基于集合卡尔曼滤波的区域臭氧资料同化试验

基于集合卡尔曼滤波方法和嵌套网格空气质量模式系统建立了一个区域空气质量资料同化系统(RAQDAS),并利用该系统开展了京津冀地区2008年北京奥运会期间的地面臭氧观测资料同化试验,分析了同化系统订正臭氧初始场对24 h臭氧预报的影响.试验结果表明采用50个集合样本的集合卡尔曼滤波同化不仅改进了观测站点的臭氧预报,也提高了观测以外区域的臭氧预报技巧,使得臭氧预报的均方根误差平均下降了15％,并且当集合样本数减小到20时也可达到相近的预报改进效果.为了解决滤波发散问题,分别采用了放大集合离散度和扰动模式误差源两种方法.其中放大集合离散度能避免滤波发散,但没有提高臭氧预报技巧,反而导致预报误差的增加;扰动模式误差源不仅解决了滤波发散问题,也使同化导致的臭氧预报均方根误差下降比例从15％进一步提高到20％.     

运用地理探测器研究京津冀城市群PM2.5浓度变化及影响因素

研究京津冀城市群PM_2.5浓度时空格局变化和影响因素,对区域大气环境保护和经济可持续发展具有十分重要的意义.基于PM_2.5遥感数据、地面站点气象数据、DEM数据、MODIS NDVI数据、夜间灯光数据、人口密度数据、土地利用类型数据和路网数据,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Getis-Ord G_i*分析,运用地理探测器分析京津冀城市群PM_2.5浓度时空变化和空间聚集特征,并探究影响其空间分异的影响因素.结果表明：(1)2000—2021年京津冀城市群PM_2.5污染严重,全年平均PM_2.5浓度为59.94μg/m³,冬季是京津冀城市群PM_2.5污染的高发季,但京津冀城市群PM_2.5浓度总体呈下降趋势,变化斜率为–0.85μg/(m³·a).(2)PM_2.5浓度在空间上呈东南高、西北低的分布格局,且P...     

京津冀地区洁净型煤使用现状及建议

本文通过对京津冀地区民用洁净型煤的使用现状进行调研分析,从民用散煤来源、散煤质量概况、洁净型煤生产和推广等方面介绍了目前洁净型煤的使用现状,指出洁净型煤推广过程中存在的问题,从洁净型煤原料供应、生产、型煤添加剂技术开发和炉具开发等方面对京津冀地区洁净型煤产业的发展提出建议。     

2000~2018年京津冀城市群PM2.5时空演变及其与城市扩张的关联

京津冀城市群是中国三大城市群之一,其城市化进程对大气污染造成了严重的影响.基于土地利用、站点实测和遥感反演的PM_2.5浓度数据集,辅以趋势分析和分段线性回归等方法,分析了2000～2018年京津冀城市群PM_2.5浓度的时空演变格局及其与城市扩张的关联.结果表明：（1） 2000～2018年京津冀城市群PM_2.5浓度变化呈明显的阶段特征,2000～2013年PM_2.5浓度呈显著增加的趋势[slope=1.598 0μg·（m³·a）^-1,P<0.001],其中69.97%的区域呈显著增加趋势（P<0.05）; 2013～2018年PM_2.5浓度呈显著减小的趋势[slope=-4.990 8μg·（m³·a）^-1,P<0.001],其中85.81%的区域呈显著减小的趋势（P<0.05）;（2） PM_2.5浓度整体呈从东南向西北递减的趋势,高污染区[ρ...     

京津冀地区黄标车政策的总量减排效益评估

为评估黄标车提前淘汰补贴和禁行政策的实施效果,并对这两种政策进行比较,在梳理京津冀地区相关政策措施的基础上,采用排放因子法评估其总量减排效益.结果表明:(1)京津冀地区黄标车淘汰政策有较好的减排效益,政策实施以来CO、HC、NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)累计减排量分别为500.32、39.79、31.82、0.96、1.06万t.(2)黄标车政策减排效益最突出的污染物为CO、HC、NO_x,为大气污染总量减排作出较大贡献.(3)小型载客与轻型载货汽油车是CO与HC的减排主体,重型载货柴油车是NO_x和颗粒物的主要减排贡献车型.(4)京津冀13个城市,道路密集的城区减排更明显.北京市、天津市、石家庄市CO、HC减排较其他城市更显著,天津市、石家庄市、唐山市、邯郸市NO_x和颗粒物减排更显著.(5)提前淘汰补贴和禁行两个政策相比,前者减排效益具有时间延续性,在政策实施后几年效益仍较明显;后者在政策实施前期减排效益明显,随时间而衰减.各地在制定黄标车与老旧机动车政策时,建议前期加强禁行政策、后期加强淘汰补贴政策执行力度.     

京津冀及周边地区PM2.5时空变化特征遥感监测分析

为分析京津冀及周边地区的PM_(2.5)时空变化特征,先利用MODIS数据反演1 km分辨率的AOT产品,采用地理加权回归模型实现京津冀及周边地区2016~2017年逐日PM_(2.5)浓度的遥感反演,并在此基础上对多种时间尺度PM_(2.5)浓度合成结果进行验证分析,最后从不同时间尺度对2016年和2017年PM_(2.5)时空变化特征进行了对比分析.结果表明本研究反演的日均、月均和年均这3种时间尺度的PM_(2.5)浓度结果总体上效果较为理想,时间尺度越大,遥感估算的PM_(2.5)效果越好,年均PM_(2.5)结果相对精度达80%以上,并且2016年和2017年同一时间尺度的PM_(2.5)遥感结果精度较为接近.京津冀及周边地区PM_(2.5)分布总体均呈现"冬季秋季≈春季夏季"和"南高北低"的季节变化和空间分布趋势.与2016年相比,2017年京津冀及周边地区PM_(2.5)浓度平均下降约9.2%,且高值区范围明显减小,PM_(2.5)浓度高值一般发生在11月和12月,而低值则一般发生在8月.2017年与2016年PM_(2.5)浓度时空变化与2017年的大气污染综合治理攻坚行动巡查和空气质量专项督查活动密切相关,这也能间接说明大气污染减排的成效.     

京津冀郊区站点秋冬季大气PM2.5来源解析

为了增进对京津冀地区大气PM_(2.5)来源情况的认识,于2014～2015年秋冬季在京津冀地区4个郊区站点进行了PM_(2.5)的采样,并用化学质量平衡模型(chemical mass balance model,CMB)进行了PM_(2.5)源解析工作.结果表明:二次颗粒物(36%～58%)、交通(8%～26%)、民用燃煤(8%～16%)和生物质燃烧(5%～16%)是京津冀郊区站点秋冬季PM_(2.5)的主要贡献源.其中,二次硝酸盐是大部分站点秋冬季PM_(2.5)的首要贡献源(11%～27%).不同污染程度的源解析显示,冬季各站点各污染源在重污染天的贡献变化趋势的同步性不如秋季明显,且秋季二次源在重污染天的贡献增加值(47. 2～115. 7μg·m~(-3))明显高于一次源(29. 5～43. 4μg·m~(-3)),但此现象在冬季不显著.对比北京市城区源解析结果,发现郊区燃煤总贡献率较为相似,但郊区燃煤源中多以民用燃煤为主,这说明对于京津冀城郊地区,控制民用燃煤源对PM_(2.5)污染控制有重要意义.     

京津冀制造业转移与环境影响实证研究

为评价京津冀产业转移的时空格局变化及其对区域环境产生的影响,建立区际产业转移测度模型和环境影响评估模型,实证分析2003—2014年京津冀制造业的转移与环境污染影响.产业转移测度模型借鉴偏离-份额法和增量分解思想,可用于分析区际产业转移的趋势和规模;环境影响评估模型采用纳入产业转移、经济发展和环境管制水平等因素的计量经济模型,利用面板数据和固定效应估计方法,可用于分析区际产业转移带来的区域环境污染格局变化.实证研究结果表明:京津冀地区1%规模的资本密集型制造业发生转移,会使转入地（转出地）的工业SO₂和工业烟（粉）尘排放量分别增长（减少）3.4%和2.6%.“十一五”以来京津冀地区间的制造业转移已经颇具规模,然而京津冀制造业的空间重构已经对区域环境污染格局产生了影响,并且产生明显不利影响的主要是资本密集型制造业的转移,而技术密集型制造业转移的环境积极效应尚不明显,京津冀环境污染在跨过EKC（环境库兹涅茨曲线）拐点后,环境污染与经济增长的反向关系可能并不能持续,更有效的环境规制或者更清洁的生产技术可以明显改善当地的环境状况.      

2006～2017年京津冀大气污染传输通道城市NO2浓度时空变化分析

利用OMI传感器反演获取的全球对流层NO₂垂直柱浓度数据,分析了2006～2017年京津冀大气污染传输通道城市的对流层NO₂垂直柱浓度时空变化。结果表明,通过线性拟合得出,OMI反演NO₂垂直柱浓度与地面实测NO₂浓度呈显著正相关;京津冀大气污染传输通道城市NO₂柱浓度月均值变化具有周期性,最高值和最低值多出现在1月和7月;NO₂柱浓度在季节变化上特征明显,表现为冬季最高,秋、春季次之,夏季最低。在年际变化上,NO₂柱浓度主要表现为2006～2010年波动增长,2011～2013年基本持平,2014年后开始迅速下降;NO₂垂直柱浓度空间分布,整体呈现出西北部低、中部和东部高的空间格局;季节空间分布与这12年均NO₂柱浓度空间分布相似。     

京津冀地区水资源供需平衡及其水资源承载力

京津冀地区丰水年可实现水资源供需平衡;平水年以下,水资源供需矛盾突出;即使降水偏丰年份,京津地区依然供不应求;水资源短缺已成为影响京津冀地区21世纪经济社会可持续发展的主要制约因素。在区域水资源供需平衡分析的基础上,应用“承载人口数”方法定量研究了京津冀地区不同生活水平、不同水平年下水资源所能承载的人口数量与经济发展规模。研究表明:在平水年(p=50%)以上,按温饱标准,水资源承载能力高于现状人口,但是按小康标准,水资源支撑的经济指标无法实现;发达地区遇到枯水年时,可以通过降低福利标准提升水资源承载力,但对于部分欠发达地区,遇到枯水年时,福利标准已经很低,可能会出现水危机。南水北调实施以后,京津冀地区水资源承载力有所提升,但由于人口的增长,社会福利水平并没有显著提高。因此,解决京津冀水资源短缺问题,不能只谈调水和节水,还需防止人口过度膨胀,否则,南水北调成果有可能被过度的人口所吞噬。