香港及珠三角地区MODIS高分辨率气溶胶光学厚度的反演

为了有效解决地区性和城市范围内的气溶胶分布并反演陆地上气溶胶的性质,一种针对中分辨率成像光谱辐射计(MODIS)的气溶胶反演新算法应运而生.本文首先通过改良的最小反射率技术(MRT)来确定季节性的地表反射率和利用瑞利通道辐射率中解析出大气上气溶胶的反射率来估计气溶胶的反射系数.结果表明,MRT地表反射率的图像和MODIS地表反射系数的产品(MOD09)有很好的契合度.两者的相关系数高达0.9.此外,考虑到不同气溶胶的光学性质和太阳观测组合对计算辐射传输的影响,本研究还制定了全面广泛的差算表(LUT).由此产生的卫星500m分辨率的气溶胶光学厚度(AOT)和香港太阳光度计(AERONET)及MicrotopsⅡ观测资料的相关系数r分别为0.96和0.87(相伴概率值P<0.0001).该研究证明了城区高分辨率气溶胶反演的可行性,还能帮助研究气溶胶的分布和城区大气瞬态污染的影响.此外,MODIS 500m分辨率的气溶胶光学厚度图像还可用于研究跨境气溶胶,使定位珠江三角洲区域污染源变得可行.     

降雨过程后北京城区PM2.5日时空变化研究

随着人类环境意识的增强,人们对城市雾霾天气的忧虑与日俱增,PM2.5的时空变化和对人体健康的影响已成为关注的焦点。以往的研究多集中在不同季节或年际的变化,本文通过统计环保局发布的位于北京城区13个逐时浓度监测点降雨前后PM2.5质量浓度,并在城区布设14个采样点昼夜连续监测一次降雨后72 h内PM2.5质量浓度变化情况,研究北京市城区降雨后PM2.5日变化规律及空间分布特征,由此分析降雨对PM2.5日变化规律的影响。同时对比PM2.5与同步气象数据（温度、相对湿度）和交通数据（车辆量、车速）最值频率分布情况,进而对PM2.5日变化特征进行成因分析。随后利用GIS空间分析方法,分析了PM2.5的日空间分布特征。结果表明,降雨对颗粒物的去除作用明显,一次降雨可使PM2.5质量浓度平均下降56.3%。雨后72 h内PM2.5质量浓度均小于60μg·m-3,降雨后1 h内PM2.5质量浓度处于稳定状态,在随后的12 h内PM2.5浓度值都处于下降状态。降雨过程只降低PM2.5的质量浓度值,并不影响其日变化规律。PM2.5的日变化规律以19时为界,表现出明显的昼夜差异。白天的变化规律呈现凹型,夜间的变化规律呈现拱型。PM2.5质量浓度峰值多出现在23时或0时,谷值多出现在下午15时,该特征受气象因素影响较大,受交通源的影响作用不明显。早高峰期间,PM2.5质量浓度变化主要受交通源的影响;晚高峰期间,交通源和气象因素共同影响PM2.5质量浓度。研究区PM2.5日空间分布特征同样存在明显的昼夜差异。白天PM2.5空间分布特征为南部高北部低;PM2.5在夜间的空间分布特征则多表现为四周高、中心低,三环外围区域多为高值区。     

北方冬小麦主产区的高产与稳产关联性及其影响因素

冬小麦产量高低及稳定性对于保障我国粮食安全同等重要。鉴于北方冬小麦主产区受气候变化的负面影响显著,有必要从高产—稳产关联特征入手,探究全面提升冬小麦产量及稳定性的途径。基于598个县1985—2014年的单产数据,分析了冬小麦高产与稳产关联性时空分异特征,并结合气象、物候观测、农业生产要素等数据,应用无序多分类Logistic模型揭示了冬小麦高产—稳产关联特征的影响因素。主要结论为：（1）冬小麦产量随时间不断提高的同时稳定性也增强,高产性和稳产性均呈东北向西南降低的特征。（2）冬小麦高产与稳产、低产与不稳产密切关联,在研究区占据主导地位,且这两种关联类型的分布区域相对稳定,空间聚集性强。（3）灌溉条件是促进冬小麦高产—稳产的关键因素,影响随时间逐渐增强;具备灌溉条件的情况下,研究区的光温水等气象条件均比较适合冬小麦生产,但不同物候期气象要素的波动对高产和稳产均有负向影响。研究结果可为划定冬小麦优质产区和制定气候变化应对策略提供依据。     

全球定位系统和常规仪器远距离边坡监测及预报系统的应用

介绍了最近由香港理工大学开发的边坡自动化监测系统,阐述了该监测系统在实际边坡的监测中的有关问题。监测结果表明,该系统使用方便,工作稳定可靠,可实时监测到边坡的一些重要参数,进而用来预测边坡的稳定状况。     

交通与气象因子对不同粒径大气颗粒物的影响机制研究

为了研究北京市气象因子与车流量、车速等交通因子对PM2.5、PM10浓度水平的影响,在市区三环主路及居民区选取了28个采样点,采集滞尘量,PM2.5、PM10浓度、车速、车流量、温度、湿度、风速等数据.通过3个月的滞尘质量分析,得出交通源对空气质量的影响是显著的,其中三环主道路两侧采样点和远离交通源对照点滞尘均值分别为0.284 g和0.016 g.再由道路口与居民区对比实验(局部实验)得出,居民区采样点测得的PM2.5和PM10浓度均低于道路口颗粒物浓度,差值均值分别为101 074 n·(cf)-1和15 386 n·(cf)-1,同时PM2.5白天浓度一般低于夜间.最后结合最佳子集预测模型分析得出,PM2.5和PM10受到湿度和温度的影响最大,车速、车流量、风速次之,其中车速、车流量、低风速对颗粒物PM2.5的影响比对PM10的影响更为显著.     

北京城区交通边缘带土壤重金属污染研究

以北京市城区五环内为研究区域,共采集34个土壤样品,采样点皆位于市区主道路两侧,测定了Cd、Cu、Zn、Pb、V、Mn、Ti、Al和Fe 9种金属元素含量,由地积累指数污染评价分析表明北京城区主道路土壤环境总体处于轻度污染。土样中Cd、Cu、Zn、Pb、V和Mn含量均值为1.28、26.45、79.7、32.86、79.11、531.4 mg/kg,Ti、Al和Fe均值为3.76、56.59和21.78μg/kg。其中Cd污染最为严重,超过背景值10.67倍,重金属的污染程度由强至弱依次为Cd>Cu>Pb>Zn>V>Mn。通过GIS空间插值和缓冲区分析表明,二环、三环和四环的外侧影响范围分别为0.3、0.36、0.32 km,其中三环和四环主道路相比于二环更能影响重金属浓度的分布。     

北京城区大气颗粒物与地表土壤金属元素空间关联分析

为研究北京市区大气降尘金属来源及其与表层土壤的关系,在北京市区五环内的典型地段采集落尘与土壤样品。研究中使用电感耦合等离子体原子光谱仪(ICP-AES)测定了9种金属元素Cd、Cu、Zn、Fe、Pb、V、Ti、Mn、Al的质量分数。结果显示,降尘和土壤中Al、Fe两种元素所占比例最大,质量分数分别为16144.8、12881.9μg· g-1和21400.9、815712.2μg· g-1。其次降尘中Zn、Ti和土壤中Ti、Mn居第二位。随后基于灰度关联法对大气降尘与表层土壤的金属元素关系分析可知,大气降尘与表层土壤是高度关联的,关联值均介于0.92~0.95之间,二者间关联较为紧密。其中在空气降尘对表层土壤的影响研究中分析得出,空气降尘对表层土壤的影响与采样点的空间位置变化相关性不强,与风向、风速等自然环境因素的关联度较大。在表层土壤对空气降尘的影响研究中分析得出,表层土壤对空气降尘的影响度随采样点环境变化较大,尤其是北京南站。最后,通过对降尘金属元素进行因子分析得出,第一因子Z1同时与Pb、V、Ti、Mn、Al、Fe、Cu、Cd等元素有较大关系;第二个因子Z2与Cd、Cu等元素有较大的相关性;第三个因子Z3与Zn、Fe等元素有较大相关性,与其它7种元素的相关性不明显。前三因子 Z1、Z2、Z3方差累积贡献率可达97.2%,由此可知,降尘来源主要与风引起的地面扬尘,与塑料制品的焚烧,冶金、化工等工业影响及轮胎磨损有关。