基于遥感与地理探测器的长江三角洲空气污染风险因子分析

大气颗粒物是目前主要的大气污染物,卫星遥感反演气溶胶光学厚度(AOD)数据可弥补大气颗粒物地面观测站点空间覆盖的不足。以长江三角洲16个主要城市为研究区域,将Terra和Aqua两颗卫星MODIS传感器2013年的AOD产品,经过垂直订正和湿度订正转换成近地面气溶胶消光系数,以此反映该地区的空气污染情况。基于地理探测器方法,定量地分析长江三角洲地区空气污染的主要风险因子以及各因子的影响强度。空气污染风险因子包括GDP、人口、坡度、土地覆盖类型、平均气温、平均降水量和平均风速。结果表明:长江三角洲地区的空气污染分布呈现北高南低的特征;气象类要素对空气污染的空间分布影响显著,其中降水量的影响最大;各个风险因子对空气污染分布的影响有明显的交互增强作用。     

枣庄电网日负荷与气象因素的关系及其预测

利用枣庄市2005-2012年逐日的供电负荷资料与气象要素资料,分析了枣庄的供电负荷特性,并分析了分离出的气象负荷和各气象要素的关系。结果表明:枣庄平均每天的18时是用电负荷的顶峰,深夜23点为用电量的谷底。每年12月份用电量为峰值,7、8两月为次峰值,2月为谷值。气温与气象负荷的相关性最好,相对湿度与气象负荷的相关性要好于降水量;相关性最好的月份均为7、8月份。最后建立了负荷预测模型,取得了比较满意的预测效果。     

2008年低温雨雪冰冻对武汉城市公共交通的影响评估

为了对2008年低温雨雪期间气象条件对城市交通运输的影响给出定量评估,运用天气分析及统计学方法,分析了低温雨雪冰冻期间武汉市主要气候特征,利用2008年初持续低温雨雪期间武汉城市公共交通线路（包括公交车、轮渡、汽渡）逐日停运数据,定义了持续低温雨雪冰冻过程城市公共交通影响度,通过统计分析,找到了关键气象因子、关键期和低温临界指标,建立了气象评估模型。结果表明：在持续低温雨雪冰冻过程中,初发时期是公共交通影响的关键时期之一,影响度与积雪深度关系最密切,在公交车、轮渡、汽渡3种交通工具中,公交车影响度与气象要素的相关最密切,对武汉城市公交车造成明显影响的临界气温是17℃。该结论在实际的气象灾害评估业务工作中进行了运用,效果良好     

基于DCCA方法的成都市市区与周边城镇大气污染长程相关性分析

利用2008年1月～2012年12月期间成都市市区与其周边14个城镇的逐日空气污染指数（API）数据,采用去趋势互相关分析法（DCCA分析）研究区域城市间大气污染的相关性及其随时间演变规律。结果表明:成都市区与其周边城镇大气污染的空气污染存在一定程度的相关性,并且在不同的月份,相关性会随之发生变化。这种相关性具有长期持续特征,具体表现为在一定的时间尺度上成都市区与其周边城镇大气污染的相关性随时间的变化并不遵循经典的马尔可夫过程,即不随时间呈现指数快速衰减,而是以幂律形式随时间缓慢衰减。进一步,结合不同月份间区域大气平均流场的分布特征,探讨了DCCA分析结果的科学性。研究结果说明,在特定地理环境和气象条件控制下,成都市及其周边城市之间已经存在明显的相互输送和耦合作用,成都地区大气污染已由局地性污染转变为区域性大气污染。城市间污染物输送的长期相关影响机制极有可能在特定月份加重成都市区的空气污染状况,这在成都市区及其周边城镇的规划建设中必须加以特别重视     

气象因子与地理因子对长江三峡库区雾的影响

为研究长江三峡库区气象因子与地理因子对雾情(能见度)的影响程度,定量描述以厘定影响雾发生的主要气象因子和地理因子,为能见度监测预报提供科学依据。选用2011~2012年长江三峡航道湖北宜昌至重庆宜宾段29个人工观测雾情台站资料和12个能见度观测仪资料,首先采用判别分析法寻找不同月份对雾情等级影响较大的气象因子,进一步采用通径分析法对量化的雾情资料分析地形地貌及气象因子对其的直接、间接影响程度。结果表明:常规气象要素对判断站点中雾和大雾的符合率在50%以上。风速、温度和湿度是影响秋末和冬季雾情等级的最主要气象因子。气象要素中的1 000 hPa湿度对能见度值的直接作用最大,通径系数为-0.518 2,而地理要素中山体与河面的落差对雾的滋生有间接作用。     

秦岭-淮河南北高温高湿天气时空演变分析

基于1960~2017年秦岭-淮河196个气象站点逐日最高温、最低温、相对湿度数据,以表观温度指数为基础,采用极点对称模态分解（ESMD）及专用气象要素空间插值软件ANUSPLIN,对秦岭-淮河南北高温高湿天气时空变化特征进行分析,进而利用小波相干方法探讨该区高温高湿天气与赤道东太平洋海温异常的多时间尺度响应关系。结果表明：(1) 以20世纪80年代中期及2010年为时间节点,秦岭-淮河以北及秦巴山区高温高湿天气日数呈“下降-缓慢上升-快速上升”阶段性变化特征,秦岭-淮河以南及淮河平原呈“下降-缓慢上升-下降”趋势;(2) 秦岭-淮河南北高温高湿天气呈“东多西少、南多北少”的空间分布特征,且影响范围向北扩大;(3)赤道东太平洋东部地区海温异常对秦岭-淮河南北各区高温高湿天气的影响比西部地区更显著且长时间周期尺度比短时间周期尺度更稳定。     

气候变暖背景下安徽省月NDVI动态变化研究

地表植被覆盖时空动态变化能很好地反映气候变化.基于2000～2016年MODIS NDVI逐月数据及同期内格点降水和气温数据,探讨了安徽省NDVI时空变化及其与气象因子的关系,结果表明:(1)安徽省NDVI呈显著增加的趋势,全省平均增速为5.7～ 11.3×10-3/a,其中,旱地增长较快,阔叶林和灌丛增长较缓.时间上,除水田外,10月至翌年3月具有显著增加趋势,6～9月增加趋势不明显.空间上,皖南山区、江淮之间大别山区和淮北平原增长较快;(2)各种植被类型月均NDVI与气温或降水具有相关性.且NDVI均为与前一个月的气温或降水相关性最高的时滞特点;(3)像元尺度NDVI与气温的偏相关系数较大,其中正相关达到0.01显著性水平的面积占92.2％.而与降水的偏相关性较小,其中正相关达到0.01显著性水平的面积仅占8.2％.月尺度NDVI的驱动类型分析结果表明,气温驱动型占75.0％,降水气温共同驱动型占15.3％.研究结果可为全球变暖背景下区域生态系统管理和保护提供理论参考.     

1971~2003年三峡库区诱发滑坡的临界降水阈值初探

滑坡、崩塌和泥石流是三峡库区的三大主要地质灾害类型,其中滑坡所占比例最大。强降水、连阴雨等气象因素是诱发滑坡、泥石流等地质灾害的重要因子。利用三峡库区及其周边地区蓄水前常规气象站1971~2003年逐日降水资料和库区有完整记录的滑坡个例资料分析了滑坡灾害与发生前各个时段降雨的强度、持续时间、总量等之间的关系,初步确定不同保证率下诱发三峡库区滑坡灾害发生的临界降水量值,为开展三峡库区滑坡灾害气象监测预警提供科学依据     

中国省域碳排放及其驱动因子的时空异质性研究

本文选取30省(自治区、直辖市)行政单位作为基本空间单元,依据2003-2010年中国统计年鉴和中国能源统计年鉴数据,采用探索性空间分析(ESDA)方法和地理加权回归模型(GWR),分析八年间碳排放影响因素及其影响程度的时空分布,揭示我国碳排放的区域差异及其驱动因子的时空异质性。研究结果表明:在2003-2010年间,碳减排潜力相对较大区域主要集中在中东部地区,并有向四周扩展的趋势;全国省域碳排放存在较为显著的空间正相关性,且相关性的总体趋势呈现出先上升后下降的空间格局,表明在碳减排的进程中,全国碳排放量的总体空间差异在逐步缩小;碳排放的驱动因子存在明显的时空异质性,如GDP驱动因子在不同省域影响程度不同,而且2006年的GDP驱动因子的回归系数普遍高于2003年,人口影响因子也存在省域的异质性,2010年人口回归系数高于2003年;GDP对碳排放的影响最为显著,影响显著的区域从2003年西部转移到中东部,2010年又移回西部,这进一步说明碳减排与经济增长的复杂关系,意味着碳减排和经济发展并重需要优化经济发展方式,提高能源利用效率。     

嘉陵江流域降水集中度的时空变异与驱动因素研究

降水的集中分布是引发洪涝灾害和河流高含沙事件的主要因素,对降水集中度时空变异规律的认识及其主要驱动因素的辨析可为区域水资源管理和灾害预警提供依据.以长江上游最大的产沙支流嘉陵江流域为研究区,基于流域内19个气象站点1954～2018年的逐日降水数据,计算年平均降水集中度(ACI)和长期降水集中度(LCI)指数,采用Mann-Kendall趋势检验法、Sen's slope坡度检验法和反距离权重插值法分析降水集中度指数的时空变异规律,基于相关性分析和随机森林算法探讨其主要驱动因素.结果 表明:(1)嘉陵江流域的ACI和LCI值在空间上均呈现北低南高的分布格局,东南部人口密集区降水集中度大,极端降水事件发生的可能性大;而西北部山区降水集中度较小,降水较均匀,发生极端降水的可能性较小.(2)研究期间降水集中度的数值变化范围为0.53～0.83,变幅较大;19个气象站点中,15个站点降水集中度呈现上升趋势(其中8个为显著上升),4个站点呈现下降趋势(其中2个为不显著下降),各站点的趋势性差异亦与地形、气候因素密切相关.(3)通过相关性分析发现,降水集中度与流域高程具有显著的负相关关系(p＜0.01);基于随机森林算法的重要性分析结果表明,对嘉陵江流域内降水集中度影响最大的气候因子为太阳黑子指数SS,重要性为17.24％～20.25％,其次为ENSO指数(MEI和SOI).     

经验正交函数方法和TRMM数据对长江流域降水模式与极端水文过程的研究

气候变化加剧了极端天气和水文事件的发生,降水是区域干旱与洪水事件最直接驱动因素。以TRMM/PR月累积降水反演遥感数据为基础,利用经验正交函数EOF（Empirical Orthogonal Function）方法对长江流域降水时空变化模式进行提取,并对比分析了主要模式振幅强弱与极端水文事件的对应关系。结果表明在流域尺度上EOF方法及TRMM/PR数据可以较好地识别降水主要模式,通过时空尺度变换成功揭示主要降水模式强弱与流域极端水文事件的对应关系。鉴于日益丰富的巨量水文气象时空数据,EOF方法在模式提取、水文模拟、极端事件预估及灾害适应性研究等方面具有应用潜力     

嘉陵江流域极端降水变化及其对水文过程影响的初步研究

以嘉陵江流域为研究区,利用流域1961~2010年实测逐日降水数据和北碚水文站逐日流量数据,对流域典型极端降水指标和水文指标进行了时空演变分析,并探讨了流域不同空间区域的降水与水文过程的相关关系。研究表明,嘉陵江流域北碚水文站流量与流域不同区域降水具有良好的相关性,典型极端水文指标与极端降水指标的变化趋势基本一致。1961~2010年,在嘉陵江流域年降水量和北碚水文站年平均流量均呈现减少的背景下,流域内表征暴雨事件的极端降水指标和表征洪水过程的极端水文指标以减少趋势为主,而表征干旱事件及低水过程的极端降水与水文指标则呈一定的增加趋势,特别是年内无雨日数显著增加。     

长江中游城市群太阳辐射长期变化特征及其与气象要素的关系研究

基于长江中游5个气象辐射站点1961年以来的每日太阳辐射成分及其他气象观测数据,应用线性回归、相关分析、Pettitt突变检验等方法,探讨了近半世纪以来长江中游城市群太阳辐射的变化特征,指明地面接收太阳辐射的突变年份,并分析了太阳辐射与相关气象要素的关系。结果表明:近53年来长江中游地面接收太阳总辐射呈现先下降("变暗")、后上升("变亮")的趋势,该区域的辐射变化与全球范围内的"变暗"及"变亮"的变化趋势是一致的。日照时数与太阳辐射呈现较为显著的正相关性,相关系数r为0.63;而降水量则与太阳辐射呈现负相关性,相关系数r为–0.41。太阳辐射的这种突变变化也直接导致了气温的变化,在"变暗"阶段,太阳辐射与最高气温、气温日较差呈现出显著的正相关性,相关系数分别达到0.61和0.82,但其与最低气温、平均气温的相关性则不显著;在"变亮"阶段,太阳辐射与最高气温、气温日较差、平均气温呈现出正相关性,相关系数分别为0.56、0.62以及0.46,但其与最低气温的相关性则不显著。     

中国城市土地绿色利用效率测度及其时空演变特征北大核心CSCDCSSCI

基于非期望产出超效率SBM模型,对我国283座地级及以上城市2003—2017年土地绿色利用效率进行测度,在此基础上,综合运用非参数核密度估计和探索性空间数据分析方法,从时空二维视角对我国城市土地绿色利用效率时序动态演进规律和空间格局演变特征进行刻画和识别。实证结果显示:①在研究期内我国城市土地绿色利用效率整体呈上升趋势,平均效率值由2003年的0.481提升到2017年的0.489,有效决策单元数量由20座城增加到24座城。高效率和有效决策单元城市2003年多位于东部沿海地区,2017年多位于中西部内陆地区。②在研究期内我国城市土地绿色利用效率经历了下降-上升的演进特征,城市效率差异经历了缩小-扩大-缩小的演进特征,并始终存在两极分化现象。三大地带核密度曲线在位置、峰度、峰数和拖尾上具有各自的形态和变化轨迹,是一种区域特色与时段特征叠加共生的结果。③在研究期内我国城市土地绿色利用效率始终存在显著正向全局空间自相关性,并呈现由强相关向弱相关演变特征。局域空间格局以HH和LL为主,以LH和HL为辅,地理上存在空间邻近同伴效应和空间邻近溢出效应,形成了“城以群聚群分”的空间格局。最后提出,秉持“绿水青山就是金山银山”理念来指导城市土地开发利用,构建城市生态环境共同体,利用邻近城市之间空间溢出效应,发挥各城市在提高土地绿色利用效率上的合作联动作用。     

近53年宜昌市霾的演变特征及气象因子诊断

利用1955～2007年宜昌地面观测站相对湿度、能见度资料,2001～2007年08时高空探测规定层气温资料,在对霾记录进行订正处理的基础上,研究了霾天气的气候特征以及霾与地面风向风速、地面气压场、地面气温、连续不降水日数以及高空逆温层、等温层的关系。结果表明,宜昌霾天气从70年代中后期开始迅速增加,从80年代至今每年的霾日数基本在125 d以上;冬季和初春是宜昌霾天气多发的季节,尤其是1、12月几乎有一半的时间会出现霾;5～9月降水季节由于雨水的冲刷作用,宜昌霾天气出现的较少;气压场的减弱、地面气温的增加等气象因子有利于霾天气的出现;连续无降水日数比较多的月份,对应地该月的霾日一般也比较多。同时,研究也初步揭示了近些年宜昌霾日增多除了与城市工业快速发展、生态环境遭到破坏,从而使滞留在空气中的污染物增多有关外,还与宜昌静风多、风速小,低空常存在逆温层、等温层的气候特点,以及宜昌的盛行风方向多化工企业这些因素有关.     

多源降水数据在长江上游流域比较研究

降水是洪水预报重要的输入因子,是保证洪水预报精度的前提条件。提出一种从站点、子流域以及全流域3种空间尺度上评价水情遥测降水数据精度的方法。采用该方法,以国家气象信息中心公开发布的日降水数据为基准,针对覆盖宜昌-宜宾425 000 km2的377个遥测雨量站降雨数据进行精度评价。在日、月时间尺度上,综合评价了中国长江三峡集团所属的遥测雨量数据精度特征。结果表明,其遥测雨量数据与国家气象信息中心公开发布的日降水数据,具有较高的相关度,相关指标R2到达0.81。部分数据受到地形以及站点位置差异等因素的影响,存在一定差异。这些差异为雨量站的调整和补充提供重要依据。为验证其他遥测站网的降水数据精度提供了范例,利用该方法,可对运行多年的遥测雨量站网进行评价,也可开展多源降水融合相关工作,提高地面遥测降水数据的代表性和准确性。     

中国城市土地绿色利用效率测度及其时空演变特征

基于非期望产出超效率SBM模型,对我国283座地级及以上城市2003—2017年土地绿色利用效率进行测度,在此基础上,综合运用非参数核密度估计和探索性空间数据分析方法,从时空二维视角对我国城市土地绿色利用效率时序动态演进规律和空间格局演变特征进行刻画和识别。实证结果显示:①在研究期内我国城市土地绿色利用效率整体呈上升趋势,平均效率值由2003年的0.481提升到2017年的0.489,有效决策单元数量由20座城增加到24座城。高效率和有效决策单元城市2003年多位于东部沿海地区,2017年多位于中西部内陆地区。②在研究期内我国城市土地绿色利用效率经历了下降-上升的演进特征,城市效率差异经历了缩小-扩大-缩小的演进特征,并始终存在两极分化现象。三大地带核密度曲线在位置、峰度、峰数和拖尾上具有各自的形态和变化轨迹,是一种区域特色与时段特征叠加共生的结果。③在研究期内我国城市土地绿色利用效率始终存在显著正向全局空间自相关性,并呈现由强相关向弱相关演变特征。局域空间格局以HH和LL为主,以LH和HL为辅,地理上存在空间邻近同伴效应和空间邻近溢出效应,形成了"城以群聚群分"的空间格局。最后提出,秉持"绿水青山就是金山银山"理念来指导城市土地开发利用,构建城市生态环境共同体,利用邻近城市之间空间溢出效应,发挥各城市在提高土地绿色利用效率上的合作联动作用。     

基于地理探测器的城市热岛驱动因素分析——以武汉市为例

城市热岛是由地表特征、社会经济和气象等因素综合引起的环境问题，具有显著的季节差异。大量的研究分析了土地覆盖类型、地表覆盖指数、景观指数等和城市热岛之间的相互关系，忽略了气象因素以及气象因素、地表特征与社会经济之间的交互作用对城市热岛的影响。在分析武汉市不同季节热岛强度及空间自相关分析的基础上，采用地理探测器研究了不同季节城市热岛强度的驱动因素及其交互作用和热岛风险区探测。结果表明：武汉市各季节热岛强度在空间上呈现强烈的集聚特征。按春夏秋冬顺序，武汉市4个季节热岛强度的主要驱动因素分别为地表特征、社会经济、社会经济和气象因素，四季对应的主要驱动因子分别是土地覆盖类型、夜间灯光、夜间灯光和气压。在11个驱动因子的交互影响中，四季热岛强度交互影响作用最大的分别为土地覆盖类型与夜间灯光、土地覆盖类型与NDVI、土地覆盖类型与夜间灯光、气压与土地覆盖类型或与NDVI。风险探测结果显示春夏秋冬平均热岛强度最高的分别为城市建成区、城市建成区、城市建成区、裸地和低植被覆盖区，最低的分别是水体、水体、水体、植被；四季的平均城市热岛强度随着夜间灯光的增加而增加；NDVI子区域平均热岛强度呈现先上升后下降的趋势；气压子区域平均热岛强度总体呈现逐步上升的趋势。这些结果揭示了热岛强度的季节变异特征，可为缓解城市热岛效应措施的制订提供依据。     

贡嘎山亚高山降水稳定同位素特征及水汽来源研究

为揭示青藏高原东南缘贡嘎山地区的大气降水稳定同位素特征和水汽来源,利用贡嘎山东坡亚高山地区2012年5月至10月实测的大气降水稳定氢氧同位素和气象资料,分析了贡嘎山地区的降水线特征、降水稳定氢氧同位素时空分异特征及其与气候因子之间的关系和氘盈余特征,并运用HYSPLIT模型探讨了该区的水汽来源特点。结果表明:贡嘎山亚高山地区大气降水线方程为δD=9.401 9×δ¹⁸O+28.530 3(‰)(R²=0.983 3,p < 0.001),反映了该区湿润、多雨、气温较低的气候特点;该区大气降水稳定氢氧同位素季节变化明显,雨季先降低后升高;降水中氢氧同位素的高程效应显著且存在季节差异;降水稳定氢氧同位素受温度、降水气象因子影响较大,降水量效应显著并且与温度存在负相关关系;后向轨迹模型模拟结合同位素特征分析表明该地区雨季水汽来源较为复杂,主要有西风输送、东部季风和局地水汽内循环3个来源。研究结果可为区域水汽循环和降水特征提供科学依据。     

长江经济带城市土地利用生态效率空间差异及其与产业结构升级的交互溢出效应北大核心CSCDCSSCI

优化城市产业结构,提升城市土地利用生态效率是城市生态文明建设的紧要任务之一。文章基于城市土地利用生态效率内涵构建其评价指标体系,运用SBM‑Undesirable模型及核密度估计法对2003—2018年长江经济带108个地级及以上城市土地利用生态效率的空间差异性进行定量刻画,并采用空间联立方程模型对该区域的城市土地利用生态效率与城市产业结构升级交互的空间溢出效应进行探究。研究发现:①长江经济带城市土地利用生态效率整体水平低下,呈现扁平的“N”演变特征,其中,下游地区在2003—2012年阶段,城市土地利用生态效率始终位于整个流域前列,而2012—2018年阶段,上游及中游地区城市土地利用生态效率增长幅度显著高于下游地区,上、中、下游地区城市土地利用生态效率呈现区域异质性;②2003—2018年,长江经济带城市土地利用生态效率在地理空间上呈现两极分化格局且区域差异呈逐渐缩小态势,上、中、下游地区城市土地利用生态效率差异则分别呈现先扩大后缩小、先缩小后稳定及逐渐缩小的态势;③长江经济带城市土地利用生态效率与城市产业结构升级存在正向交互效应,互促关系中城市产业结构升级处于相对优势地位,且二者在地理空间上均存在显著的空间溢出效应及空间交互影响效应,上、中、下游地区也均存在互促效应,但两者间的空间交互影响效应则存在区域异质性。因此,中国未来应因地制宜地推进土地“存量管理”,创新城市土地利用模式,提升城市土地利用绿色发展水平,且应进一步统筹区域内及区域间城市土地利用生态效率与城市产业结构升级间的互促及空间交互关系,以促进城市土地利用生态效率与城市产业结构升级交互上升。