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对流层二氧化氮（NO2）是一种重要的痕量污染气体。现有基于OMI卫星探测器、覆盖亚洲地区的NO2公开产品QA4ECV、OMNO2和POMINO受到广泛使用,然而对于这3个产品的差异的定量认识仍然不足。我们将前期开发的POMINO产品进行了改进和优化,更新至v2.1并将反演区域扩大至覆盖东亚、东南亚和南亚大部分地区,随后定量分析了QA4ECV、OMNO2 v4和POMINO v2.1对流层NO2垂直柱浓度在2015年—2020年在不同采样条件下的异同。结果显示,POMINO版本的更新对自身NO2柱浓度反演结果的整体影响较小（<10%）。当3个产品均基于POMINO v2.1进行一致采样时,产品之间在整个亚洲区域的平均差异约为10%,在京津冀等污染地区的差异最高可达40%。3个产品均显示,京津冀地区NO2柱浓度在五年间下降了约30%,而长三角地区的变化趋势较小。当3个产品进行分别采样时,POMINO v2.1的有效数据量比其他两个产品增加了11%—44%,特别是更好地保留了重污染情形下的NO2数据,从而降低了采样引起的对NO2污染水平的系统性低估。本研究对于NO2卫星产品差异的定量分析有助于认识氮氧化物污染状况以及排放和影响评估。 相似文献
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利用遥感数据评价燃煤电厂空气质量 总被引：1，自引：0，他引：1
卫星观测数据可以评价燃煤电厂的空气质量等级。NO2、SO2 和烟尘是燃煤电厂排放的主要污染物,本文利用卫星遥感观测的NO2、SO2和气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)开展燃煤电厂空气质量评价。以中国华北地区为实验区,分析对比了3种污染物不同时间分辨率和空间分辨率的污染状况,确定了单因子的5级分级标准,根据燃煤电厂排放污染物的权重不同,提出了评价近地表空气质量状况的模型。本文综合考虑3种污染因子来反映电厂空气质量,有利于提高评价的准确性以及反应信息的全面性。结果表明,该模型能正确反映不同地区电厂的空气质量特点。 相似文献
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搭载于“高分五号”（GF-5）卫星上的痕量气体差分吸收光谱仪（EMI）是一台星下观测的高光谱载荷,测量紫外和可见光光谱范围的地球后向散射辐射,设计用于大气痕量气体的探测。本研究基于EMI在VIS1通道的实测光谱,利用差分光学吸收光谱（DOAS）方法进行了对流层NO2柱浓度反演,展示了基于EMI载荷的对流层NO2柱浓度反演结果,与同类载荷产品进行交叉验证,并利用地基观测结果进行了地基验证。研究表明,EMI反演结果与OMI、TROPOMI具有较好的空间分布一致性和较低的相对偏差,与TROPOMI具有较好的时间变化一致性。地面验证结果表明EMI NO2反演结果具有较高的精度。本研究证明了EMI在全球NO2监测方面的能力,可以为中国后续污染气体探测载荷的设计和反演算法的开发提供参考。 相似文献
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珠江三角洲地区SO2浓度卫星遥感长时间序列监测 总被引：2，自引：1，他引：1
利用卫星OMI(Ozone Monitoring Instrument)数据获得的长时间序列SO2浓度,分析广州亚运会从申办到成功举办期间珠江三角洲地区近地面SO2浓度的变化过程,以及亚运会举办期间珠江三角洲SO2浓度分布状况。结果表明OMI能够反映近地表的SO2浓度变化趋势,广州亚运会从申办到成功举办期间珠江三角洲地区近地面SO2浓度表现出明显的季节变化,且亚运会期间该地区近地面SO2浓度比以往年同期要低,说明珠江三角洲地区联动的空气质量保障措施明显降低了该地区近地面的SO2浓度。 相似文献
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本文利用美国新一代极轨卫星NPP搭载的VIIRS载荷数据反演获得的热点数据，以及美国NASA的Aura卫星搭载的OMI载荷的二氧化氮对流层柱浓度资料，对中国地区2020-01—02及2019年同期，以及抗击疫情期间和后期复工复产的情况进行监测。监测结果表明：（1）2020-02较1月份及2019年同期相比，工业企业的耗能水平却出现显著降低，NO2浓度呈现显著下降趋势。（2）全国工业热源点数和分布范围及密度自2020-02-03正式复工后稳步提升。湖北省除武汉、黄石和鄂州地区仍可监测到少数热点外，其他地区2月份均未再监测到任何热点，也证明了湖北基本没有复工迹象。（3）疫情得到基本控制之后，京津冀地区工业热源点有显著增加，但新增区域一般仍处于低能耗水平。从全国大气NO2柱浓度监测来看，复工开始前后与2019年同期相比，污染物浓度均呈现明显下降趋势，说明复工强度有限。（4）到3月初工业热源点及其能耗水平出现显著升高，中国大部分地区的热源企业虽已逐步复工生产，说明工业产能较2月有显著提升，但生产规模或产能并未完全恢复。 相似文献
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大气污染物浓度全方位动态监测是进行区域大气污染精细化防控的重要前提。为开展长三角地区小时分辨率PM2.5浓度无缝制图,本研究通过耦合AOD缺失信息重建与多模数据融合技术,建立了一套能够有效集成卫星遥感、地面观测、数值模拟等多源异构数据资料的近地面PM2.5浓度无缝制图方案,并据此生产了2015年—2020年长三角地区小时分辨率无缝PM2.5浓度格点数据产品。结果表明：本研究生产的PM2.5浓度无缝格点产品与国控站点观测数据的交叉验证相关系数达0.9,平均偏差不超过10 μg·m-3。较于空间分布不均且相对稀疏的站点观测PM2.5浓度资料,面域无缝PM2.5浓度格点数据更能有效揭示长三角地区PM2.5污染的时空变化特征;在2015年—2020年研究期内,其平均下降速率超过3 μg·m-3·a-1。本研究发展的PM2.5浓度无缝制图方法和生产的相关数据产品有望为区域灰霾污染防控和PM2.5暴露健康风险评估研究提供方法参考和基础数据支撑。 相似文献
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大气细颗粒物（PM2.5）质量浓度是重要的空气质量指标之一。为了促进区域PM2.5浓度监测的研究，同时拓展利用CE318太阳光度计等光学传感器反演的大气气溶胶产品的应用领域，本文首先基于北京地区2014年—2017年大气气溶胶反演的粒径尺度谱分布产品，计算表征PM2.5的粒子体积，并结合同一时间北京地区35个空气质量站点提供的PM2.5质量浓度参考值计算转换系数，对样本区间进行划分以构建转换模型。其次，利用各CE318站点数据所得转换系数及其相对精度，对研究区PM2.5质量浓度估算误差空间分布，以及转换系数偏差对估值误差贡献情况进行评价。研究结果表明，由CE318站PM2.5粒子体积与其临近空气质量站PM2.5质量浓度联合建立的转换系数是一种与气溶胶理化属性密切相关的参数指标，可将时间和空间维度上PM2.5体积与PM2.5质量浓度之间的关系映射到由理化属性主导的维度上，可用于对估值模型进行细化和分类，构建分段转换函数模型，使得各分段区间内具有较高的模型拟合精度。基于转换系数的北京地区PM2.5浓度估值的相对误差多年均值介于12.8 %—28.7 %，而转换系数相对偏差对PM2.5质量浓度估值相对误差的影响显著，二者之间具有“r”型结构。当转换系数相对偏差介于-16.3 %至24.5 %时，该偏差的出现概率约为66.5 %，使得PM2.5质量浓度估值误差在20 %以内，表明采用此种方法对相应站点的PM2.5质量浓度进行估值具有相当的精度和稳定性。以上研究结果可为地面观测站稀少区域利用卫星光学遥感开展空气质量大范围监测应用提供理论前提和技术支持。 相似文献
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细颗粒物PM2.5（Fine Particulate Matter）是影响空气质量和公共健康的关键因素之一。高时空分辨率的PM2.5数据是公共健康风险评估和流行病学研究的基本需求。相较于地面站点,卫星遥感技术具有连续观测、宽覆盖和低成本的优势,基于卫星气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）反演PM2.5质量浓度的方法已成为热点。本研究概述了卫星AOD产品反演PM2.5浓度的原理,介绍了用于PM2.5反演的主要卫星AOD产品及其反演精度;总结了现有的PM2.5估算方法及其优缺点,指出目前PM2.5反演研究存在的问题;提出未来PM2.5反演方向主要集中在高时空分辨率的PM2.5浓度重建、基于激光雷达数据的三维PM2.5浓度反演及PM2.5化学组分反演等方向。比例因子法、物理机理模型和统计模型这3种方法都能在不同时期不同程度地准确估算PM2.5浓度,代表了那个时期较为前沿的研究热点,但比例因子法和物理机理模型因其自身的局限性而应用较少,而统计模型因其独特的时间或时空异质性的可描述性和强大的非线性描述能力的优势而被广泛应用并不断改进。目前PM2.5反演研究存在的问题主要有3种：（1）卫星AOD的非随机缺失问题造成估算的PM2.5数据缺失;（2）反演模型的精度问题;（3）PM2.5的化学成分估算问题。基于此,本文为了准确揭示近地面PM2.5的时空变化趋势,提高基于卫星AOD产品的近地面PM2.5反演研究的准确性,提出了几点未来的研究方向：首先,新型的高空间（如风云四号、高分五号）、高时间分辨率（Himawari-8/9）卫星AOD产品在PM2.5的精细化估算研究上具有很大优势,这对于高时空分辨率的PM2.5浓度重建具有重要意义;其次,随着大气探测技术的发展,星载、机载及地基激光雷达都能够获取垂直分布信息,搭载在无人机上的颗粒物传感器可实现PM2.5垂直方向上的监测,将其与光学遥感卫星数据及地面监测数据结合,可实现三维的PM2.5浓度反演;最后,PM2.5化学组分信息对于分析污染成因、暴露特征等尤其重要,其时空变化趋势研究是一个重要的发展方向,然而,地面PM2.5组分观测站网仍不完善,如何克服卫星遥感估算中对地面站网的依赖,实现PM2.5化学成分的高精度反演需要进一步研究。通过本研究,有助于进一步了解不同PM2.5估算方法的原理机制及其优缺点,为基于卫星AOD产品反演近地面PM2.5浓度的新的发展方向提供启示,提升近地面PM2.5浓度反演的精度及时空分辨率。 相似文献
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利用遥感技术对大气环境污染进行监测时，云是影响痕量气体反演精度的重要因素，因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正，通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2 477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法：首先，根据有效云量和云高与连续反射率和O2-O2斜柱浓度之间的对应关系，结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表；然后，通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射，获得O2-O2斜柱浓度并计算连续反射率；最后，结合辅助数据，根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据，将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证，有效云量和云压空间分布一致，相关系数R均超过0.97；并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI，与FRESCO+产品对比，有效云量和云压空间分布基本一致，当地表类型为海洋时，有效云量相关系数R大于0.97，云压相关系数R大于0.94，云压反演结果存在一定的区别；通过将O2-O2云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比，结果表明，在低云情况下，O2-O2云反演算法线性回归方程斜率为0.782，截距为198.0 hPa，相关系数R为0.850，算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下，FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O2-O2云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性，可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数，并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。 相似文献
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为探讨1996年以来华北平原对流层NO_2柱浓度变化的空间特征,基于GOME、SCIAMACHY和OMI卫星传感器的监测数据,以SCIAMACHY的NO_2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NO_2数据;利用线性正弦曲线模型拟合方法研究1996年—2016年长时间序列华北平原对流层NO_2变化的空间分布特征。结果显示,华北平原对流层NO_2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年—2011年,NO_2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;2012年—2016年NO_2柱浓度平均值远高于1996年—2011年NO_2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NO_2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NO_2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。 相似文献
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卫星观测不仅能反映区域宏观大气污染状况,也能从城市尺度上监测大气污染物的变化。基于以上优势,本文利用MODIS气溶胶光学厚度(AOD)和OMI对流层NO_2垂直柱浓度数据,比较2015年与2012年—2014年以及2015年3个时期(减排前、减排中、减排后)AOD和NO_2柱浓度的变化,定性分析了阅兵期间华北平原地区污染物减排效果,重点定量评估北京市联控减排措施的效果。研究发现2015年减排中华北平原重污染地区AOD和NO_2柱浓度相比于前3年同期有明显降低。定量分析北京市的减排效果得到:2015年减排中较前3年同期而言,AOD降低59%,NO_2柱浓度降低41%;较2015年减排前而言,AOD降低73%,NO_2柱浓度降低30%,去除气象条件影响后,AOD下降43%,NO_2柱浓度下降21%,说明严格的联控减排措施有效地改善了空气质量,气象条件也起到积极的作用。减排措施结束后,AOD和NO_2柱浓度比减排中分别增加159%和71%。研究结果表明,卫星遥感与地基监测评估效果相当,能反映北京地面污染物排放能力;它既能观测区域尺度大气污染变化,又可评估城市尺度大气污染减排。随着卫星技术水平的提高,期望未来卫星遥感可作为一种独立手段来定量评估区域及城市尺度空气质量减排措施的效果。 相似文献
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明确当地臭氧生成敏感性变化的主控因子是制定有效臭氧污染控制策略的前提。采用卫星观测OMI FNR（Ratio of the tropospheric columns of Formaldehyde to Nitrogen dioxide,HCHO/NO2）指示剂将河南省夏季臭氧生成敏感性OFS（Ozone Formation Sensitivity）划分为VOCs控制区、协同控制区和NOx控制区。基于地理探测器,量化气象条件、人为源前体物及其交互作用与OFS的关系。研究揭示：（1）河南省夏季OFS以协同控制区为主,区域内臭氧污染严重,仅次于VOCS控制区。2005年—2015年,FNR值波动下降,OFS向协同控制区转变,主要受NOX减排的影响。2016年之后,FNR值变大,OFS有向NOX控制区转变的趋势。（2）人为源排放是OFS变化的主要驱动因子,平均可解释FNR变化的40.5%（q＝0.405）。若CO、PM2.5、NOx和非甲烷挥发性有机物NMVOC（Non-methane Volatile Organic Compounds）的排放量增加,FNR减小,河南省夏季OFS向VOCs控制区转变,对NOx减排的敏感性降低。（3）地表净太阳辐射SSR（q＝0.321, Surface net Solar Radiation）和大气柱总水量TCW（q＝0.302, Total Column Water）是河南省夏季OFS变化的主要气象驱动因素。SSR增加,FNR减小,使臭氧生成对VOCs更加敏感。TCW对OFS变化的影响较为复杂,当TCW<40 kg/m2时,TCW增加,FNR减小,臭氧生成对VOCs更加敏感;当TCW>40 kg/m2时,TCW增加,FNR增大,臭氧生成对NOx更加敏感。（4）因子间的交互作用对OFS空间分布的驱动大于单一因子的独立作用,人为源前体物和气象因子的交互作用占主导地位。研究结果可加强对臭氧生成光化学过程的认识,为制定合理的污染减排措施提供依据。 相似文献
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The 17 Sustainable Development Goals (SDGs) aim to end extreme poverty and create a healthy, sustainable world by the year 2030. Goal 7 is of interest to this study as it targets access to clean and affordable energy. However, in this study we show that the energy created in South Africa is not necessary clean. South Africa has numerous coal-fired power station located in the Mpumalanga (MP), Gauteng (GP) and Limpopo (LP) provinces. These power station produce tons of toxic pollutants including sulphur dioxide (SO2), nitrogen dioxide (NO2) and sulphates (SO4). These pollutants are known to have a negative impact on human health, climate and the environment. In this study we use the sequential Mann-Kendall test to investigate the 39 year (1980–2019) trends of SO2, NO2 and SO4 from these source areas. We also report for the first time on the observations of SO2 and NO2 from the Sentinel-5 P sensor over South Africa. Increasing trends of SO2 were observed in the MP, LP and GP regions. The increase was mostly due to the emissions from coal-fired power stations. Moreover, the increase of SO2 over the years could be due to the increasing demand in electricity, aging power stations and the low quality of coal used. Sentinel-5 P observations of SO2 and NO2 over South Africa were observed in the MP, GP and LP regions as a result of coal-fired power stations. Dispersion of SO2 and NO2 over South Africa were observed in the winter months, while confined SO2 and NO2 in the source region were observed in the summer months. 相似文献
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Prasun K. Gangopadhyay Freek van der Meer Paul van Dijk 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2009
Over the time-scale, earth's atmospheric CO2 concentration has varied and that is mostly determined by balance among the geochemical processes including burial of organic carbon in sediments, silicate rock weathering and volcanic activity. The best recorded atmospheric CO2 variability is derived from Vostok ice core that records last four glacial/interglacial cycles. The present CO2 concentration of earth's atmosphere has exceeded far that it was predicted from the ice core data. Other than rapid industrialization and urbanization since last century, geo-natural hazards such as volcanic activity, leakage from hydrocarbon reservoirs and spontaneous combustion of coal contribute a considerable amount of CO2 to the atmosphere. Spontaneous combustion of coal is common occurrence in most coal producing countries and sometimes it could be in an enormous scale. Remote sensing has already proved to be a significant tool in coalfire identification and monitoring studies. However, coalfire related CO2 quantification from remote sensing data has not endeavoured yet by scientific communities because of low spectral resolution of commercially available remote sensing data and relatively sparse CO2 plume than other geological hazards like volcanic activity. The present research has attempted two methods to identify the CO2 flux emitted from coalfires in a coalmining region in north China. Firstly, a band rationing method was used for column atmospheric retrieval of CO2 and secondly atmospheric models were simulated in fast atmospheric signature code (FASCOD) to understand the local radiation transport and then the model was implemented with the inputs from hyperspectral remote sensing data. It was observed that retrieval of columnar abundance of CO2 with the band rationing method is faster as less simulation required in FASCOD. Alternatively, the inversion model could retrieve CO2 concentration from a (certain) source because it excludes the uncertainties in the higher altitude. 相似文献
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中国地区大气CO2浓度对全球气候变化有重要的影响。本文基于日本GOSAT卫星短波红外CO2的长期观测数据,对2010年-2016年中国大陆上空CO2浓度的分布特征和变化趋势进行分析研究。利用高精度的地基TCCON站点CO2观测对GOSAT CO2数据进行精度验证,结果表明,GOSAT CO2具有较高的精度,相对TCCON CO2的偏差为-1.04±2.10 ppm,两者的相关系数高达0.90;利用中国地区7年的GOSAT CO2观测数据分析研究显示,CO2浓度高值主要分布在中国的浙江-江苏-安徽地区、京津冀地区和湖南-湖北-河南-陕西地区;截至2016年,中国大部地区CO2浓度超过400 ppm;中国大陆CO2平均浓度呈现明显的逐年增长趋势,从2010年的387.76 ppm增长到2016年的402.18 ppm,年增长率约为2.31 ppm/a,略高于同期全球平均水平。 相似文献
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NO2是主要的大气痕量气体, 对流层NO2垂直柱密度分布图已经用于诸如污染排放和污染物分布的科学应用研究。就NO2柱浓度的卫星差分光谱吸收反演算法(DOAS)进行了评述, 包括误差分析、验证和发展趋势。对DOAS算法中的主要技术环节进行了详细的阐述, 如ring效应算法、平流层NO2浓度算法和大气质量因子(AMF)问题。论文描述了影响卫星反演NO2浓度, 如云、NO2廓线的先验数据和气溶胶等不确定性因素。针对NO2反演应用需求提出了今后应该加强的内容, 如进一步加强NO2算法研究、发展空气质量探测的静止卫星、重视基于地基多轴被动DOAS和机载平台成像DAOS观测对卫星反演结果的验证。 相似文献
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大气温室气体监测仪GMI（Greenhouse gases Monitor Instrument）是高分五号（GF-5）卫星载荷之一，主要用于全球温室气体含量监测和碳循环研究。高精度反演是卫星大气CO2遥感的基本需求。地表反射率影响卫星遥感辐射量及辐射传输过程中的地气耦合过程，严重制约着CO2的反演精度，针对GMI开发高精度的大气CO2反演算法，地表反射是一个需要重点考虑的因素。城市是CO2重要的发射源，且城市下垫面存在明显的二向反射特性，加上城市大气条件不良，复杂的地气耦合效应存在这都考验反演算法的准确性和鲁棒性。本文针对北京城市地区，利用2011年—2016年共5年的MODIS（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer）地表二向反射分布函数BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）数据，构建了适合利用单次观测数据反演的BRDF模型，并提出一种同时反演地表BRDF参数和大气CO2含量的算法。结果表明在550 nm波长处气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）小于0.4时，大部分GMI模拟数据的反演误差控制在0.5%（~2 ppm）内。利用GOSAT （Greenhouse gases Observing SATellite）实测数据的反演结果与修正后的日本国立环境研究所NIES（National Institute for Environmental Studies）反演结果进行对比，其平均误差为1.25 ppm，相关性达到0.85。本算法满足GMI数据在北京城市区域高精度CO2反演的需求，并使得反演高值气溶胶区域数据成为可能，增加了GMI观测数据的利用率。 相似文献