基于CE-318和MODIS的南宁市气溶胶特性及区域效应分析

发布时间：2017-06-15 04:05

  本文关键词：基于CE-318和MODIS的南宁市气溶胶特性及区域效应分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空气质量问题越来越受到人们的关注。经济的快速发展对人类有正向作用也有负向作用,正向作用主要体现在提高人类生活水平,负向作用体现在对人类赖以生存的空气环境造成污染。近年来,南宁市人们生活水平的提高得益于经济的快速发展,但其也对空气环境造成一定的压力,导致空气环境质量有所下降,空气中出现污染的天数增加,人们越来越重视空气质量。为此,研究南宁市空气环境变化特征,揭示空气质量状况,为相关环保部门提供决策依据具有重要的意义。论文利用的数据有太阳光度计CE-318监测数据、MODIS数据、空气质量报数据、气象统计数据、气象遥感数据,通过Langley方法、暗像元法、统计分析方法、后向轨迹模拟方法研究南宁市空气质量现状,分析空气环境质量变化趋势。首先通过利用地基遥感数据反演气溶胶光学特性研究南宁市的空气质量在时间上的变化趋势,并联合污染物浓度的地面监测数据分析其与AOD(气溶胶光学厚度)之间的关联,探讨导致研究区域空气呈现污染的主要物质。同时利用空基遥感数据的反演结果分析研究区域的气溶胶光学厚度在空间上的变化特点。在上述分析的基础上进一步研究南宁市的空气质量现状情况,研究造成其空气出现污染的首要物质及空气质量变化特征,分析气象因子与空气质量之间存在的关联,探讨AQI指数与AOD两种不同方法之间存在的关联性。进而利用后向轨迹研究导致目标区域空气污染存在的可能来源。论文通过探讨分析主要得到以下几个结论:(1)太阳光度计反演气溶胶光学特性结果表明,2014年6月至2015年5月期间,10月份的AOD值最高,6月份至8月份最低。说明该时间段内南宁市10月份的空气污染现象比较严重,夏季期间的空气质量相对较好。月均AOD变化相对较大,波长指数a除夏季月份之外均大于1,表明导致南宁市空气呈现污染的主控粒子主要为细颗粒物。(2)AOD与污染物的相关性模型表明,夏季PM10与AOD的关联性要比其他季节显著,而在春秋冬季节PM2.5与AOD的相关性则较大,表明夏季空气中的污染物的粒径比其他季节的相对较大。(3)2014年1月至2015年5月期间,卫星遥感MODIS反演AOD结果表明秋冬季的气溶胶光学厚度高于春夏季,AOD值变化比较大。AOD值较高的区域主要分布在桂南、桂中,桂北少数地区的AOD值相对较高。总体而言,研究区域的空气质量状况整体良好,少数几个月份出现空气环境污染现象。(4)卫星遥感MODIS反演AOD与地基遥感太阳光度计反演AOD的关联性通过显著性检验。同时地基遥感反演AOD与卫星遥感MODIS反演AOD呈现出一定的规律性,当AOD较高时,MODIS反演结果低于CE-318反演结果,反之,高于CE-318反演结果。(5)依据空气质量报数据进行统计研究分析,结果表明南宁市的首要污染物为PM2.5和PM10,空气环境某些时刻会出现臭氧及二氧化硫污染。整体而言,秋冬季的空气质量比较差,空气污染现象明显,春季空气出现少数污染,夏季空气环境质量最好。(6)气象因素与表征空气质量的AQI指数的相关性分析结果表明,温度对空气环境质量有负向影响作用,气压对其有正向作用,风速对其的影响有正有负,能见度与其呈现负相关。AQI指数与AOD的关联性分析结果表明,两者之间存在正相关关系,且相关性通过显著性检验,两者的计算结果基本呈现一致性。(7)污染物后向轨迹的PSCF分析结果表明,南宁市空气质量受到自身因素影响较大,相邻地区的排放污染对其环境质量也有一定的影响,同时也受到一些边远地区长距离输送的影响。PSCF分析与MODIS反演AOD结果叠加表明,WPSCF值较大分布的区域,MODIS反演AOD结果也对应较高。
【关键词】：CE-318 MODIS 南宁市 气溶胶光学厚度 后向轨迹
【学位授予单位】：广西师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X513;X87
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究11-12
• 1.2.1 国外研究进展11-12
• 1.2.2 国内研究进展12
• 1.3 研究内容及目的12-15
• 2 基于太阳光度计的气溶胶特性反演研究15-24
• 2.1 CE-318简介15-16
• 2.1.1 仪器测量原理15-16
• 2.1.2 数据格式及应用16
• 2.2 反演原理及方法16-18
• 2.3 数据预处理18-20
• 2.4 CE-318反演结果分析20-23
• 2.4.1 月均变化分析20-21
• 2.4.2 AOD与污染物浓度关联性分析21-23
• 2.5 小结23-24
• 3 基于 6S模型的MODIS反演AOD研究24-38
• 3.1 MODIS简介24-25
• 3.1.1 MODIS数据特点24
• 3.1.2 MODIS的技术指标及数据产品24-25
• 3.2 辐射传输25-28
• 3.2.1 传输理论25
• 3.2.2 6S传输模型25-28
• 3.3 反演基本原理及方法28-29
• 3.4 数据预处理29-31
• 3.5 MODIS反演结果分析31-34
• 3.6 MODIS与CE-318反演结果对比分析34-37
• 3.7 小结37-38
• 4 基于统计数据的空气质量分析及相关研究38-48
• 4.1 空气质量的评价方法38-39
• 4.2 AQI指数评价分析39-43
• 4.2.1 空气质量小时数据分析39-41
• 4.2.2 空气质量日报数据分析41-43
• 4.3 AQI指数与气象要素关联性分析43-46
• 4.3.1 小时AQI指数与气象要素43-45
• 4.3.2 日报AQI指数与气象要素45-46
• 4.4 AQI指数与AOD相关性分析46-47
• 4.5 小结47-48
• 5 基于HYSPLIT模型的区域效应研究48-57
• 5.1 HYSPLIT模型48
• 5.2 后向轨迹模拟48-50
• 5.3 PSCF分析50-54
• 5.4 MODIS反演与PSCF对比研究54-56
• 5.5 小结56-57
• 6 总结与展望57-60
• 6.1 结论57-58
• 6.2 不足与展望58-59
• 6.3 创新点59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士期间发表论文及参与项目65-66
• 致谢66-67

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本文编号：451377