沿海区域AOD与PM2.5时空特征分析

作     者：田梓莹 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑小慎

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：沿海区域 气溶胶 AOD PM2.5 时空分布 

摘      要：气溶胶是影响大气环境的重要因素,气溶胶光学厚度(AOD)是其重要光学参数之一,PM浓度是监测空气质量的重要指标,论文研究AOD与PM的时空特征,可以为认识大气污染的区域分布和变化规律提供理论依据。利用AERONET地基数据和MODIS遥感数据,分析了沿海区域AOD和PM的时空特征。主要研究工作和成果如下:(1)利用层次聚类法将11个AERONET地基站位划分为四个类型区域,然后基于图形分类法划分为六种气溶胶类型:清洁型、沙漠粉尘型、大陆型、次大陆型、城市工业型和生物质燃型气溶胶,分别对四个区域站位进行气溶胶类型分析和季节分析。北京区域主要的气溶胶类型为城市工业型和大陆型;沿海区域主要为大陆型;西藏区域为清洁型;太湖区域主要为城市工业型气溶胶。(2)利用MOD04＿L2和MOD04＿3K两种二级产品数据分析,对四种算法进行验证和处理,根据各月的归一化植被指数范围可得到沿海区域整体组合算法的AOD值。(3)对沿海区域十年AOD进行季节、年际的时空分布分析,其中四季中最高的季节为春季,最低为秋季。在年际变化上,2011～2020年AOD均呈减少趋势,其中夏季最为明显,月均AOD上半年整体高于下半年。利用EOF对四季AOD时空分布特征进行分析,十年内四季AOD均呈减少趋势,春季主要以30°N为界限,夏季划分了以长江流域为分界线的南北区域呈现明显的反相变化,秋季2015年黄河以北部分区域AOD增加,其余年份呈相反趋势,冬季2013、2014和2016年30°N至40°N部分区域AOD增加,其余年份表现为相反趋势。(4)对组合算法后的AOD值进行高度订正和湿度订正,再利用AOD反演PM,最后对2011～2020年的PM进行时空特征分析。结果表明,十年数据月均PM下半年整体高于上半年且四季均呈减少趋势,其中冬季最为明显十年相差平均值为-19.6μg/m,下半年比上半年PM减少显著。利用EOF分析十年PM四季变化时,第一模态表现出PM均有减少趋势,前两个模态可解释分布变化,第二个模态明显区分了陆地和海域部分。