2010-2016年京津冀地区AOD的时空变化特征及其影响因子分析

发布时间：2020-07-31 08:05

【摘要】：京津冀地区一直以来都是我国大气污染最为严重的地区之一,持续时间长且覆盖范围广,使之成为政府打好蓝天保卫战的重点区域,同时也是不少学者研究空气污染的热点区域。卫星遥感产品气溶胶光学厚度简称AOD(Aerosol Optical Depth),其定义为介质的消光系数在垂直方向上的积分,是衡量气溶胶的重要因子,可以用来表征大气浑浊度或气溶胶的总含量,有效的反映区域污染程度。基于此,本研究利用2010-2016年MODIS 3km AOD数据分析京津冀地区AOD的时空变化特征及其影响机理,为大气污染治理提供参考。京津冀地区近7年的AOD时空变化的研究结果表明:(1)京津冀地区AOD的月际变化呈现明显的“W”型分布趋势,AOD高值月份为1月、2月、6月、7月、12月,AOD低值月为4月、5月、9月、10月,其中1月最高,9月最低。不同季节AOD值差异较大,其中冬季的AOD最高且近7年始终稳定居高,夏季次之呈现逐渐减小趋势,春季AOD值较低且呈减小趋势,秋季AOD值最低但呈显著增加趋势。京津冀地区2010-2016年AOD的年均值变化不大,基本围绕0.82波动。(2)2010-2016年京津冀地区AOD的空间分布特征表明,空间总体上呈现南高北低的状况,高值区集中在北京市、天津市以及河北省南部的三个区域,AOD的低值区位于研究区的西北部山区。不同年份AOD空间分布具有一定的差异。(3)AOD的空间演变趋势结果表明2010-2016年京津冀地区的大部分区域空气质量依然维持原有水平,同比改善不大,研究区约有三分之一的地区有轻微改善的状况,少部分地区呈增加态势。其中北京-保定-石家庄-邢台-邯郸一线的空气质量明显转差;而承德-张家口、唐山-秦皇岛以北地区、沧州-衡水以东区域以及太行山区空气质量有改善趋势。不同城市的演变趋势差异较大。(4)重心转移模型分析结果表明热点重心位于沧州市的西部边界地区,冷点重心位于北京市北部与张家口市交界地区,不显著区的重心位于北京市、廊坊市与保定市3市的交界地区。近7年京津冀地区总体重心格局变幅较小,热点及冷点运移总体呈现先南移后北移的趋势,不显著重心的运移与热点轨迹相向而行。具体的环境导致不同年份重心运移的方向与速度并不相同。在此基础上,本研究结合气象站点中的降水量、风速、相对湿度数据,NDVI数据以及统计年鉴中的地区GDP、地区第二产业生产总值及地区人口密度,从自然和人为两个角度分析了京津冀地区AOD时空变化的影响因子。首先利用相关分析从区域和像元两个尺度揭示了不同影响因子对AOD作用力的强弱,再利用地理探测器工具从空间分异的角度分析不同地域不同时段影响因子贡献率的变化趋势及其主导影响因子。结果表明,京津冀地区AOD的影响因子是人口密度、第二产业等人为因子占主导,自然因子作用次之,二者交互作用大于任何一个单因子的作用。北京市主要受NDVI、人口密度的影响,要扩大绿化面积,有效发挥其正效应,同时还应控制人类活动的排放。天津市主要受风速、人口密度、第二产业多重影响,应该重点防控建筑、土壤扬尘、工业排放以及机动车尾气排放。河北省是人为因子占主导,其中除了秦皇岛市外,其余10个城市均要调整产业结构,减少工业排放,张家口市、石家庄市、沧州市等应优化能源消费结构,控制人类生产、生活中污染物的排放。
【学位授予单位】：天津师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X51
【图文】：

技术路线图,论文,月平均,社会经济数据

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示意图,地理位置,示意图,西北风

的西北风自北向南依次刮过，干冷少雨。京津冀地区地处我国第三阶梯的华北平原，西侧逡逑为南北走向的太行山脉，北侧紧邻东西走向的燕山山脉，东临渤海湾，东南部为广大的冲逡逑积平原，整体呈现西北高、东南低的地形特点（如图２－１所示），地区周围环山，不仅不利逡逑于扩散还会使得山前形成明显的污染物聚集条带。因此，山地成为冬季西北风较好的屏障，逡逑使京津冀平原地区成为背风地带，不利于污染物的扩散。逡逑总体而言，京津冀地区经济发达、人口众多，高耗能、高污染、高排放产业集聚，大逡逑中城市的机动车尾气排放及建筑工地扬尘排放较多，加之该地区不利的地形条件与静稳的逡逑天气状况，都会导致京津冀地区成为我国近些年大气污染最为严重的地区之一。逡逑８逡逑

点分布,气象站,数据,图层

尾气的排放量也就越大。其中，气象数据来自中国气象数据共享网（ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａ．ｃｍａ．ｃｎ／），逡逑下载得到京津冀地区气象站点的２０１０－２０１６年降水量、相对湿度、平均风速的月平均数据逡逑（站点分布见图２－２）。将月数据处理为年平均数据，选择克里金插值方法对平均风速、降逡逑水量、相对湿度年均数据进行插值，并保持其投影方式和空间分辨率与ＡＯＤ数据一致，逡逑得到７年气象数据空间连续分布的栅格图层。归一化植被指数（ＮＤＶＩ）数据为ＭＯＤ１３Ａ３逡逑产品数据，从邋ＮＡＳＡ邋官网（ｈｔｔｐｓ：／／ｌａｄｓｗｅｂ．ｎａｓｃｏｍ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／）下载得到。ＭＯＤ１３Ａ３邋数据属于逡逑陆地３级标准产品，空间分辨率２５０ｍ，时间分辨率为１月的ＮＤＶＩ栅格数据。对该数据逡逑进行投影转换、拼接、掩膜提取等预处理，重采样为３ｋｍ分辨率的ＮＤＶＩ数据，再将月数逡逑据图层叠加生成年均图层，最终得到京津冀地区２０１０－２０１６年每年的ＮＤＶＩ图层。社会经逡逑济数据来自北京、天津、河北省２０１０－２０１７年统计年鉴及各省统计局官网，获取地区级的逡逑ＧＤＰ、第二产业生产总值数据及人口密度数据，将属性值赋予在相应的行政区，并将其转逡逑化为３ｋｍ分辨率的栅格数据

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