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基于卫星遥感AOD的华北地区2003—2014年PM2.5浓度时空分布特征

陈优芳 周一敏 赵昕奕

陈优芳, 周一敏, 赵昕奕. 基于卫星遥感AOD的华北地区2003—2014年PM2.5浓度时空分布特征[J]. 热带气象学报, 2019, 35(6): 822-830. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.074
引用本文: 陈优芳, 周一敏, 赵昕奕. 基于卫星遥感AOD的华北地区2003—2014年PM2.5浓度时空分布特征[J]. 热带气象学报, 2019, 35(6): 822-830. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.074
You-fang CHEN, Yi-min ZHOU, Xin-yi ZHAO. THE CHARACTERISTICS OF SPATIOTEMPORAL DISTRIBUTION OF HAZE WEATHER IN NORTH CHINA DURING 2003—2014[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(6): 822-830. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.074
Citation: You-fang CHEN, Yi-min ZHOU, Xin-yi ZHAO. THE CHARACTERISTICS OF SPATIOTEMPORAL DISTRIBUTION OF HAZE WEATHER IN NORTH CHINA DURING 2003—2014[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(6): 822-830. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.074

基于卫星遥感AOD的华北地区2003—2014年PM2.5浓度时空分布特征

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.074
基金项目: 

国家自然科学基金项目《气温时相变化对土地利用/土地覆被变化的响应》 41471073

详细信息
    通讯作者:

    赵昕奕, 女, 吉林省人, 副教授, 博士, 从事气候学与自然地理研究。E-mail: sh-zhao@urban.pku.edu.cn

  • 中图分类号: X16

THE CHARACTERISTICS OF SPATIOTEMPORAL DISTRIBUTION OF HAZE WEATHER IN NORTH CHINA DURING 2003—2014

  • 摘要: 华北及周边地区PM2.5造成的污染, 近十年来引起了社会的广泛关注, 也是科学研究的重要领域。利用2003—2014年的卫星遥感MODIS AOD数据和2014—2015年的地面观测PM2.5浓度数据, 采用聚类分析、混合效应模型、EOF分解等统计分析方法, 反演了2003—2014年华北及周边地区PM2.5浓度, 分析其时空分布特征。主要结论如下:(1)卫星遥感MODIS AOD与地面观测PM2.5值有较高的相关系数, 可利用MODIS卫星遥感AOD对地面观测的PM2.5浓度进行反演; (2)华北地区PM2.5浓度呈现出明显的空间分布特征:太行山脉是污染强弱明确的分界线, 山脉东南部的污染显著高于西部, 且在地势变化的地方出现明显的突变; 河北南部、河南北部和山东西北部分区域是污染最严重的地区; (3)2004年、2009年以及2013年后都是污染浓度比较低的年份。

     

  • 图  1  研究区及测站城市示意图

    图  2  空间聚类分析结果行政区切割

    图  3  混合效应模型中每个城市的拟合系数(R2)点的颜色越深, R2越大。

    图  4  通过0.10显著性检验的39个城市混合效应模型模拟效果

    a. 2014年4—12月的反演PM2.5浓度和实测PM2.5浓度拟合情况; b. 2015年1—3月反演PM2.5浓度和实测PM2.5浓度拟合情况, 灰线表示拟合的线性回归线。

    图  5  研究区各个城市在Mixed Effect算法中截距空间插值结果

    图  6  研究区EOF第一空间模态

    图  7  整个研究区和9个区域污染日数百分比的年际变化

    蓝色系曲线为污染较少的区域, 与左侧坐标相对应; 红色系曲线为污染较多的区域, 与右侧坐标相对应; 黑色曲线为整个研究的污染日数比, 与左侧坐标相对应。

    表  1  9个区域所在位置

    区域编号 区域名称
    1 张家口地区
    2 赤峰-承德地区
    3 辽宁西南地区
    4 张家口南部-北京北部地区
    5 河北中部-北京南部-天津地区
    6 山东中部、山西东南地区
    7 河北南部地区
    8 山东西南-河南东北地区
    9 山东半岛地区
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    表  2  不同区域污染情况的相关系数 均通过0.01显著性检验。

    区域 区域1 区域2 区域3 区域4 区域5 区域6 区域7 区域8 区域9
    区域1 1.00 0.67 0.44 0.69 0.56 0.36 0.38 0.21 0.14
    区域2 0.67 1.00 0.71 0.78 0.67 0.47 0.46 0.29 0.23
    区域3 0.44 0.71 1.00 0.73 0.64 0.50 0.43 0.31 0.38
    区域4 0.69 0.78 0.73 1.00 0.82 0.59 0.57 0.35 0.33
    区域5 0.56 0.67 0.64 0.82 1.00 0.67 0.72 0.42 0.27
    区域6 0.36 0.47 0.50 0.59 0.67 1.00 0.80 0.72 0.59
    区域7 0.38 0.46 0.43 0.57 0.72 0.80 1.00 0.69 0.35
    区域8 0.21 0.29 0.31 0.35 0.42 0.72 0.69 1.00 0.45
    区域9 0.14 0.23 0.38 0.33 0.27 0.59 0.35 0.45 1.00
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-26
  • 修回日期:  2019-09-08
  • 刊出日期:  2019-12-01

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