多源卫星遥感的华北平原大气NO2浓度时空变化-遥感学报.PDF

多源卫星遥感的华北平原大气NO 浓度时空变化 2 1 1* 1 1，2 1 章吴婷 ，张秀英 ，刘磊 ，赵丽敏 ，卢学鹤 1 南京大学国际地球系统科学研究所，江苏 南京 210023 2 江苏地理信息资源开发与应用协同创新中心，江苏 南京 210023 摘要：为探讨 1996 年以来华北平原对流层NO2 柱浓度变化的空间特征，本研究基于GOME、SCIAMACHY 和OMI 卫星传感器的监测数据，首先以 SCIAMACHY 的 NO2 柱浓度为基准，根据建立的 GOME 和 SCIAMACHY ， SCIAMACHY 和OMI 之间的相关关系，校正GOME 和OMI 监测的NO2 数据；然后利用线性正弦曲线模型拟合方法 研究1996-2016 年长时间序列华北平原对流层NO2 变化的空间分布特征。结果显示，华北平原对流层NO2 浓度自1996 年开始持续上升，到2011 年达到最高值，然后呈现下降趋势。该变化趋势主要受经济发展和环保政策的双重影响。 1996-2011 年，NO2 柱浓度高值区分布在北京市、天津市、河北唐山市和保定市、山东德州市和济南市、安徽滁州市 以及江苏南京市、常州市和无锡市，并且具有较高增长率；2011-2016 年NO2 柱浓度平均值远高于 1996-2011 年NO2 柱浓度平均值，高值地区范围扩大，分布在河北南部、河南北部和山东西部，但华北平原地区 NO2 柱浓度均呈现负 增长，表明 “十二五”规划提出的大气环保政策取得了显著成效。同时，对流层NO2 柱浓度可以反映典型环保事件如 北京奥运会、国庆阅兵和南京青奥会时期大气环保政策的实施效果。 关键词：变化趋势；对流层NO2 柱浓度；华北平原；多源遥感；长时间序列 国内外学者基于卫星监测数据，探讨了全国尺度 1 引 言 大气 NO2 的时空分布格局，如王跃启等 (2009)基于 OMI 的NO2 柱浓度研究2004-2008 年8 个自然区的时 大气NO2 是对流层中重要的化学成分，是形成硝 空分布变化；肖钟湧等（2011 ）基于OMI 数据分析了 酸性酸雨、酸雾以及光化学烟雾的主要污染物，对人 2004-2011 年对流层NO2 柱浓度和总柱浓度的时空特 体健康和生态系统已经产生了负面影响(Logan, 1983; 征；Richter 等 (2005)基于 GOME 和 SCIAMACHY Chiusolo 等, 2011) 。近几十年以来，我国快速发展的 数据探讨了 1996-2004 年 NO2 浓度的时空变化；De 经济导致能源消耗增加，致使大气中NO2 有了显著增 Foy 等（2016 ）基于OMI 数据探讨了环保政策对NOX 加，已经成为全球大气NO 浓度最高的三大地区之一。 排放的影响；Chen 等 (2016)探讨了5 种传感器监测的 2 我国 NO2 浓度高值主要分布在华北平原(Krotkov 等, NO2 数据产品在我国的差异。另外，也有研究探讨了 2016) ，因此，迫切需要探讨华北平原地区大气 NO2 区域尺度大气NO2 的时空分布。符传博等 (2016)基于 浓度时空分布特征，为制定国家适应性政策提供科学 OMI 监测数据探讨了海南省2004-2015 年大气NO2 浓 依据。 度的时空分布，该研究表明NO2 浓度在近 12 年表现 地面监测NO2 技术逐渐成熟，时间分辨率不断提 为上