中国臭氧时空分布特征及与社会经济因素影响分析

本文根据2015～2017年中国大陆338个城市空气质量监测站臭氧(O_3)浓度数据,综合利用空间插值法、全局自相关法和地理加权回归模型(GWR),探讨了O_3浓度的时空变化特征及其与社会经济因素的关系。结果表明,2015～2017年中国大陆338个城市的O_3日最大8小时浓度为2～300μg/m~3,其中超标天数比例为5. 9%,323个城市达标率在85%以上; O_3月均值变化曲线基本呈"单峰状",5月达到峰值,12月最低; O_3浓度季节变化为夏季春季秋季冬季; O_3日变化特征为夜间到清晨O_3浓度很低,上午8∶00左右开始升高,下午16∶00达到峰值;中国华北地区、华东地区和华中地区O_3污染严重,华南地区、西南地区、西北地区和东北地区整体污染较低。O_3浓度在全国尺度上的集聚性呈上升趋势,GWR表明,人口密度、人均私家车保有量与O_3浓度显著正相关,第一产业占比与O_3浓度显著负相关。     

基于LUR模型的中国PM2.5时空变化分析

土地利用回归(LUR)模型是模拟大气污染物浓度时空分异最主要、最体系化的方法之一,为了探索LUR模型在中国国家尺度空气污染物模拟的适应性,挖掘中国2015年空气细颗粒物(PM_(2.5))的时空变化特征及其与不同地理要素相关关系,以2015年国家控制监测站点PM_(2.5)数据为因变量,土地利用类型、地形地貌、人口、道路交通与气象要素等影响因素为自变量,构建基于地理加权的LUR模型,通过模型回归制图得到2015年全国月均与年均PM_(2.5)浓度分布图,以胡焕庸线为参考线分析中国2015年PM_(2.5)浓度的时空变化特征.结果表明,引入地理加权算法的LUR模型残差Moran'sⅠ显著降低,残差空间自相关性明显减弱,判别系数R2明显提高,更好地揭示出PM_(2.5)空间分布和各影响因子间的复杂关系;耕地、林地、草地和城镇居民工矿用地以及气象要素、主干道路对PM_(2.5)浓度的影响比较显著.不同地理要素的不同空间分布对PM_(2.5)影响作用不同;胡焕庸线两侧PM_(2.5)表现出明显的时空差异,人口规模大、工业化水平高的发达城市PM_(2.5)浓度较高; PM_(2.5)浓度在冬季月份较高,秋季、春季、夏季月份污染情况逐渐减弱.     

空气质量指数(AQI)的社会经济影响因素分析——基于指数衰减效应视角

中国面临着严重的环境恶化问题,其中空气污染问题尤为突出.基于中国2014年全国城市空气质量数据,利用自然正交函数分析城市空气质量指数的时空演变特征,并采用基于衰减效应的矩阵指数空间设定模型探讨了空气污染的影响因素.研究结果表明:(1)AQI以京津冀为高值中心向周边地区呈衰减变化,污染核心区由京津冀逐渐向豫北地区和鲁西北地区扩散,年内AQI在1—9月呈现下降趋势,然后逐渐上升;(2)150个城市的空气质量指数呈现出明显的空间集聚;(3)矩阵指数空间设定模型优于空间滞后模型,并且城市间空气污染呈现出显著的空间衰减效应;(4)人均地区生产总值的提高、SO_2排放量和PM_(2.5)浓度增加是导致空气污染加剧的重要原因,而外商直接投资和环保意识的提高有助于改善中国的空气质量.     

三个主要树种单木生物量及其器官分配模型

目前已有不同方法构建生物量相容性模型,但基于非线性似乎不相关回归估计法实现不同树种生物量模型相容性及各器官生物量分配模型的研究较少。因此,论文以塞罕坝华北落叶松、油松、白桦3种林分为对象,基于非线性似乎不相关回归估计法和广义多项Logit模型,建立了包含哑变量的非线性可加生物量模型及各器官生物量分配模型。结果表明：不同树种树干生物量模型确定系数均大于0.90,树枝、树叶、树根生物量模型确定系数在0.77~0.93范围内,各器官生物量均方根误差和绝对误差分别在2.68~17.19 kg/株和0.83~1.39 kg/株范围内,经过检验不同树种各器官生物量模型均能满足精度需求。不同树种广义多项Logit分配模型,通过似然比检验、比分检验和Wald检验均达到显著水平（P<0.001）,各器官参数均表现为显著水平（P<0.05）。不同树种树干、树枝、树叶及树根生物量比例分别在0.76~0.87、0.07~0.11、0.02~0.07、0.04~0.07范围内。包含哑变量的非线性似乎不相关生物量模型及广义多项Logit各器官分配模型,实现了生物量模型在不同树种间的通用性,并对森林生物量器官分配格局研究提供了科学参考。     

生态技术评价方法与模型研究——理论模型设计

针对生态技术研究缺乏科学系统的评价方法和模型,在对常用的评价方法和模型分析的基础上,提出“三阶段评价法”,设计了生态技术评价的理论模型。通过设置虚拟变量、Lasso指标选择和数据纠偏处理等方法,分别解决评价过程中出现的属性指标数字化、指标信息重叠和数据不平衡等问题,在此基础上建立生态技术评价的回归模型。这对减少人为主观因素的干扰、客观评价生态技术具有重要意义,为生态技术评价提供思路、方法和参考。     

太原市PM2.5预报统计修正模型及其应用检验

为提高太原市PM_2.5预报准确率,更好地服务于空气质量预报预警工作,在华北区域BREMPS（环境气象数值预报系统）预报结果的基础上,结合MR（多元线性回归）、BP（BP神经网络）和MLR（多层递阶）建立10 d的滚动修正模型,并对太原市2017年1月15日—4月15日ρ（PM_2.5）进行了修正.结果表明:3种修正模型对BREMPS预报的ρ（PM_2.5）小时值和日均值均有不同程度的改善,尤其是MLR修正结果在多项评价指标上明显优于MR和BP,其小时值的RMSE（均方根误差）由原来的42.46 μg/m3降至26.74 μg/m3,重污染和非重污染时段日均值的RMSE分别由未修正前的63.78、43.68 μg/m3降至28.52、21.27 μg/m3,日均值修正结果的基础评分从0.65升至0.88,预报准确率由原来的66.18%升至86.74%.从3种修正模型的构建来看,MR和BP方法对系统平稳状态的修正具有一定的优势,而对系统大幅变化的识别能力较弱,所以在天气变化时临界状态的修正结果误差较大,模型的稳定性较差.研究显示,MLR方法本身具有一定的自适应能力,稳定性和修正结果的整体趋势明显优于MR和BP方法,对太原市空气质量预报改进、重污染天气预警和大气污染防治等方面具有较大的应用价值.      

基于MODIS气溶胶光学厚度与气象要素的苏锡常地区PM2.5地面浓度分布研究

基于GIS技术和岭回归分析方法,采用苏锡常地区的MODIS高分辨率气溶胶光学厚度资料、PM_(2.5)浓度观测资料和苏锡常及周边地区的气象观测资料,构建了基于气溶胶光学厚度和气象要素的PM_(2.5)地面浓度分布估算模型,模拟了2013年春季苏锡常地区PM_(2.5)的空间分布状况,并将此模型与气象要素多元回归模型、气溶胶光学厚度直接回归模型进行比较.结果表明:该模型将遥感观测资料与地面气象观测资料相结合,能够有效地模拟PM_(2.5)的空间分布状况;2013年春季苏锡常地区PM_(2.5)的空间分布具有整体上西北高、东南低,中心城区高、城郊区低的趋势,局部高浓度区域可能与工业生产、交通等人为因素有关;该模型能够在保持较高精度的前提下,有效地突出局部地区的变化特征,体现出更强的空间分异性,对于研究PM_(2.5)的空间分布规律具有一定的实际应用价值.     

基于CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法的中国地区PM2.5浓度动力-统计预报方法研究

采用CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法相结合的动力-统计预报方法,对2014年1—12月全国252个环境监测站的PM_(2.5)浓度逐时预报值进行了滚动订正,分析了订正前后PM_(2.5)浓度的时空变化特征,重点研究该方法在中国不同地区不同季节的适用性.结果表明:CMAQ模式预报的PM_(2.5)浓度年平均和秋冬季季节平均偏差表现为非均匀空间分布特征,即辽宁、山东部分地区、川渝地区及华中、华东、华南大部分地区预报偏高,京津冀和西部大部分地区预报偏低;订正后PM_(2.5)浓度与实测值的空间分布较一致,上述偏高和偏低地区的PM_(2.5)浓度预报误差显著减小;秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差均大于年平均值.全国区域平均PM_(2.5)浓度实测值存在明显的季节变化特征,1—3月和11—12月较大,其他月份较小;PM_(2.5)浓度预报误差较大,多数时刻预报偏低,尤其是1—3月和11—12月偏低较明显;订正后PM_(2.5)浓度与实测值较接近,而且时间变化趋势较一致,秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差亦明显大于春夏季.秋冬季4个重点污染区域中,京津冀地区PM_(2.5)实测浓度的区域平均值较大,川渝地区次之,长三角和珠三角地区较小;珠三角地区PM_(2.5)浓度预报和订正效果较好,川渝和长三角地区次之,京津冀地区相对较差;经滚动订正后,全年和秋冬季时段PM_(2.5)浓度订正值与实测值的相关系数均显著增加,误差显著减小,尤其是秋冬季订正效果较好.川渝地区的订正改进幅度最大,长三角和京津冀地区次之,珠三角地区较小.本文方法均适用于非污染日和污染日全国范围的PM_(2.5)预报浓度订正,两种天气过程PM_(2.5)浓度的订正效果均较好;该方法对于改进京津冀地区污染日的PM_(2.5)浓度预报更有效,其他3个地区非污染日的订正改进效果优于污染日.本文研究结果可为改进空气质量预报、重霾污染天气预警和防治提供新技术途径和科学依据.     

中国省域能源消费碳排放时空异质性的EOF和GWR分析

利用自然正交函数(EOF)揭示中国各省份能源消费碳排放量变动的时空特征,借助地理加权回归模型(GWR)分析了碳排放量驱动因素的空间分布状况.研究结果表明:中国省域能源消费碳排放量整体处于增长状态,但其增长速度有减缓趋势;EOF第一模态结果显示,碳排放量以四川省为中心向南北方向扩散,低值区集中分布在西北地区和珠三角地区;第二模态结果显示,碳排放量增长速度表现出西南地区和东南沿海地区较快,而中部省份碳排放量增长速度较慢的态势.碳排放量影响因素的重要程度由大到小依次为:总人口变化量、人均GDP变化量、城镇化率变化量、二产比重变化量、贸易开放程度变化量和能源消耗强度变化量,其中,总人口变化量的影响程度最为剧烈,每当总人口变化1%时,碳排放量相应地会变化0.5358%.     

轰燃前火灾温度方法的研究

在预测室内轰燃前火灾温度的多种方法中,McCaffrey等人的方法比较典型.轰燃综合预测法是在其基础上引入了内衬材料的热惯性.在总结前人的研究方法的基础上,从数据处理和理论分析上都进行了合理的改进,提出了估计室内轰燃前火灾温度的新方法.