程雅琪:基于融合高分辨率AOD的京津冀PM2.5浓度估算论文

程雅琪:基于融合高分辨率AOD的京津冀PM2.5浓度估算论文

本文主要研究内容

作者程雅琪(2019)在《基于融合高分辨率AOD的京津冀PM2.5浓度估算》一文中研究指出:近年来,由于雾霾事件的发生使得PM2.5受到广泛关注。但我国PM2.5监测网络的建立较晚且各站点初始时间不尽相同,因此缺乏长时间、连续范围的PM2.5浓度数据,目前利用气溶胶光学厚度(AOD)预测PM2.5浓度是常用的方法。由于京津冀地区多个城市长期在空气环境较差排名的名单上而成为环境研究中的重点关注的区域,本文以京津冀地区PM2.5浓度为研究对象,对其2016年12月至2017年11月的不同时间尺度的变化进行了分析,并探讨了PM2.5浓度与气象因素的关系,利用SARA算法反演了分辨率为500m的AOD,并将其与MODIS AOD产品进行融合。融合后的AOD再结合NDVI、DEM、人口以及气象要素等因子,利用OLS、GWR、GTWR模型反演了高分辨率的PM2.5浓度,论文主要研究内容和结论如下:(1)气象因素对PM2.5浓度的运输与扩散有非常重要的影响。京津冀地区共有气象站点26个,为了对京津冀地区PM2.5浓度趋势面进行分析,在研究区域外额外选取了46个气象站点。PM2.5与各气象因子各有24984组数据。在SPSS中进行相关性检验,PM2.5与降水、风速、气温呈负相关,相关性系数分别为-0.104、-0.228以及-0.312;与气压和湿度呈正相关,相关性系数分别为0.196、0.273。将各气象因子根据各分别划分为不同的区间,分析了不同区间气象因子与PM2.5浓度的相关性。虽然整体相关性并未发生改变,但在有的区间相关性显著,有的区间相关性不显著。(2)高精度AOD反演。以MOD02HKM、MOD03以及MOD09数据,利用简单气溶胶算法(SARA)反演了京津冀地区500m分辨率的AOD,将结果与MOD043km、MOD0410km AOD数据进行对比,并以位于河北师范大学资源与环境科学学院的CE-318仪器的AOD监测数据为基准。MOD0410km、MOD043km、SARA AOD与CE-318 AOD相关性系数R2分别0.647、0.684、0.425。(3)AOD数据融合。虽然MODIS AOD数据质量较好,精度较高,但缺失严重。虽然SARA AOD能够覆盖整个研究区,但数据精度不高。因此,本文以MOD043km为基础数据,将MOD0410km、SARA AOD进行重采样、订正,处理之后的数据按照MO043km、MYD043km、MOD0410km、MYD0410km、SARA AOD的顺序进行融合,得到每日3km分辨率的全覆盖的AOD产品。对融合后产品进行验证,精度介于MODIS AOD与SARA AOD之间。(4)PM2.5浓度空间分布分析。为了解京津冀地区PM2.5浓度空间分布,对研究区内80个PM2.5站点和周围36个PM2.5站点进行普通克里金插值。对PM2.5浓度年均、季节、月均、日均变化分析,以年均来看京津冀研究区可以大致分为燕山以南以北两个区域,PM2.5浓度呈现出北低南高、北简南繁的特点,造成该差异的原因为自然地理环境与人文环境的不同。以季节来看,秋冬两季PM2.5浓度比春夏两季的浓度高,差异主要归结为季节性污染源、气候条件。以月均值来看,2016年12月京津冀地区PM2.5浓度为整个研究期间最高,污染情况较为严重。研究期间京津冀地区PM2.5浓度大致经历了降低、再降低、小幅度回升的过程。以日均值来看,有92天PM2.5浓度超过75μg/m3(限值标准),对逐小时数据进行分析,春、夏两季仅有一个波峰和一个波谷,冬、秋季节均有两个波峰、两个波谷。(5)利用最小二乘法、地理加权回归、时空地理加权回归模型进行PM2.5浓度估算。普通最小二乘模型是将PM2.5浓度作为因变量,AOD、NDVI、DEM、人口以及气象数据作为解释变量进行回归,回归结果中,人口、NDVI、DEM与PM2.5浓度呈负相关,AOD与PM2.5浓度呈正相关并且系数最大为模型中最重要的参数。本文因变量与解释变量具有统计显著性非稳态的回归模型适合进行GWR、GTWR分析。(6)利用GWR、GTWR模型进行PM2.5浓度反演,利用AICc方法,最佳固定距离计算最佳带宽。将OLS、GWR、GTWR结果进行对比,以R2、AICc、残差平方和、Sigma为对比参数,表明GTWR模型拟合效果最好。

Abstract

jin nian lai ,you yu wu mai shi jian de fa sheng shi de PM2.5shou dao an fan guan zhu 。dan wo guo PM2.5jian ce wang lao de jian li jiao wan ju ge zhan dian chu shi shi jian bu jin xiang tong ,yin ci que fa chang shi jian 、lian xu fan wei de PM2.5nong du shu ju ,mu qian li yong qi rong jiao guang xue hou du (AOD)yu ce PM2.5nong du shi chang yong de fang fa 。you yu jing jin ji de ou duo ge cheng shi chang ji zai kong qi huan jing jiao cha pai ming de ming chan shang er cheng wei huan jing yan jiu zhong de chong dian guan zhu de ou yu ,ben wen yi jing jin ji de ou PM2.5nong du wei yan jiu dui xiang ,dui ji 2016nian 12yue zhi 2017nian 11yue de bu tong shi jian che du de bian hua jin hang le fen xi ,bing tan tao le PM2.5nong du yu qi xiang yin su de guan ji ,li yong SARAsuan fa fan yan le fen bian lv wei 500mde AOD,bing jiang ji yu MODIS AODchan pin jin hang rong ge 。rong ge hou de AODzai jie ge NDVI、DEM、ren kou yi ji qi xiang yao su deng yin zi ,li yong OLS、GWR、GTWRmo xing fan yan le gao fen bian lv de PM2.5nong du ,lun wen zhu yao yan jiu nei rong he jie lun ru xia :(1)qi xiang yin su dui PM2.5nong du de yun shu yu kuo san you fei chang chong yao de ying xiang 。jing jin ji de ou gong you qi xiang zhan dian 26ge ,wei le dui jing jin ji de ou PM2.5nong du qu shi mian jin hang fen xi ,zai yan jiu ou yu wai e wai shua qu le 46ge qi xiang zhan dian 。PM2.5yu ge qi xiang yin zi ge you 24984zu shu ju 。zai SPSSzhong jin hang xiang guan xing jian yan ,PM2.5yu jiang shui 、feng su 、qi wen cheng fu xiang guan ,xiang guan xing ji shu fen bie wei -0.104、-0.228yi ji -0.312;yu qi ya he shi du cheng zheng xiang guan ,xiang guan xing ji shu fen bie wei 0.196、0.273。jiang ge qi xiang yin zi gen ju ge fen bie hua fen wei bu tong de ou jian ,fen xi le bu tong ou jian qi xiang yin zi yu PM2.5nong du de xiang guan xing 。sui ran zheng ti xiang guan xing bing wei fa sheng gai bian ,dan zai you de ou jian xiang guan xing xian zhe ,you de ou jian xiang guan xing bu xian zhe 。(2)gao jing du AODfan yan 。yi MOD02HKM、MOD03yi ji MOD09shu ju ,li yong jian chan qi rong jiao suan fa (SARA)fan yan le jing jin ji de ou 500mfen bian lv de AOD,jiang jie guo yu MOD043km、MOD0410km AODshu ju jin hang dui bi ,bing yi wei yu he bei shi fan da xue zi yuan yu huan jing ke xue xue yuan de CE-318yi qi de AODjian ce shu ju wei ji zhun 。MOD0410km、MOD043km、SARA AODyu CE-318 AODxiang guan xing ji shu R2fen bie 0.647、0.684、0.425。(3)AODshu ju rong ge 。sui ran MODIS AODshu ju zhi liang jiao hao ,jing du jiao gao ,dan que shi yan chong 。sui ran SARA AODneng gou fu gai zheng ge yan jiu ou ,dan shu ju jing du bu gao 。yin ci ,ben wen yi MOD043kmwei ji chu shu ju ,jiang MOD0410km、SARA AODjin hang chong cai yang 、ding zheng ,chu li zhi hou de shu ju an zhao MO043km、MYD043km、MOD0410km、MYD0410km、SARA AODde shun xu jin hang rong ge ,de dao mei ri 3kmfen bian lv de quan fu gai de AODchan pin 。dui rong ge hou chan pin jin hang yan zheng ,jing du jie yu MODIS AODyu SARA AODzhi jian 。(4)PM2.5nong du kong jian fen bu fen xi 。wei le jie jing jin ji de ou PM2.5nong du kong jian fen bu ,dui yan jiu ou nei 80ge PM2.5zhan dian he zhou wei 36ge PM2.5zhan dian jin hang pu tong ke li jin cha zhi 。dui PM2.5nong du nian jun 、ji jie 、yue jun 、ri jun bian hua fen xi ,yi nian jun lai kan jing jin ji yan jiu ou ke yi da zhi fen wei yan shan yi na yi bei liang ge ou yu ,PM2.5nong du cheng xian chu bei di na gao 、bei jian na fan de te dian ,zao cheng gai cha yi de yuan yin wei zi ran de li huan jing yu ren wen huan jing de bu tong 。yi ji jie lai kan ,qiu dong liang ji PM2.5nong du bi chun xia liang ji de nong du gao ,cha yi zhu yao gui jie wei ji jie xing wu ran yuan 、qi hou tiao jian 。yi yue jun zhi lai kan ,2016nian 12yue jing jin ji de ou PM2.5nong du wei zheng ge yan jiu ji jian zui gao ,wu ran qing kuang jiao wei yan chong 。yan jiu ji jian jing jin ji de ou PM2.5nong du da zhi jing li le jiang di 、zai jiang di 、xiao fu du hui sheng de guo cheng 。yi ri jun zhi lai kan ,you 92tian PM2.5nong du chao guo 75μg/m3(xian zhi biao zhun ),dui zhu xiao shi shu ju jin hang fen xi ,chun 、xia liang ji jin you yi ge bo feng he yi ge bo gu ,dong 、qiu ji jie jun you liang ge bo feng 、liang ge bo gu 。(5)li yong zui xiao er cheng fa 、de li jia quan hui gui 、shi kong de li jia quan hui gui mo xing jin hang PM2.5nong du gu suan 。pu tong zui xiao er cheng mo xing shi jiang PM2.5nong du zuo wei yin bian liang ,AOD、NDVI、DEM、ren kou yi ji qi xiang shu ju zuo wei jie shi bian liang jin hang hui gui ,hui gui jie guo zhong ,ren kou 、NDVI、DEMyu PM2.5nong du cheng fu xiang guan ,AODyu PM2.5nong du cheng zheng xiang guan bing ju ji shu zui da wei mo xing zhong zui chong yao de can shu 。ben wen yin bian liang yu jie shi bian liang ju you tong ji xian zhe xing fei wen tai de hui gui mo xing kuo ge jin hang GWR、GTWRfen xi 。(6)li yong GWR、GTWRmo xing jin hang PM2.5nong du fan yan ,li yong AICcfang fa ,zui jia gu ding ju li ji suan zui jia dai kuan 。jiang OLS、GWR、GTWRjie guo jin hang dui bi ,yi R2、AICc、can cha ping fang he 、Sigmawei dui bi can shu ,biao ming GTWRmo xing ni ge xiao guo zui hao 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自河北师范大学的程雅琪,发表于刊物河北师范大学2019-06-20论文,是一篇关于融合论文,气象论文,河北师范大学2019-06-20论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自河北师范大学2019-06-20论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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