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基于遥感技术的我国内陆沙尘对中东部城市颗粒物污染的影响研究

作　者: 刘晓丽
导　师: 徐跃通；孙林
学　校: 山东师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 遥感技术内陆沙尘颗粒物污染中国中东部
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近几年来城市颗粒物污染已受到人们越来越多的关注,成为环境监测和治理的一个重点。我国城市颗粒物污染的来源较复杂,其主要的来源有:生物燃烧、建筑扬尘以及周围区域沙尘等。而随着近年来沙尘暴的频繁发生,内陆沙尘暴所携带沙尘的远距离输送逐渐成为我国部分城市颗粒物污染的一个重要来源。当沙尘天气发生时,强风将大量沙粒卷扬到空中并造成严重的空气污染。而被卷扬到空中的沙粒可随气流继续运行至我国的中东部地区,引起我国中东部地区较大范围内的空气污染。因此研究内陆沙尘与中东部城市颗粒物污染之间的相关关系,对中东部城市的环境污染治理有着重要的意义。传统的颗粒物探测方法是地基探测法,具有探测精度高以及可探测指标多等优点。但是由于该方法不能反映较大区域范围内颗粒物的时空分布,因此在了解颗粒物的起源以及影响范围方面受到很大的限制。而卫星遥感技术具有覆盖面广、信息获取方便快捷等特点,使用卫星遥感技术可以了解沙尘的起源、空间分布、移动路径和降尘区域,使探测结果达到空间上和时间上的连续性,相对于地基探测方法可以更高效地获取颗粒物的宏观信息,真正达到动态监测的目的。因此在黄土与第四纪国家重点实验室开放基金项目“内陆粉尘对中东部城市颗粒物污染的影响”的支撑下,本文选择北京市、青岛市、西安市作为中东部城市示范区,利用“中国强沙尘暴序列及其支撑数据集”(1982年至2007年)、空气污染指数API数据、MODIS气溶胶光学厚度产品MOD04以及气溶胶全球观测网AERONET数据,研究内陆沙尘对中东部城市地区颗粒物污染的影响。全文从六个方面进行阐述:第一部分,主要介绍国内外学者对沙尘天气的研究现状,本研究的主要内容及研究区域概况。第二部分,介绍我国内陆沙尘源地的分布以及沙尘的传输路径,并结合1982年至2007年26年间的沙尘数据集对中东部地区的沙尘源地进行分析,得到其受内陆沙尘影响的时空分布规律,并利用MODIS-NDVI产品对沙尘传输过程中植被覆盖的影响做了分析。第三部分,利用沙尘数据集提取出的沙尘指数与利用MODIS气溶胶数据产品MOD04、AERONET数据所提取的气溶胶光学厚度AOT进行相关性分析,得出三个城市的AOT对内陆沙尘的响应。第四部分,利用MODIS气溶胶数据产品MOD04、AERONET数据所提取的表征颗粒物粒径大小的?ngstr?m波长指数α对三个城市春季大气中的颗粒物变化情况进行分析,并将分析结果与对应时间内内陆沙尘以及三个城市API数据的变化进行对比,从而探寻内陆沙尘对中东部城市颗粒物的贡献及其对城市API的影响。第五部分,利用MODIS数据对两次沙尘过程进行动态监测及分析,从而验证内陆沙尘对中东部城市的影响。第六部分,总结全文,得出结论,并提出日后进一步的工作展望

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-11
1 绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外的研究现状及存在的问题  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
    1.2.3 存在的问题  14
  1.3 研究内容及技术路线  14-16
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-16
2 研究区域概况  16-17
  2.1 沙尘源区概况  16
  2.2 中东部示范区城市概况  16-17
    2.2.1 北京市概况  16-17
    2.2.2 西安市概况  17
    2.2.3 青岛市概况  17
3 我国沙尘源地及中东部沙尘源地分析  17-30
  3.1 我国沙尘源地及其移动路径  17-21
    3.1.1 沙尘源区的空间分布  17-19
    3.1.2 沙尘源区的时间分布  19-21
    3.1.3 沙尘暴移动路径分析  21
  3.2 中东部地区的沙尘源地分析  21-27
    3.2.1 中东部局地起尘站点结果分析  22
    3.2.2 受内陆沙尘影响的中东部起尘站点结果分析  22-27
      3.2.2.1 空间分布规律  23-24
      3.2.2.2 年际变化规律  24-26
      3.2.2.3 季节变化规律  26-27
  3.3 植被覆盖在内陆沙尘向中东部传输过程中的作用  27-30
4 中东部城市颗粒物对内陆沙尘的响应分析  30-40
  4.1 数据源介绍  31-33
    4.1.1 MODIS 介绍  31-33
    4.1.2 AERONET 简介  33
  4.2 2000-2007 年我国沙尘天气概况  33-34
  4.3 中东部城市气溶胶光学厚度对内陆沙尘的响应  34-40
    4.3.1 北京市光学厚度对内陆沙尘的响应  35-36
    4.3.2 西安市光学厚度对内陆沙尘的响应  36-37
    4.3.3 青岛市光学厚度对内陆沙尘的响应  37-38
    4.3.4 北京市多年沙尘数据与AOT 对比  38-40
5 中东部城市空气污染指数API 对内陆沙尘的响应分析  40-55
  5.1 数据源介绍  40-43
    5.1.1 API  40-43
    5.1.2 (?)ngstr(o|¨)m  43
  5.2 我国城市空气污染现状分析  43-46
    5.2.1 我国城市颗粒物污染现状分析  43-44
    5.2.2 2001-2007 年示范区城市API 变化分析  44-46
  5.3 示范区城市API 对内陆沙尘的响应分析  46-55
    5.3.1 (?)ngstr(o|¨)m 波长指数α与AOT 和API 的相关性分析  46-47
    5.3.2 一次典型过程分析  47-50
    5.3.3 2001-2007 年示范区城市API 对内陆沙尘的响应分析  50-55
      5.3.3.1 北京市API 对内陆沙尘的响应  50-52
      5.3.3.2 西安市API 对内陆沙尘的响应  52-53
      5.3.3.3 青岛市API 对内陆沙尘的响应  53-55
6 应用MODIS 遥感影像对沙尘过程动态监测应用及分析  55-59
  6.1 2002 年4 月6 日—10 日强沙尘暴过程动态监测  55-57
  6.2 2006 年3 月9 日—12 日强沙尘暴过程动态监测  57-59
7 结论及展望  59-62
  7.1 结论  59-60
  7.2 存在的问题及展望  60-62
参考文献  62-66
攻读学位期间承担的科研任务与发表的学术论文  66-67
致谢  67

基于遥感技术的我国内陆沙尘对中东部城市颗粒物污染的影响研究

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