基于MODIS数据的中国气溶胶光学厚度时空分布特征

利用Aqua/MODIS C006大气气溶胶光学厚度(AOD)遥感数据,统计了中国2007—2017年的AOD值,对11年间AOD的空间分布特征及年际和四季变化特征进行分析,并采用Theil-Sen Median趋势分析、标准偏差和Hurst指数3种方法,分析了基于像元的中国大陆地区AOD时空变化特征.结果表明:①空间特征:11年间AOD分布具有东部高、西部低,东部减少、西部基本不变的特征;②时间特征:AOD变化在年际间呈余弦曲线式波动下降的特征,最高值出现在2007年,为0.34,最低值出现在2016年,为0.22,11年间AOD平均值下降了35.29%;年内AOD值表现出春夏高(0.33/0.32),秋季次之(0.26),冬季最小(0.15)的季节变化特征;③稳定性与持续性:东部稳定性差但集聚、西部稳定性好但分散,东西差异显著;中国AOD持续性特征以弱反持续性为主,弱持续和弱反持续镶嵌分布,西北干旱区表现为强反持续性的特点.     

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.      

基于MODIS数据的若尔盖草场植被覆盖时空变化分析

一般意义上将反映植被生长状态及植被覆盖度的指示因子称为归一化植被指数(即NDVI),它也是判断基于生物气候特征开展大区域植被和土地覆盖分类的基本手段。利用NDVI的时序数据的进行土地覆盖分类,即提取NDVI时间信号所包含的植被生物学参数,构建起一个包含植被生物学信息的分类特征空间。     

基于MODIS数据的洞庭湖水体和水华时空变化研究

为明确洞庭湖水华发生规律、水体面积的变化规律及其影响因子,利用MODIS传感器提供的MOD02HKM数据,采用多波段水体指数（MBWI）模型、浮游藻类指数（FAI）方法识别、提取洞庭湖水体、水华范围,并对2001~2015年洞庭湖水体、水华时空分布数据进行分析.结果表明：洞庭湖的水面范围在年内呈现明显的季节变化,在年际成缩减趋势.水域面积由大到小依次是夏季、秋季、春季、冬季,且2001~2015年丰水期水体的平均面积是枯水期的2.2倍;2001~2015年洞庭湖水域面积萎缩速率为-14.574km²/a,其中夏季的萎缩速率最大,达到-38.678km²/a;2001~2015年期间,洞庭湖区域均发生水华,水华主要集中发生在东洞庭湖的西部湖湾区,西洞庭湖和南洞庭湖的水华则沿河岸零星分布;洞庭湖水华存在明显的季节变化和年季变化.每年水华面积基本呈现正态分布,最小值出现在冬季,最大值出现在夏季和秋季,其值达到681.43km²;2001~2015年水华爆发面积最高占全湖面积的18.2%,水华面积年平均变化率为-8.657km²/a,水华爆发面积呈现缩小的趋势.     

山东省不同地形区降雨侵蚀力时空变化特征

掌握降水及降雨侵蚀力的时空分布和演变特征对于揭示区域气候变化规律,有效预防和科学评估水土流失等环境问题具有重要意义。基于34个气象站点1961—2015年的降水日值数据,采用降雨侵蚀力计算模型、Mann-Kendall检验、小波分析和Kriging空间插值等研究方法,分析研究了山东省内山地、丘陵和平原等不同地形区的降水和降雨侵蚀力时空变化特征。结果显示：近55年间,全省及各地形区的降水量和降雨侵蚀力均呈波动下降趋势,年内分配均集中在夏季,降雨侵蚀力在时间尺度上存在25年左右的变化周期。空间上,降水和降雨侵蚀力均呈现鲁中南山区＞胶东半岛丘陵区＞鲁西北平原区;分界线由东北至西南沿福山—莱阳—淄博—定陶等站呈“S”型贯穿山东省,界线东南侧降雨侵蚀力高,西北侧降雨侵蚀力较低。其原因主要是受海拔和地形的影响,东南季风携带湿润气流受胶东半岛丘陵及鲁中南山地的阻挡抬升,致使“S”型分界线东南侧迎风面降水及降雨强度相对较高;西北侧背风面形成焚风效应,降水及降雨侵蚀强度较低。该结果可为山东省水土流失空间特征分析奠定数据基础,同时为区域水土资源利用与调控及生态环境保护与改善提供决策支撑。     

基于VIIRS数据的山东省秸秆焚烧时空变化研究

为了准确快速地了解山东省秸秆焚烧现象的时空动态变化规律,提高秸秆焚烧预警能力和监督核查能力,该文借助卫星遥感大面积同步监测的技术特点,利用2015-2020年9-11月长时间序列VIIRS传感器火点产品VNP14IMG为主要数据源,辅以MODIS传感器地表覆盖产品MCD12Q1,提取了山东省区域秸秆焚烧火点,并分析了全省秸秆焚烧的空间分布状况和时间变化规律。研究结果表明：空间尺度上,滨州市、临沂市、聊城市、潍坊市、东营市、菏泽市等地区火点最为集中,6年累计火点数量占山东省的62.5%,威海市、日照市火点数量最少;时间上,2015-2020年,山东省秸秆焚烧火点数量总体呈显著下降趋势,2016-2017年平均年降幅达50.0%,2018-2020年降幅较小,滨州市、聊城市、德州市、菏泽市、东营市等地区火点数量减少最为显著,降幅均在80%以上,大部分地区秸秆焚烧现象主要集中在9-10月。近年来,山东省秸秆焚烧现象得到了有效控制。     

基于多传感器融合的时空连续AOD重构模型

气溶胶光学厚度（AOD）是气溶胶最重要的参数之一,现有的遥感AOD产品受云、积雪等因素的影响空间缺失严重,因此,生成空间覆盖完整的AOD具有重要意义.本文融合MODIS的MAIAC AOD和Himawari-8的AHI AOD,结合气象数据和高程数据,提出一种集成反距离权重插值（IDW）和CatBoost模型的时空连续AOD重构方法（命名为IDW-CatBoost）.将此方法应用于京津冀和台湾岛的AOD重构,并与IDW、CatBoost方法对比,重构结果利用地基监测AERONET AOD进行验证,其中,京津冀的验证数为352个,台湾岛的验证数为641个.结果表明：在空间分布上,IDW AOD存在星点状特征,CatBoost、IDW-CatBoost的AOD具有空间连续分布的纹理特征;精度上,经地基监测AERONET AOD验证,京津冀地区IDW AOD与IDW-CatBoost AOD接近;台湾岛IDW-CatBoost AOD相比于IDW、CatBoost结果,R2分别提高了10%和5%.经过多传感器AOD融合,与单传感器AHI L2、L3、MAIAC AOD相比,IDW-CatBo...     

华北平原AOD时空演化与影响因素

深入了解大气气溶胶时空变化及其影响因素,对控制大气污染,改善大气环境具有重要意义.首先利用2013～2019年的VIIRS IP气溶胶光学厚度（AOD）数据分析华北平原AOD的时空变化规律.其次,选取SO₂、 NO₂、 PM_2.5、气象数据、 NDVI、 DEM、 GDP和POPU作为影响因素,基于XGBoost模型分别建立华北平原5个代表城市的AOD与其影响因素之间的连接模型,定量估算并揭示AOD时空分布规律背后各个影响因素的贡献.结果表明在空间分布上,华北平原AOD以太行山脉为界,呈现东南高西北低的格局.在时间变化上,5个城市AOD年均值整体呈下降趋势,AOD月均值先上升后下降,最高值出现在7月,最低值出现在12月.此外,建立的华北地区5个城市AOD估算模型精度较高,R²在0.60～0.67之间.华北平原的AOD影响因素中,NO₂和SO₂是对5个城市AOD贡献最大的影响因素,此外,PM_2.5是另外一种重要的污染排放影响因素.气象因...     

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Landsat数据的关中盆地腹地AOD时空格局及城市化对其影响

气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)是气溶胶最基本的光学特性之一,表征气溶胶对光的消减作用,对区域大气污染有一定的指示作用.首先,以2000 ～ 2019年长时间序列MOD09A1产品数据为基础,利用ASTER波谱数据库,构建了Landsat TM/OLI蓝光波段地表反射率数据集,利用深...     

阜新市MODIS AOD与大气PM_(2.5)浓度相关性研究

利用卫星遥感MODIS数据研究区域大气PM_(2.5)浓度分布是环境管理的有效方法。获取美国国家航空航天局MODIS L1B1KM数据,采用暗目标法反演阜新市大气气溶胶厚度AOD数据;提取阜新市5个大气监测站点位2014年3月至5月、2015年3月至4月期间PM_(2.5)浓度数据进行相关性分析,建立PM_(2.5)浓度-AOD之间的线性、一元二次、对数函数、幂函数及指数函数5种相关性模型;引用湿度影响因子建立大气PM_(2.5)浓度订正模型,采用PM_(2.5)浓度订正模型、Peterson模型分别订正PM_(2.5)浓度及AOD标高,应用阜新市环保局5个监测点位2014年6~12月、2015年5~12月期间PM_(2.5)的月平均浓度进行模型检验。对比分析订正后的5种相关性模型拟合优度,检验结果表明:订正方法提高了PM_(2.5)浓度-AOD相关性;线性相关性模型R2为0.633 6,相对误差为12.41%,相对其他4种模型相对误差较小。利用阜新市大气AOD预测PM_(2.5)浓度具有良好环境指示意义。     

利用MODISC6数据分析中国西北地区气溶胶光学厚度时空变化特征

通过与AERONET太阳光度计站点数据进行对比验证,确认了MODIS C6 AOD融合产品在西北地区的适用性.利用2006~2015年MODIS/AQUA C6 MYD08-M3产品分析中国西北地区气溶胶光学厚度的时空变化特征和形成原因.结果表明:(1)从空间分布特征来看,塔里木盆地和关中盆地是高值区,青海南部、甘肃西南部是低值区;准噶尔盆地是前后5年年均AOD对比增量区,柴达木盆地和河套地区是对比减量区.(2)从时间变化特征来看,近10年西北地区年均AOD变化范围为0.18~0.22,2011年起呈缓慢下降趋势,平均年降幅约为0.32%;南疆地区呈现较为明显的年际变化特征,与沙尘天气强弱、频次的年份分布直接相关;东部地区在2011~2015年,下降趋势显著,平均年降幅达到1.1%;北疆和青藏地区年均AOD整体保持平稳;西北地区不同区域AOD季节变化均呈现从春季至秋季逐步下降,冬季再次回升的相同关系.     

基于MODIS数据的内蒙古草地光能利用率时空变化分析

光能利用率(常以ε表示)直接影响草地植被的能量分配和光合速率,是影响NPP形成的重要参数之一。论文以MODIS数据及地面气象数据为数据源,在GIS和RS的支持下,研究了2003年内蒙古地区生长季草地的光能利用率(ε)及时空变化。结果表明,内蒙古地区生长季草地光能利用率(ε)在0～0·292 9 gC·MJ-1之间,平均值为0·220 4 gC·MJ-1。该地区草地生长季光能利用率空间分布规律明显,总体上呈由高纬度的东北部地区向低纬度的西南部地区逐渐降低的趋势,与该地区降雨空间分布相同。内蒙古地区生长季所有草地类型的平均光能利用率(ε)季节变化呈明显的单峰变化,其增长速率从5月开始为单调递减。     

基于AOD数据和GWR模型估算京津冀地区PM2.5浓度

利用MODIS气溶胶光学厚度（AOD）数据针对不同土地覆盖类型的适用性,提出了一种基于土地覆盖类型的AOD融合方法,生成了一种新的3km AOD数据集.在此基础上,通过地理加权回归（GWR）模型估算了京津冀地区2016年PM_2.5浓度,并用交叉验证的方法对模型性能进行评价.结果表明：利用融合后的AOD数据建立的模型可解释PM_2.594.85%的浓度变化,交叉验证R²为0.94,RMSE为9.27μg/m³,MPE为6.72μg/m³,明显优于多元线性回归（MLR）模型;基于GWR模型估算的京津冀地区2016年年均PM_2.5浓度为58.57μg/m³,其中冬季PM_2.5浓度最高,春秋季次之,夏季浓度最低,PM_2.5月均浓度变化范围32.78~140.83μg/m³,8月份浓度最低,12月份浓度最高;空间分布南北差异显著,衡水市PM_2.5污染最为严重,张家口市PM_2.5浓度较低.利用此方法成功弥补了PM_2.5空间缺失,为城市尺度的健康效应和环境流行病学研究提供数据支持.     

山东省农村生态环境问题及治理对策

农村生态环境问题事关农民的切身利益,也关系到建设社会主义新农村目标的最终实现。作为我国北方地区典型的经济快速发展的省份,山东省近些年农村经济也获得长足发展,但由于不合理生产而引发的生态环境问题也日渐突出,对推动农村现代化和实现农村经济的可持续发展构成了潜在的威胁。以2005年的统计数据为基础,分析了山东省农村地区生态环境现状及其所面临的主要生态环境问题,剖析了农村环境问题产生的根源,并针对性地提出了综合治理对策。     

Estimation and inter-comparison of dust aerosols based on MODIS, MISR and AERONET retrievals over Asian desert regions

This study presents detailed analysis of spatiotemporal variations and trend of dust optical properties i.e., Aerosol Optical Depth(AOD) and Angstrom component over Asian desert regions using thirteen years of data(i.e., 2001–2013) retrieved from Aerosol Robotic Network(AERONET), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) and Multi-angle Imaging Spectroradiometer(MISR). These regions include Solar Village, Dunhuang and Dalangzadgad and are considered as origin of desert aerosols in Asia. Mann–Kendall trend test was used to show the trend of AOD. The relationship of AOD with weather parameters and general AOD trend over different wavelengths has also been shown. AOD's trend has been observed significant throughout the year in Solar Village, while in Dunhuang and Dalanzadgad the significant trend has been found only in peak period(March–June).Analysis show high values of AOD and low values of angstrom in Solar Village during peak period. In Chinese desert regions, high values of AOD have been found during peak period and low values in pre-peak period. Significant relationship has been observed between AOD and average temperature in Solar Village and Dalanzadgad whereas rainfall and wind speed showed no significant impact on AOD in all desert regions.     

基于MODIS的中国PM_(2.5)污染时空分布特征研究

近年来,中国各大城市雾霾天数有明显增长的趋势,雾霾天气的产生与细颗粒物PM_(2.5)有直接的联系。基于2013-2015年MODIS气溶胶光学厚度三级产品MOD08,考虑边界层高度、相对湿度、温度、风速、风向等气象因子,分季节构建BP(误差反向传播)神经网络模型,估算全国PM_(2.5)值,基于此值分析中国PM_(2.5)污染的时空分布。结果表明:(1)对气溶胶光学厚度(AOD)缺失值进行插值后夏季预测模型效果最好,R为0.840 1,春秋季预测模型效果较差,R分别为0.602 5、0.589 9。(2)PM_(2.5)空间分布差异性显著,秋季空间分布差异最显著,夏季降水丰富,空间分布差异显著性降低;高值主要出现在华北和西北小面积区域,低值出现在西部蔵区和海南。(3)高值的华北地区和低值的西部地区都有面积逐渐增加的趋势,高值逐渐扩散到西北小面积区域,低值扩散到中部地区。     

山东省自然保护区建设30年发展变化研究

建设自然保护区是保护生物多样性和自然资源、维护生态环境安全的重要措施。1980-2010年山东省共建成自然保护区73个,总面积99.9万hm2,占全省国土总面积的6.34%。其中国家级、省级、市级和县级自然保护区的数量分别为7个,36个,20个和10个,面积分别为21.95万hm2,54.96万hm2,16.38万hm2和6.65万hm2。自然保护区类型涉及森林生态,内陆湿地,海洋海岸,地质遗迹,野生动物,野生植物和古生物遗迹等7类,但以森林生态类,内陆湿地类和海洋海岸类自然保护区为主。