中原城市群對大氣污染時空影響研究.pdf

1、氣溶膠在大氣環(huán)境中扮演著非常重要的角色，它不僅影響著地-氣輻射收支系統(tǒng)的平衡，而且是導致城鎮(zhèn)大氣污染的關(guān)鍵因素。氣溶膠光學厚度(AOD)是氣溶膠總含量的基本參數(shù)，能夠用來推算氣溶膠含量以及反映大氣的污染程度。通過衛(wèi)星遙感獲取大氣氣溶膠數(shù)據(jù)，能夠彌補因地面監(jiān)測站點稀少而無法獲取連續(xù)時間內(nèi)高覆蓋率的大氣氣溶膠光學厚度空間分布情況。研究氣溶膠光學厚的空間分異特征，以及與建設(shè)用地、高程、人口等因素的關(guān)系，對有效監(jiān)控區(qū)域大氣污染物程度，并有針對性

2、控制大氣污染有著實際指導意義。
　　中原城市群是中國中部經(jīng)濟、人口、資源聚集程度最高的區(qū)域之一，其大氣污染問題日益突出，本研究首先利用MODIS-Terra10KM氣溶膠光學厚度產(chǎn)品(MOD04L2)，提取2016年中原城市群地區(qū)的氣溶膠光學厚度，并分析該區(qū)域AOD的時空分布特征。其次利用Landsat8OLI遙感影像、DEM影像、GPW人口柵格數(shù)據(jù)，提取研究區(qū)范圍內(nèi)的建設(shè)用地、數(shù)字高程、人口密度等信息，最后通過Pearson相關(guān)

3、性分析、回歸分析等方法研究各因素與AOD之間的相關(guān)程度。
　　本文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)2016年中原城市群的AOD主要呈現(xiàn)東高西低的分布情況，東部山地丘陵地區(qū)的AOD平均值普遍高于西部平原地區(qū)，最高值區(qū)域主要分布在研究區(qū)東北部、鄭州市北部、焦作南部、新鄉(xiāng)中部等建成區(qū)范圍內(nèi)的地區(qū)，其AOD數(shù)值分布區(qū)間為0.75～0.96，開封市全境、新鄉(xiāng)市東部、菏澤市西部、濮陽市和安陽市南部、許昌市建成區(qū)、周口市建成區(qū)、平頂上市建

4、成區(qū)、洛陽建成區(qū)等上空的AOD數(shù)值分布區(qū)間為0.57～0.75，東南部地區(qū)平頂山市、漯河市、周口市、駐馬店市、許昌市以及西北部運城市除建成區(qū)以外，其上空AOD數(shù)值區(qū)間為0.43～0.57，研究區(qū)西部丘陵地區(qū)上空的AOD數(shù)值區(qū)間為0.32～0.43，西部山區(qū)上空的AOD數(shù)值區(qū)間為0.15～0.32。
　　(2)中原城市群AOD季節(jié)性變化特征明顯，春季AOD濃度最高，夏、秋兩季次之，冬季最低。研究區(qū)范圍內(nèi)AOD的平均值由高到低依次為春

5、季＞秋季＞夏季＞冬季，AOD平均值為0.625＞0.461＞0.456＞0.321。
　　(3)通過對不同時間段（年、季、月）的AOD平均值與建設(shè)用地面積占有比之間的相關(guān)性分析，其置信度均在0.01水平上呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，絕大多數(shù)pearson相關(guān)系數(shù)在0.4與0.5之間，表現(xiàn)為顯著相關(guān)關(guān)系，部分月份pearson相關(guān)系數(shù)在0與0.3區(qū)間，表現(xiàn)為相關(guān)關(guān)系相對較弱。對不同時間范圍的AOD平均值與建設(shè)用地面積占有比之間進行的回歸模型發(fā)

6、現(xiàn)，最佳擬合優(yōu)度回歸模型均為冪函數(shù)。
　　(4)通過將AOD平均值與不同區(qū)間段的建設(shè)用地面積占有比進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)間段的建設(shè)用地面積占有比對AOD的影響程度不同，在不同季節(jié)中不同區(qū)間段的建設(shè)用地面積占有比對AOD的影響程度也是不同的，建設(shè)用地面積占有比在1.03％-3.05％之間對AOD造成的影響最為明顯，其次為11.17％-74.49％區(qū)間。
　　(5)通過對不同時間范圍（年、季、月）的AOD平均值與數(shù)字高程之間

7、的相關(guān)性分析，其置信度均在0.01水平上呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系，絕大多數(shù)pearson相關(guān)系數(shù)絕大多都在-0.5與-0.8之間，表現(xiàn)為顯著的相關(guān)關(guān)系，只有夏季、7月、8月、10月的AOD平均值與干成之間的Pearson相關(guān)系數(shù)分別為-0.498**、-0.398**、-0.227**、-0.412**，表現(xiàn)為較顯著相關(guān)關(guān)系。全年、四個季節(jié)以及1月份、5月份、9月份、12月份最優(yōu)度擬合函數(shù)為冪函數(shù)，2月、3月最優(yōu)度擬合函數(shù)為對數(shù)函數(shù)，6月、7月

8、、8月、10月、11月最優(yōu)度擬合函數(shù)為指數(shù)函數(shù)，4月最優(yōu)度擬合函數(shù)為多項式函數(shù)。
　　(6)通過對不同時間范圍（年、季、月）的AOD平均值與人口密度之間的相關(guān)性分析，其置信度均在0.01水平上呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，全年、春季、秋季、4月、6月、9月、11月AOD平均值與高程之間的pearson相關(guān)系數(shù)R分別為0.333**、0.321**、0.315**、0.350**、0.337**、0.302**、0.300**，表現(xiàn)出較為顯著的