调度呈现从低水平平衡向高水平耦合的递进式演进规律,地域功能经过了由农业生产主导型向生态保护主导型,再向各功能均衡协调渐进转型的过程。不同县域单元地域功能耦合协调度差异明显,呈现“西北高、东南低”的特征,高值区集中在秦岭北麓地带和汉江沿岸。研究认为陕西秦岭山区实现高质量发展路径包括：创新区域协调发展战略,促进地区之间互动,提升地域功能协同度;构筑绿色发展体系,促进各系统功能互补,提升地域功能耦合度;探索高质量发展模式,补齐地区发展短板,积极融入新一轮西部大开发新格局;搭建科技创新智库平台,创建秦岭综合研究示范区,提升区域系统创新能力。