南亚PM2.5时空演变过程及其与城市化特征关系分析

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城市化是历史发展的必然阶段,是社会经济发展的重要表现和结果。作为南亚第一人口大国——印度,人口的快速增长、经济的高速发展以及城市规模的急剧扩张无不给该地区带来了巨大的环境压力,特别是当前日益严峻的大气环境污染问题,已经引起了当地政府和公众的极大关注。本文基于卫星遥感估算的PM2.5作为表征印度当前大气环境质量的指标,首先对其时空演变过程进行了综合分析;进而从空间城市化、人口城市化、社会经济城市化以及城市化整体方面深入分析了相应的城市化演变特征。在此基础上,利用皮尔逊相关系数法、EKC模型、双变量空间自相关以及耦合协调度模型等方法对该地区PM2.5与城市化特征间的耦合关系进行了探究。论文的主要结论如下:1.1998-2015年,印度年均PM2.5浓度整体呈上升趋势,除喜马拉雅高山区外,PM2.5整体呈南部低、北部高(包括首都新德里在内的恒河平原区),从南部到北部逐渐递增的圈层分布格局。城市PM2.5污染对其周边区域产生影响的城市数量越来越多。此外,研究区PM2.5在景观水平上具有斑块数量减少、斑块平均面积增大,多样性与均匀程度略有降低的特征;而类型面积、最大斑块指数和边缘密度在2001年之前以C3等级为主,之后C4、C5和C6等级斑块对应值明显升高,但上述特征在三个子区域间存在显著差异。2.近18年,研究区土地利用/覆盖变化十分剧烈,其中变化最大的三种类型依次为建成区、灌木和耕地,建成区面积共增加16903 km2,耕地占其中的83.88%;印度人口城市化综合指数和社会经济城市化综合指数在近18年均保持上升趋势,但不同阶段变化状况存在明显差异,前者以农村人口大量转移和人口快速增长为主要特征,而后者则以国家医疗水平的提高和经济的快速增长为主要特征。3.整体来看,研究区大气环境与城市化整体变化趋势符合EKC曲线中的正“N”型,表明城市化对研究区大气环境的影响仍以负面影响为主。各子区域大气环境与城市化的耦合协调关系存在显著差异:恒河平原区城市化进程明显缓于大气环境污染进程;喜马拉雅高山区大气环境与城市化的协调关系始终处于严重不协调状态;德干高原区大气环境与城市化则大多处于由基本协调到基本不协调或始终不协调的状态。
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