基于Himawari 8的沙尘遥感监测与应用

基于Himawari 8静止卫星数据实现了沙尘天气24h动态遥感监测.通过对Himawari 8通道15、13、11亮温值、通道15与13亮温差（BT15-BT 13）、通道13与11亮温差（BT13-BT 11）进行时间序列分析和直方图统计,发现在所选通道中,各地物亮温值分布较为接近,冰云亮温值约为220~250K;沙尘、水云和高纬度地表亮温值约为260~270K;低云、雾和中纬度地表亮温值约为270~290K.通道13对识别沙尘较为敏感,沙尘在通道13的亮温值明显低于通道11和15,在BT15-BT13亮温差值图上沙尘区存在明显高值,在BT13-BT11亮温差值图上为负值,明显低于其他地物.相关性分析结果显示,BT15-BT13和BT13-BT11与地面PM₁₀浓度在0.01水平上显著相关.通过BT15-BT13、BT13-BT11和通道13进行假彩色合成生成的沙尘遥感结果与气象数据,地面PM₁₀数据,激光雷达数据相结合,可对华北地区沙尘污染的起源,形成过程和行进轨迹进行24h的三维动态观测.     

京津冀地区大气NO2污染特征研究

京津冀都市圈作为全国主要的重化工业基地,区域性大气污染问题成为关注的焦点。NO2作为二次颗粒物及光化学污染物的重要前体物,了解其在时空尺度的污染特征对于保护公众康健及大气污染综合治理具有重要意义。本研究主要基于OMI遥感反演数据并结合部分地面监测数据,研究了2005—2013年京津冀NO2区域污染特征。结果表明：京津冀NO2柱浓度总体呈现逐年升高的趋势,年平均增长速率可达5.69%。在空间格局上呈东南平原区高、西北山区低的特征,平原的年均柱浓度是山区的3倍多;平原区存在两大NO2高值区域,分别为北京-天津-唐山区域和石家庄-邢台-邯郸区域;9年内, NO2高值范围不断扩大,且呈现明显的连片趋势。各城市大气 NO2在9年内的增长趋势也表现出明显的空间差异性。其中石家庄、唐山、邢台等 NO2重度污染区域的增长速率最大,衡水、沧州、秦皇岛、廊坊等中度污染区域的增长速率次之,承德、张家口等轻度污染区域的增长速率最小。京津冀NO2柱浓度具有显著的季节变化特征,总体表现为秋冬高、春夏低,但山区与平原区差异较大。人口密度、能源消耗、机动车排放等人为因素与京津冀 NO2污染密切相关,不同城市的首要影响因素却不同。北京 NO2柱浓度变化主要受机动车排放影响,天津、唐山、石家庄、邯郸、邢台地区主要受工业燃煤的影响,其次为机动车排放。人为因素对平原区NO2柱浓度的影响作用始终占据主导地位,对山区的主导作用从2006年开始突显。此外,京津冀平原区NO2重污染中心的形成还受到特殊地形和不利的气象条件影响。2008奥运年,京津冀空气质量得到迅速且有效的改善,说明北京及周边省市联合开展大气污染治理及监管工作的有效性及必要性。     

北京市农业大棚冬季燃煤散烧污染排放估算

选取北京农业种植的典型区域,使用高分辨率影像对2013年冬季、2014年夏季及2014年冬季的三期农业大棚进行了精细化提取,分析了污染物空间分布特征.在此基础上,通过现场调查的方式获取了蔬菜、瓜果、水果、花卉以及其他类五种不同种植类别农业大棚的燃煤系数,估算了北京市典型区农业大棚的燃煤散烧量及污染物排放量.结果表明:以面积为衡量指标,北京市农业大棚主要集中在城乡结合部,南部区域量多面广,而北部区域分布集中、规模较大,受城市扩张影响,农业大棚呈现重心向外转移的变化趋势.选取大兴、通州、昌平以及海淀4个区作为典型区,通过实地调查发现其他类农业大棚燃煤系数最大,达到15.0 kg/(m2·a),瓜果、水果、蔬菜及花卉燃煤系数依次为8.2、3.5、3.4及1.7 kg/(m2·a).北京典型区农业大棚燃煤量为3.4×104 t,全市农业大棚的燃煤总量约为5.2×104 t.结合农业大棚活动水平与污染物排放因子估算2014年北京市农业大棚燃煤散烧的PM₁₀、PM_2.5、NO_x及SO₂排放量分别为623.7、516.2、98.3及184.0 t.将2013—2014年冬季持续存在、夏季未被拆除的大棚定义为长期持续性大棚,核算发现,长期持续性大棚PM₁₀、PM_2.5、NO_x及SO₂排放量分别为399.7、482.9、76.1及142.5 t.