基于卫星遥感的甘肃省吸收性气溶胶的研究

基于OMAERUV数据日产品，对甘肃省2008~2017年吸收性气溶胶指数（UVAI）的时空分布进行了分析，并对其相关因素进行了探讨，结果表明：该省近10a UVAI空间格局为由西北向东南区域逐步递减，UVAI的高值区域一直分布在酒泉市及邻近区域，为吸收性气溶胶污染源中心；甘肃省UVAI的稳定性呈现从东北向西南区域逐渐降低的规律；UVAI月均值呈现出明显的规律性，每年的月变化均呈现"V"型；四季UVAI水平为：冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季，四季变化规律基本同步，十年来四季的UVAI呈逐渐上升趋势，且四季中主导的吸收性气溶胶来源不同.基于PM_2.5的UVAI指示的空气质量等级分析，甘肃省空气质量以良为主；从气象因素与UVAI相关性分析来看，降水量、气温均与UVAI之间呈现显著正相关，风向也对其空间分布有重要影响；植被覆盖度与UVAI呈现正相关的区域主要分布在甘肃省西北部、武威市中部区域，呈现负相关的甘肃南部天水、陇南等区域为较高的植被覆盖区域.从人类活动因子与UVAI相关性来看，地区生产总值、各产业产值与UVAI有着明显的正相关性，尤其以第二产业与UVAI相关性最高；UVAI与汽车保有量、能源消耗总量及人口密度均存在较强的正相关，说明汽车尾气和工业排放及建筑粉尘也是吸收性气溶胶的重要来源.针对甘肃省UVAI时空分布特点、自然及人类活动因素分析情况，提出了减少人类活动强度等建议.     

宁夏吸收性气溶胶时空分布及其影响因素研究

基于2008~2017a每天的OMI Level-2数据产品，对宁夏回族自治区吸收性气溶胶指数（UVAI）时空分布特征进行了研究，并对其环境因子（自然与人类活动）进行了相关性分析及冗余分析.结果表明：宁夏回族自治区近10a UVAI空间格局为西北向东南区域逐步递减，UVAI高值区域一直分布在中卫市全境及吴忠市、银川市和石嘴山市的大部分区域.每年的UVAI月变化均呈现“V”型，四季变化特征为冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季，2013a是UVAI由低值向高值突变的年份，2017年UVAI达到十年最高值.结合Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验结果：季节变化趋势为春季无显著减少，夏季无显著增加，秋季极显著增加，冬季表现为显著增加和极显著增加；年际变化趋势表现为逐年增加，且5市UVAI增加程度不同.UVAI空间变化稳定性呈现由中卫市向南北两边逐渐降低，高低差异显著的分布格局，变异系数区间为0.293~0.442.影响因素中，温度对气溶胶气团存活时间影响最大，能源消耗结构，产业总值及第二产业（工业、建筑业）对气溶胶的生成具有重要影响，降水的影响次之.平均风速、最大风速对宁夏回族自治区高空中气溶胶气团的停留时间表现为较大的负相关.     

基于卫星观测的中三角地区吸收性气溶胶的时空演化解析

基于臭氧检测仪（Ozone Monitoring Instrument,OMI）的遥感数据,利用ArcGIS10.2对2005—2020年中三角地区（湖北省、湖南省、江西省）紫外吸收性气溶胶指数（Ultraviolet Aerosol Index,UVAI）的时空变化进行分析,结合气溶胶颗粒物（PM_2.5、PM₁₀）和气态污染物（CO）数据,利用HYSPLIT（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model）方法研究主要污染城市气溶胶颗粒物的来源与传输路径,通过核密度估计法、相关性分析、聚类分析,研究其影响因素.结果表明：①在空间分布上,中三角地区吸收性气溶胶的高值区集中在襄阳市北部、孝感市 东部、武汉市西部;在时间分布上,2008年UVAI最低,2014年达到最大值;季节分布具有明显变化,2005—2020年吸收性气溶胶指数季均值为冬季＞春季＞秋季＞夏季.②UVAI与人口增长率、第二产业产值占总产值的比重呈正相关性,与节能环保预算支出呈显著负相关（p<0.05）. 不同的土地利用方式也是影响吸收性气溶胶空间分布的原因：UVAI低值分布地区的林地密度较高,而城乡、工矿、居民用地密度高的地区 吸收性气溶胶指数均较高.③结合气流输送情况与PM_2.5、PM₁₀、CO数据可知,来自湖北省武汉市与麻城市交界的近距离气流携带的气溶胶 颗粒物（PM_2.5、PM₁₀）及远距离气流所携带的碳质污染物（CO）,会对中三角地区吸收性气溶胶产生影响.④以襄阳市、武汉市为受点城市,对其进行潜在源贡献因子分析（PSCF）：2020年襄阳市冬季UVAI的潜在源区主要集中在河南省南部与湖北省东北部地区;2020年武汉市冬季UVAI的潜在源贡献因子（WPSCF）高值区主要分布在湖北省东部、江西省西北部、湖南省东北部.     

华中地区吸收性气溶胶时空分布特征及类型研究

利用2005-2019年OMI-OMAERUV L2气溶胶数据集，研究了近15年华中地区吸收性气溶胶指数（UVAI）的时空分布特征和主导气溶胶类型，探究下垫面变化和人为及气象因素的影响.结果表明：1在时间分布上，华中地区UVAI的年际变化整体呈波动上升趋势；2005-2008年UVAI波动下降，2009-2013年逐年增加并于2013年达到近15年来的最高值（0.767），2014-2019年逐年下降.2在空间分布上，UVAI整体由华中南部向北部递增，豫东平原、南阳盆地及武汉、长沙附近的城市群为高值区；UVAI的稳定性整体呈现“北低-南次之-中部高”的分布格局.3从季节变化来看，冬>春>秋>夏，冬季大部分区域由高值覆盖，夏季全境低值；气温、降水和UVAI均呈显著负相关；结合风场和压场进一步分析发现，加强源、较差的大气扩散条件和弱降水使冬季呈现大范围高值，夏季充沛雨水的冲刷作用叠加良好的大气扩散条件使得UVAI在夏季全境低值；气温、降水和大气扩散条件是导致UVAI呈明显季节性变化的重要环境因子.4一氧化碳指数（COI）与UVAI的季均和年均空间分布一致且随季节同步变化，冬季UVAI高值区域的COI值>2.8；华中地区的吸收性气溶胶为碳质主导.52005-2018年林地、湿地和水域面积分别增长21.1%、67.9%、2.3%，扩大了环境容量，提高了污染物的代谢速度；城市及建设用地面积增长14.3%，致使该类排放源逐年加强；UVAI与人口增长率和第一、二产业的增加值均呈显著正相关，结合大气排放清单分析，工业源、居民源、农业源为人为因素中的主导因素.     

西北四省吸收性气溶胶时空动态分布及其影响因素

利用OMAERUV数据日产品,对西北四省（陕西省、甘肃省、青海省和宁夏回族自治区）2005—2019年紫外吸收性气溶胶指数（Ultraviolet Aerosol Index,UVAI）数据进行提取及分析,探讨其时空变化特征及影响因素.结果表明：在时间变化上,西北四省UVAI值呈波动上升的变化趋势;季节方面,UVAI均值大小为：冬季>春季>秋季>夏季,四季变化规律基本同步;从空间上看,UVAI值呈由西北向东南逐步递减的空间分布,UVAI的高值区分布在格尔木市、酒泉市、张掖市及临近区域;UVAI值稳定性存在显著的空间差异,整体呈现东西两端集聚、中部分散、高低差异显著的分布格局.自然因素中,UVAI值与气温、降水均呈显著负相关,但受地形、风向的影响显著,西部与西北部气流是吸收性气溶胶输送的主要路径.人为因素中,不同产业间与UVAI存在显著的正相关性,另外,UVAI值与机动车保有量、工业废气排放量也呈显著正相关,表明机动车尾气排放量与工业废气排放量也对吸收性气溶胶具有重要贡献.通过后向轨迹追踪发现,该区域西北和西部气流是UVAI外来输送的最主要路径.     

长三角地区吸收性气溶胶时空分布特征

利用2008～2017年OMI/Aura OMAERUV L2气溶胶数据集,研究了近10年长三角地区吸收性气溶胶的时空分布特征.结果表明:①在时间分布上,长三角地区气溶胶光学厚度(AOD)与吸收性气溶胶光学厚度(AAOD)的年际变化趋势一致,均为先升后降,于2011年达最高值,分别为0. 702和0. 056.月际变化显示AAOD高值多发生在1、3和6月,11月到次年1月明显增加.②在空间分布上,长三角地区AAOD呈北高南低分布,AOD与AAOD分布相似,AAOD 0. 05的高值区主要集中在安徽北部、江苏北部以及南京、杭州和金华等地区. AAOD与AOD季节空间分布均为春冬高,秋季较低,但二者不同的是,夏季AOD很大,AAOD却很小.长三角地区AAOD和AOD的年均空间分布与黑碳贡献量一致.     

粤港澳大湾区吸收性气溶胶的解析

为了解粤港澳（Guangdong-Hong Kong-Macao,GHM）大湾区气溶胶污染现状,基于OMAERUV日产品数据,对粤港澳大湾区2008~2019年吸收性气溶胶指数（ultraviolet aerosol index,UVAI）的时空分布、未来趋势变化和潜在源区进行了分析,并对其影响因素进行了探讨.结果表明,GHM大湾区年时间序列上UVAI呈现出下降的趋势,年均下降为2.3%;月时间序列上从春季开始呈现倒"V"形,季节特征春季最高,冬、秋次之,夏季最低;空间上呈现中部区域一直属于高值区,12年年均UVAI高达0.35;UVAI分布在时间序列主要表现为可持续,有82.69%的区域在未来UVAI将呈现下降的趋势;GHM大湾区外部潜在源主要是东部工业产生的碳质源和海洋带来的生物源;UVAI潜在源区春季以碳质源和生物质源为主,夏季以生物质气溶胶源为主,秋季以碳质源占比最大,冬季沙尘性质气溶胶源有所增加;通过相关性分析,气溶胶和PM_2.5之间是相互依附的关系,工业生产活动是大气气溶胶的重要组成部分,降水可以降低大气中因工业生成所产生的气溶胶含量,第二产业活动在气温升高的情况下会加快气溶胶的生成.     

我国西南地区吸收性气溶胶时空分布

利用2006~2017年的MERRA-2再分析数据、CALIPSO卫星反演数据以及欧洲中心（ECMWF）提供的ERA5再分析资料研究了西南地区吸收性气溶胶的时间变化趋势及空间分布特征.结果表明2006~2017年吸收性气溶胶四川盆地与云南南部整体呈下降趋势,同时存在季节性差异.CALIPSO反演的烟尘气溶胶（主要由强吸收性的碳质气溶胶组成）的三维时空分布及演变趋势表明,云贵高原的黑碳气溶胶消光系数最大,四川盆地次之;从高度分布上来看,黑碳气溶胶在青藏高原的夏季能够被抬升至8~10km（海平面高度以上）左右,而云贵高原黑碳气溶胶主要分布在2~4km左右,四川盆地则集中在1~3km左右.     

基于MODIS的长三角地区气溶胶时空变化规律及其气象解释

基于2008—2017年的MODIS气溶胶光学厚度(AOD)数据、实测气象观测数据,探究了长三角地区的AOD时空分布规律,并分析了AOD与多个气象要素的相关性,以对AOD的时空变化作出合理的气象解释。结果表明:1)从时间分布来看,长三角地区年均AOD呈周期性波动变化趋势,2011年出现峰值0.83,2014年AOD开始迅速下降,至2017年达到最低,较2014年相比下降22.8%,这与政府实施的固体颗粒物控制排放政策有关;每年夏季(6,7月)AOD出现最大值,这主要是海洋上大量的海盐气溶胶颗粒和水汽扩散到内陆地区造成的。2)从空间分布来看,长三角AOD高值区均分布在江苏南部以及徐州一带,2014年以来AOD高值范围逐步缩小;浙江地区AOD明显低于苏沪地区,这与浙江地势高起伏较大密切相关。3)从相关性方面来看,AOD变化与气温、相对湿度变化之间呈较好的正相关性,而与风速的相关性较复杂,这可能受风向的不确定影响;夏季气温高、湿度大,因此出现大范围的AOD高值区;冬季气温低、空气中水汽含量低,固体颗粒物对于AOD贡献率较大,因此冬季AOD变化能够在一定程度上反映空气污染状况。该研究结果可为长三角地区气溶胶评估、空气质量归因分析、空气质量改善等相关研究提供参考。     

基于OMI数据的兰州地区对流层甲醛时空变化研究

基于OMHCHO遥感数据产品,对兰州地区2006—2016年对流层甲醛柱浓度的时空分布进行了分析,并对与其排放相关的因素进行了探讨,结果表明:2006—2016年对流层甲醛柱浓度整体呈上升趋势,其中2006—2011年甲醛柱浓度增加迅速,最大增长率为21.0%,2012—2016年甲醛柱浓度平缓波动上升,11年中年均增长率为5.4%;空间上甲醛柱浓度整体呈现由兰州市区西部及与其相邻的永登县部分区域向周边区域递增的趋势,2006—2011年表现为浓度级的增加和区域的扩大,2012—2015年浓度级及其区域基本不变,2016年在东南部出现高值甲醛柱浓度区;每年的最高值出现在6—8月份,11年中最大的柱浓度值出现在2011年的7月份,最低值基本出现在2—4月份,11年中最低的柱浓度值出现在2006年的2月份;四季对流层甲醛柱浓度水平为:夏季冬季秋季春季;影响因素中气温和风向对大气中甲醛的生成和分布有着促进作用,兰州地区生产总值及各产业增加值,尤其是工业产值和机动车保有量的增加,与甲醛柱浓度升高密切相关,这些人为因素是对流层中甲醛柱浓度变化的主要原因.     

近十年中国陆地AOD时空分布及与城市化的关系研究

选取2008—2017年MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectrometer) Aqua C006气溶胶产品数据,分析近10年中国陆地气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)时间序列变化规律、空间格局分布特征,同时比较了"三区十群"区域内外的AOD变化差异.同时,通过DMSP/OLS(Defense Meteorological Satellite System/Operational Linescan System)夜间灯光产品与AOD关系研究分析,以反映城市化进程中人类活动对AOD时空分布的影响.结果表明:①中国陆地AOD多年平均、季节分布特征符合"胡焕庸线".在时间尺度上,2008—2017年中国陆地AOD年际变化范围是0.279～0.368,整体呈现下降趋势且变化幅度较小;在空间分布上,2008—2017年高值区为京津冀地区、华中地区、长三角地区、珠三角地区及塔里木盆地,低值区为青藏高原、云贵高原、内蒙古高原等;AOD时空分布呈较强的季节性,春季AOD最高,秋季最低.②中国区域的夜间灯光图与AOD时空分布具有较好的一致性,也符合"胡焕庸线".人口稠密、城市化较快的东部地区出现大片光带,快速发展的城市光斑覆盖明显.2008—2013年间,城市亮度范围有一定程度的扩大,说明人类经济生产活动增加明显.③2010—2013年省级行政区的DMSP/OLS夜间灯光与其AOD表现为显著正相关,二者幂函数拟合度R~2分别为0.8036、0.8263、0.7701、0.8277、0.8331.DMSP/OLS夜间灯光与AOD呈显著正相关,说明城市化发展水平对气溶胶分布的影响作用显著.     

基于AERONET的中国地区典型站点气溶胶类型变化特征

基于AERONET网站中多个站点2006~2018年的观测数据,利用气溶胶光学厚度和气溶胶相对光学厚度,对中国华北北京、华东太湖、华南香港、西北SACOL多个站点的气溶胶进行分类,研究了中国地区典型站点气溶胶类型的时空变化特征.结果表明,我国华北、华南、华东区域站点以大陆型和城市工业型气溶胶为主,西北区域站点以大陆型气溶胶为主.气溶胶类型占比存在明显的年际变化,我国华北、华东区域站点大陆型气溶胶占比总体呈上升趋势,次大陆型溶胶占比呈下降趋势,其中华东区域站点年际变化较为突出,大陆型气溶胶占比年均上升2.78%,城市工业型气溶胶占比年均下降1.86%;华南区域站点大陆型气溶胶占比年均上升0.78%,且城市工业型气溶胶占比年均下降0.66%;而西北区域作为沙尘的主要源区,沙尘气溶胶变化最为显著,占比年均上升0.51%.我国不同区域气溶胶类型季节变化差异较大,春季华北、华东、西北区域均出现沙尘气溶胶,且西北区域尤为突出（占比19%）;华北区域城市工业型和大陆型气溶胶占比分别在夏、冬两季出现大值,华东区域城市工业型气溶胶在夏、秋两季占比较高,华南区域城市工业型气溶胶在春季占比最多（57%）,西北区域大陆型气溶胶在夏、秋两季占比高达83%.     

长江三角洲近10年甲醛柱浓度变化及影响因素

基于Aura-OMI HCHO数据产品,解译并分析了2008~2017年长江三角洲（以下简称长三角）地区甲醛柱浓度的数量分布、动态规律和影响因素.结果显示：10年甲醛柱量均值为14.16×10¹⁵molec/cm²、最大值15.41×10¹⁵molec/cm²、最小值1².²7×10¹⁵molec/cm²、最大增速17.8%、平均增速0.17%、最大降速15.95%.时间上,10年来甲醛浓度呈波动上升的态势,以四级、三级和五级的变化为主,夏季最高,春秋次之,冬季最小,春夏秋冬四季的分担率分别是25.96%、34.28%、22.00%、17.76%.空间上,浓度整体从中部向两侧递减,沿海地区最低,高值区由西北向东南逐渐转移扩大.影响长江三角洲甲醛柱浓度变化的主要因素为自然因素和人为因素,自然因素以气温和降水为主,人为因素以能源消费总量、第二产业、第三产业、生产总值及家具和建房装修材料为主.长三角和京津冀的时空演化及影响因素有相同之处,也有不同之处.     

2006-2017年四川盆地MODIS气溶胶光学厚度时空变化特征

四川盆地地形复杂、气候特殊,是我国颗粒物污染高发地.为探究四川盆地气溶胶分布和周期变化特征,深入认识气溶胶污染特性及其气候效应,结合卫星遥感探测方法,利用2006-2017年MODIS C006 3 km AOD（气溶胶光学厚度）产品,分析了四川盆地AOD的时空特征.结果表明:①MODIS AOD（MODIS数据反演的气溶胶光学厚度）与太阳光度计CE318观测的AOD、ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）线性相关系数分别为0.78、0.77、0.75,表明MODIS C006 3 km AOD产品适用于四川盆地颗粒物污染研究.②四川盆地AOD平均值范围为0.1~1.3,其中,成都平原和四川盆地东南部地区是AOD高值（AOD值>1.0）中心,四川盆地周边高海拔区AOD均小于0.3.③2006-2017年AOD年均值范围为0~2.5,整体呈"倒N型"曲线下降,其峰值和谷值分别出现在2013年和2017年;2013年AOD大于1.0的区域占四川盆地的34.1%,是12 a中颗粒物污染最重的一年;2017年AOD小于0.3的面积占57.1%.④AOD季节性变化呈春季最大、夏季次之、秋季最小的特征.⑤AOD月变化呈"双峰型"波动特征,AOD月均值范围为0~2.5,其中,2-5月AOD月均值均大于0.7,8月AOD月均值为0.6,11-12月AOD月均值均小于0.5.研究显示,四川盆地颗粒物污染防治应以成都平原城市群和四川省南部城市群为主,应重点控制细颗粒物排放,合理安排工业企业的周期性生产强度.