地球信息科学学报 ›› 2021, Vol. 23 ›› Issue (11): 1971-1983.doi: 10.12082/dqxxkx.2021.210290
钟雨桐1,2(), 韦晶3,4, 郑月明1,2, 阎福礼1,*(
)
收稿日期:
2021-05-24
修回日期:
2021-07-01
出版日期:
2021-11-25
发布日期:
2022-01-25
通讯作者:
*阎福礼(1973— ),男,博士,副研究员,山东烟台人,主要从事灾害与环境遥感研究。E-mail: yanfl@radi.ac.cn作者简介:
钟雨桐(1995— ),女,硕士生,吉林长春人,主要从事人居环境遥感研究。E-mail: zhongyutong18@mails.ucas.ac.cn
基金资助:
ZHONG Yutong1,2(), WEI Jing3,4, ZHENG Yueming1,2, YAN Fuli1,*(
)
Received:
2021-05-24
Revised:
2021-07-01
Online:
2021-11-25
Published:
2022-01-25
Contact:
YAN Fuli
Supported by:
摘要:
有利气象条件之后的静风期,极大降低了PM2.5跨区域传输的影响,能够揭示本地源的排放状况。本文尝试性引入了静风期污染物分布揭示本地源排放特征的概念,提出了一种基于遥感数据的PM2.5排放清单空间精细化方法:首先,利用 MODIS MCD19A2反演的ChinaHighPM2.5数据,构建高时空分辨率PM2.5数据融合方法;然后,构建唐山市有利气象条件之后的静风期污染物遴选方法(合理风向和风速:有利气象条件为东风,地面10 m高度风速大于3 m/s,其他风向,持续的较大风力5~10 m/s;静风期风速小于1.5~2.0 m/s);其次,基于遴选的静风期PM2.5数据分配MEIC清单中的PM2.5总排放量,同时对比传统插值方法:基于GDP、人口密度、路网、土地利用类型数据,实现清单各污染源PM2.5的1 km×1 km空间分配;最后,利用WRF-CMAQ模拟数据和地面台站实测数据进行真实性检验。研究结果表明:① PM2.5数据填补融合方法能够有效提高PM2.5监测数据的时空分辨率,且与地面监测值显著相关(R2=0.94,RMSE=4.64 µg/m3,NMB=2%,NME=7%);② 引入有利气象条件后的静风期概念,提出了静风期污染物的遴选方法,有效降低了PM2.5跨区域传输的影响,更好地反映了本地源排放的空间分布特征;③ WRF-CMAQ模拟方法的精度验证结果表明,该方法较传统面积插值法NME降低7%,NMB降低10%,RMSE降低1.54 µg/m3,R2提高11%。该方法为排放清单的空间精细化提供了新的研究思路。
钟雨桐, 韦晶, 郑月明, 阎福礼. 基于静风期污染物的PM2.5排放清单空间精细化方法[J]. 地球信息科学学报, 2021, 23(11): 1971-1983.DOI:10.12082/dqxxkx.2021.210290
ZHONG Yutong, WEI Jing, ZHENG Yueming, YAN Fuli. Spatial Refinement Method of the PM2.5 Emission Inventory based on the Quiescent Period Pollutant[J]. Journal of Geo-information Science, 2021, 23(11): 1971-1983.DOI:10.12082/dqxxkx.2021.210290
表1
ChinaHighPM2.5数据资料及来源[29]
数据集 | 数据产品 | 空间分辨率 | 时间分辨率 | 数据来源 | 数据年份 |
---|---|---|---|---|---|
PM2.5 | PM2.5 | — | 时 | CNEMC | 2013—2020 |
AOD | AOD | 1 km | 日 | MCD19A2 | 2013—2020 |
气象 | BLH/PRE/ET/RH | 0.125° | 3 h | ERA-Interim | 2013—2020 |
TEM/SP/WS/WD | 6 h | ||||
土地 利用 | NDVI | 500 m | 月 | MOD13A3 | 2013—2020 |
土地利用覆盖 | 年 | MCD12Q1 | |||
地形 | DEM/坡度/坡向/起伏 | 90 m | — | SRTM | 2013—2020 |
排放 | SO2/NOX/CO/VOC/Dust | 0.25° | 月 | MEIC | 2017 |
人口 | NTL | 500 m | 月 | VIIRS | 2013—2020 |
表3
CMAQ模式PM2.5模拟效果评估
地面站 | NMB | NME | RMSE | R2 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
传统面积 插值 | 静风期 污染物 | 传统面积 插值 | 静风期 污染物 | 传统面积 插值 | 静风期 污染物 | 传统面积 插值 | 静风期 污染物 | ||||
曹妃甸新立小学 | -0.27 | 0.37 | 0.43 | 0.37 | 32.41 | 46.40 | 0.61 | 0.81 | |||
丰南区政府 | -0.52 | 0.25 | 0.63 | 0.30 | 72.73 | 44.63 | 0.03 | 0.56 | |||
丰润区政府 | -0.09 | 0.09 | 0.22 | 0.16 | 28.85 | 26.32 | 0.18 | 0.32 | |||
古冶区政府 | -0.20 | 0.12 | 0.22 | 0.16 | 27.31 | 26.38 | 0.83 | 0.73 | |||
开平监测站 | -0.27 | 0.14 | 0.44 | 0.29 | 52.21 | 47.09 | 0.82 | 0.67 | |||
乐亭县综合职校 | -0.21 | 0.28 | 0.44 | 0.28 | 34.97 | 32.57 | 0.65 | 0.87 | |||
滦南县县政府 | -0.04 | 0.20 | 0.37 | 0.22 | 38.53 | 29.21 | 0.53 | 0.88 | |||
滦县第一中学 | -0.09 | 0.13 | 0.18 | 0.22 | 22.84 | 42.15 | 0.60 | 0.32 | |||
迁安一中 | -0.83 | 0.33 | 0.83 | 0.33 | 64.74 | 44.81 | 0.51 | 0.77 | |||
迁西环保局 | 0.16 | -0.20 | 0.32 | 0.36 | 128.45 | 129.46 | 0.00 | 0.00 | |||
玉田县政府 | 0.20 | -0.16 | 0.24 | 0.23 | 45.98 | 37.15 | 0.04 | 0.22 | |||
遵化环保局 | 0.01 | -0.63 | 0.01 | 0.63 | 34.40 | 58.83 | 0.18 | 0.16 | |||
平均 | -0.18 | 0.08 | 0.36 | 0.29 | 48.62 | 47.08 | 0.42 | 0.53 |
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