论文部分内容阅读
京津冀地区是我国重工业基地之一,在工业快速发展的同时也带来了较为严重的大气污染。同时京津冀北部地区与华北平原和内蒙古地区相接壤,易受沙尘天气的影响。三北防护林的建立和大气污染防治条例的出台使得大气污染得到了控制,但京津冀地区的大气治理问题依然严峻。气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）是气溶胶消光系数在垂直方向上的积分,是评价空气质量的重要指标。探讨AOD时空变化及与气象因素的相关性,对区域大气污染防治具有重要指导意义。本文基于2001-2020年MODIS MOD04数据集和MCD19A2数据集,采用线性回归分析法、经验正交函数分解（Empirical Orthogonal Function,EOF）、潜在源贡献因子法（Potential Source Contribution Factor,PSCF）、迭代自组织数据分析算法（Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique,ISODATA）以及地理探测器等方法,从多个时间尺度分析京津冀地区的AOD时空分布及变化趋势;同时为了探讨强风对气溶胶的作用,选取承德市为研究对象,结合HYSPLIT（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model）模型进行气溶胶输送特征分析;最后基于不同空间尺度,探讨气象因素对AOD的影响。具体结论如下:（1）基于MODIS MOD04和MCD19A2数据集,采用多角度大气校正（Multi-Angle Implementation of Atmospheric Correction algorithm,MAIAC）优先法构建AOD融合数据集。地面站数据验证结果表明,融合日数据集与实测值的相关系数及误差通过率满足NASA给定的要求（通过率≥65%）,同时融合月数据集与实测值的相关性比MOD04和MCD19A2数据集强,说明融合数据集在京津冀地区具有适用性。（2）年尺度上,研究区2001-2014年AOD呈波动上升趋势,2015年起开始逐步下降,空间分布呈南高北低的特征,整体呈显著下降趋势,且西北部地区下降最显著。主要呈现全局一致型和南北分异型两种空间分布模式。季尺度上,夏季AOD的值和波动范围均最大,在0.45-0.75之间,AOD呈显著下降趋势,冀北地区下降较为明显。春季、秋季和冬季AOD范围一致,在0.3-0.5之间,变化趋势不显著。（3）气溶胶输送特征分析表明,气流对AOD有较强的作用,不仅会传输外来气溶胶,还会造成气溶胶的集聚,使气溶胶不易扩散。季际输送特征表明,承德市气溶胶外来输送潜在污染源的分布和季风气候有关,春季与夏季冀南地区和东北平原是主要的潜在污染源,秋季和冬季黄土高原、内蒙古及蒙古国是主要的潜在污染源。（4）从整体角度上分析AOD与气象因子的相关性,基于地理探测器结果表明,京津冀地区气温和气压与AOD相关性较高,而气温与湿度是主导交互因子。基于Pearson相关系数法得出,气温与AOD呈正相关,而气压与AOD呈负相关,且气压越高,气压与AOD的相关性越高。基于ISODATA分类法将京津冀地区划分为区域1、区域2和区域3,并在年尺度和月尺度上分别进行地理探测,年尺度结果表明区域1的主导因子为气温、气压,区域2的主导因子为气温和湿度,而区域3的主导因子为气温和湿度;月尺度结果表明,不同区域间气象因素贡献率的不同主要是受地形的影响,而不同月份间贡献率的不同是因为季风气候的影响。