一种TROPOMI对流层NO_(2)柱浓度数据校正方法

数据质量是定量遥感研究的基础。最新型的大气环境卫星“哨兵-5P”搭载了对流层观测仪(tropospheric monitoring instrument,TROPOMI),目前TROPOMI的对流层NO_(2)数据尚缺乏有效校正方法。针对此问题,以中国大陆NO_(2)数据为例提出一种校正方法。首先,利用数据质量值(qa_value)对数据进行检索过滤;其次,采用基于伪不变特征值(pseudo-invariant features,PIF)的相对辐射校正、最大值合成(maximum value composites,MVC)去云以及箱型图法(boxplot method,BPM)过滤处理异常值;最后,将校正结果与地面实测数据进行对比评价。结果表明,通过一系列校正,“星-地”数据的相关性普遍提高,Pearson相关性提高了11%~70%,37.5%的样本显著性水平由P<0.05提高到P<0.01。该校正方法能够显著提高对流层NO_(2)数据的可靠性,可为大气NO_(2)定量遥感研究提供数据支撑。

中国重点城市NO_(2)排放规律与驱动分析

大气成分遥感是监测临近空间全球变化、保障生存空间永续发展的重要手段。NO_(2)被视为描述人类活动强度的直接指标。掌握中国NO_(2)的分布及其变化规律,对区域大气污染精细管控和空气质量精准预报有重要意义。该文基于S-5P卫星TROPOMI传感器的对流层NO_(2)柱浓度的校正数据,并结合地面站点NO_(2)数据,采用相关性分析、系统聚类分析和K均值聚类分析等方法,划分了中国重点城市NO_(2)排放类型,分析了城市对流层NO_(2)柱浓度的年变规律及驱动因素。结果表明:(1)TROPOMI NO_(2)对流层柱浓度数据与地面站点实测NO_(2)浓度显著相关,利用TROPOMI NO_(2)柱浓度数据进行城市排放研究可行;(2)基于聚类分析及机关性分析,结合中国气候带分布将重点城市划分为12个NO_(2)排放类型;(3)31个重点城市中有25个季节排序规律为冬季>秋季>春季>夏季,NO_(2)柱浓度在11月-次年1月达到年最大值,大气污染以冬半年为主;(4)重点城市对流层NO_(2)柱浓度分布与气候因素、经济发展状况及常住人口数量具有一定的相关关系,城市GDP和常住人口数与NO_(2)排放水平有部分相关性。

浑善达克沙地腹地和边缘交错区NDVI演变对气候变化和人类活动的响应

【目的】因研究区、研究数据、研究时段选择不同,浑善达克沙地的植被演变认识存在学术分歧。沙地腹地和边缘交错区的植被如何响应气候变化和人类活动,有待厘清。【方法】本文设置戈壁风蚀荒漠区为背景区,将沙地及周边区域分为沙地核心区和4种过渡类型区,基于长时序GIMMS NDVI3g v1.0(1982—2015年)数据集,结合气候、灯光、人口和畜牧业数据,分析了核心区及生态交错区植被物候、NDVI与气候变化和人类活动的相关性。【结果】研究发现:(1)沙地植被物候存在地带性差异:植被返青期(SOS)由东向西推迟,枯黄期(EOS)由西向东推迟,生长期(LOS)介于158~196 a之间,区内地带性差异达到38 d。(2)沙地植被增长率具有空间差异性:浑善达克沙地NDVI整体以0.00021/10 a的速率增加但不显著,各区NDVI增长速率有差异,最低增速与最高增速相差17倍。浑善达克沙地有向西、向南扩张,向东、向北收缩趋势。(3)沙地气候呈暖干化趋势:34年来气温以0.3℃/10 a的速率波动上升,降水以-14.0 mm/10 a的速率波动下降,各区植被对气温的敏感性高于降水。(4)沙地植被变异系数具有阶段性:20世纪80年代波动较低,90年代相对稳定,21世纪前15年正向变异较高;植被覆盖度较高的东部边界变异系数小,而裸地较多、植被单一的西部、北部边界,变异系数大。(5)沙地植被响应人类活动不显著:NDVI与单位人口密度、灯光亮度不相关,与单位绵羊密度及总食草牲畜密度局部相关,NDVI与人类活动总体不显著相关。【结论】34年来浑善达克沙地腹地及其生态交错区积极响应气候波动,NDVI虽在21世纪有所改善,但也仅仅达到20世纪80年代中后期水平。