激光雷达探测反演PM2.5浓度的精度研究

给出了355nm激光雷达与布设在中国科学院大气物理研究所325m铁塔上的BAM-1020颗粒物监测仪对比观测实验的结果,通过2011年9月21日至10月21日一个月的对比实验发现,激光雷达探测的气溶胶消光系数与实测的PM2.5浓度之间存在较好的相关性。利用线性回归模型建立消光系数与颗粒物浓度之间的关系式,并通过铁塔实测的PM2.5浓度对该关系式在垂直高度上的反演精度进行研究。结果显示,在63,80,120,160m高度处雷达反演的PM2.5与实测值之间的相关系数分别为0.9447,0.9331,0.9284,0.9308,说明激光雷达能有效探测颗粒物的垂直分布状况。激光雷达探测将有利于研究污染物的空间分布状况和污染物跨界输送问题,并为区域大气联防联控制定政策和措施提供数据支持。     

膜采样与β射线法测定气溶胶PM2.5质量浓度的对比分析

利用β射线法气溶胶质量浓度自动观测仪器和膜采样设备,于2013年9月至10月在北京上甸子大气本底站进行了气溶胶PM_2.5质量浓度的自动观测和人工采样方法的对比试验。结果表明,两种方法的观测结果间具有较好的一致性,呈显著的线性相关关系;在PM2.5质量浓度较低(<35μg·m^-3)和较高(>250μg·m^-3)时,两种方法间的偏差较大;随着空气PM_2.5质量浓度的增加,自动观测方法与人工方法观测结果间的偏差逐渐增大.两种方法间的线性回归方程斜率、截距和相关系数均达到了国家环境保护标准HJ 653-2013的有关要求.对全部观测数据、>10μg·m^-3和10¹50μg·m^-3浓度范围内的数据分别建立了回归订正方程,同时,根据不同气团轨迹条件也建立了订正方程,订正效果表明以10¹50μg·m^-3范围内数据建立的回归订正方程为最优.     

地铁颗粒物PM2.5的SEM和微束XRF分析

采用扫描电镜和X-射线能谱分析(SEM-EDS)以及同步辐射X射线荧光分析(SR-XRF)技术,对地铁PM2.5颗粒物样品进行了形貌及元素成分分析。SEM结果表明地铁颗粒物形貌不同于室外颗粒物,地铁颗粒物粒径较大,形状不规则,具有片状刮擦特性。EDS分析表明地铁单颗粒物中Fe、O元素成分含量最高,铁氧化物是地铁颗粒物的主要成分。结果表明,地铁大气环境明显有别于地铁外环境,地铁在运行过程中产生了大量富含对人体有害的金属颗粒物。地铁环境对城市人群健康的影响需要引起重视。     

基于注意力机制的CNN-BiLSTM的PM2.5时序特征预测

本文为了充分挖掘PM2.5浓度预报基础数据中时序性特征联系,提高PM2.5浓度预测精度,本文提出了一种基于注意力机制的CNN-BiLSTM的PM_2.5浓度预测模型,充分利用CNN空间局部特征提取能力以及BiLSTM对时间信息的双向长短期记忆,再结合Attention机制对不同特征分配权重系数,进一步提升模型的预测准确度。结果表明,本文模型在测试集上的MAE、R2、MAPE分别为：0.944、0.844、0.18,其预测效果均优于LSTM模型和CNN-LSTM模型,特别是应对突变情况下,其灵敏度和准确度更高,能较好地拟合真实值。     

基于随机森林回归分析的PM2.5浓度预测模型

针对神经网络算法在当前PM2.5浓度预测领域存在的易过拟合、网络结构复杂、学习效率低等问题,引入RFR(random forest regression,随机森林回归)算法,分析气象条件、大气污染物浓度和季节所包含的22项特征因素,通过调整参数的最优组合,设计出一种新的PM2.5浓度预测模型—RFRP模型.同时,收集了西安市2013-2016年的历史气象数据,进行模型的有效性实验分析.实验结果表明,RFRP模型不仅能有效预测PM2.5浓度,还能在不影响预测精度的同时,较好地提升模型的运行效率,其平均运行时间为0.281 s,约为BP-NN(back propagation neural network,BP神经网络)预测模型的5.88％.     

西安工程大学采暖期大气PM2.5质量浓度与影响因素

在西安工程大学金花校区均匀布置20个采样点,准确测定各采样点大气中PM2.5的质量浓度,分析采样点大气中PM2.5污染程度及分布特征;根据同步记录的气象数据,分析评价气象因子对大气PM2.5质量浓度的影响。     

GM(1,1)-ARMA(p,q)组合模型下的PM2.5浓度预测——以西安市为例

随着经济的发展,空气质量问题日渐显露,雾霾天气不断增加,而雾霾形成的主要原因是细微颗粒物,细微颗粒物能够较长时间悬浮于空气中,其浓度越高危害越大。PM_2.5作为直径小于等于2.5微米的颗粒物,被吸入体内后会引发哮喘、支气管炎以及心血管病等疾病,引起人们的广泛关注。因此,文章对西安市2013年12月到2021年3月的PM_2.5浓度值共计88条数据进行了实证研究,分别采用灰色系统预测模型GM(1,1)、时间序列模型AR(2)以及二者的组合模型对西安市的PM_2.5进行预测,研究结果表明组合模型的相对误差最小,预测效果最优。     

气象条件对大气中PM2.5浓度的影响

分析了浙江某地近年1月至9月逐日平均PM2.5浓度与降雨量、温度、湿度和风速等气象参数的关系,得出PM2.5浓度大小与风速的变化密切相关,降雨能降低空气中的PM2.5浓度,在隔离降雨因素的前提下,无论是相对湿度还是绝对湿度与PM2.5浓度都不具有明显的相关性,日平均温度与PM2.5浓度呈现负相关。     

APEC期间京津冀地区NO2浓度的时空变化特征研究

基于臭氧监测仪（ozone monitoring instrument,OMI）数据反演得到了京津冀地区2014年11月北京APEC会议前后5期的NO₂整层柱浓度,结合HYSPLIT4气流后向轨迹模式对NO₂污染物的来源及传输路径进行模拟和分析.研究结果表明:APEC前后京津冀NO₂垂直柱浓度空间分布极不均匀,APEC前高值、中值分别分布于京津周边及南部地区,北部及西北处于低值区;APEC期间高值区集中于京津冀南部地区,呈由南到北递减的趋势;APEC后高值区范围向北扩展到京津地区的中南部.APEC期间除京津冀南部的邢台、邯郸地区NO₂浓度升高外,其他地区NO₂浓度与会前一周相比平均下降42%.气流后向轨迹模式表明APEC前北京地区NO₂污染源主要来自于唐山、天津地区,APEC期间主要来自于俄罗斯、外蒙地区,APEC后主要来自于太原及京津冀西南地区.     

基于遥感数据和GWR 模型的成都PM2.5 浓度时空分布特征研究

利用 MODIS 021KM 数据反演成都地区 2018 年逐日 AOD 数据, 并结合 PM2.5 地面监测数据以及气象数据 构建地理加权回归 (GWR) 模型得到成都地区逐月 PM2.5 浓度。结果表明: (1) 和多元线性回归模型相比, GWR 模型 反演的 PM2.5 浓度的 R2、 ERMS 和 EMA 分别为 0.884、 7.8704 µg·m−3 和 6.1566 µg·m−3 , 都优于多元线性回归的 0.808、 9.7098 µg·m−3 和 7.6081 µg·m−3, 说明该模型能有效估算成都地区 2018 年 PM2.5 浓度。 (2) 成都地区 PM2.5 浓度在月尺 度上呈现出先降低、后升高的变化特征。 2 月最高为 67.38 µg·m−3, 7 月最低为 28.31 µg·m−3; PM2.5 浓度季节变化特征 为夏季、秋季、春季、冬季依次递增。 (3) 成都地区 PM2.5 浓度空间分布总体上呈现“中间高、两边低”的特征。西部 地区为 PM2.5 浓度低值区, 中部地区为高值区, 东部的简阳市和金堂县为 PM2.5 浓度次高值区。     

PM2.5 事件的传播效果及其影响因素———焦点小组访谈的定性资料分析

针对2011年底PM2.5引发空气质量之争的科学传播热点问题,采取焦点小组访谈的研究方法,探讨在提供多种观点材料、将媒体争论的焦点问题作为讨论重点的情况下,被访谈者的选择偏向以及产生选择偏向的原因,以分析PM2.5事件的大众传媒传播知晓及说服效果及其影响因素。分析了学科背景、学历、接触媒体习惯和形式、信源可信度、意见领袖、环保意识及成长环境对传播效果的影响,并根据研究结果在科学传播方式、意见领袖的利用、表现形式等方面提出科普宣传的建议。     

1.57μm IPDA激光雷达云回波信号CO2柱浓度测量研究

路径积分差分吸收(IPDA)激光雷达可装载于飞机或卫星上探测大范围大气CO₂浓度，具有全天时和探测精度高的优势。全球云的平均覆盖率可达60%，因此在激光穿透大气射向地面的探测过程中，除了地面和海洋回波信号，还有很多云层回波信号。结合机载大气探测激光雷达(ACDL)信号采集特点，针对复杂的云层回波信号，提出一种基于中位数绝对偏差的离群值筛选法提取信号，可分离多层云回波信号及云层与地面回波信号同时存在的信号。分析云信号的探测能力，并利用云层回波信号积分值反演云上CO₂柱浓度，结果与原位测量仪测量结果变化趋势一致，二者偏差为2.8μL/L。     

基于OMI数据2005～2012年中国区域SO2时空变化特征研究（英文）

利用OMI传感器获取了2005²012年中国区域内的SO₂柱浓度变化数据,并基于MODIS传感器获取了中国区域内的下垫面土地利用类型数据.应用空间分析的方法,分别分析了中国区域内的SO₂柱浓度与时间的空间关联特征,以及与土地利用类型的空间关联特征.通过研究发现,从空间和时间区域来说,乌鲁木齐、京津冀、长江三角洲、四川盆地和珠江三角洲为SO₂高浓度区;北方地区SO₂浓度冬高夏低且峰值呈现逐年上升的趋势,南方地区则呈现SO₂浓度夏高冬低的特点.从土地利用来说,城市和耕地上空的SO₂浓度较高,森林、草地和裸地上空的浓度较低.研究结果表明,人类活动在行星边界层SO₂分布和浓度变化中起关键作用.     

中国近地面PM2.5 质量浓度卫星遥感数据集比较及历史趋势分析

随着对大气污染问题的日益重视, 监测大气颗粒物质量浓度也成为了热门研究领域。针对现行两种流行算法 (基于模式模拟和基于机器学习) 产生的近地面PM2:5 质量浓度科学数据集进行了比较分析, 利用城市年均PM2:5 监测 数据定量评估两数据集的不确定性, 并通过空间自相关分析对两数据集的空间合理性进行了评价。同时, 还利用标准 差椭圆分析研究了2000–2018 年间主要污染区域(北京、天津、河北、河南、山西、山东等地) PM2:5 的时空演变趋 势。结果表明, 基于机器学习算法产生的数据集(CHAP) 具有较高的精度, 适用于区域性空气质量研究; 而基于模式模 拟算法产生的数据集(vanDonkelaarA) 具有合理的空间分布, 更适合于大尺度、长时间的污染趋势分析。由标准差椭 圆分析发现, 2000–2018 年研究区域标准差椭圆中心的位置整体向东北方向移动; 2013 年前PM2:5 分布范围及年均值 在波动中呈现整体上升的趋势, 随后显著下降, 造成PM2:5 浓度下降的主要因素是有效管控措施的实施。研究结果为 中国区域的细颗粒物污染研究的数据集选取提供了参考依据, 为大气细颗粒物污染的防控提供科学支撑。     

基于GOSAT-2卫星的中国XCO2 时空分布特征分析

CO₂是主要的温室气体之一,它对全球变暖的作用很大。自工业化以来,CO₂浓度在全球范围内大幅增加。为实现碳减排目标,迫切需要监测大气中的CO₂浓度并分析其时空分布特征。随着温室气体观测卫星的发射,利用碳卫星可以大范围地观测和分析大气中的CO₂浓度。本研究基于GOSAT-2卫星数据,利用克里金插值技术分析了2020年6月至2021年5月中国陆地区域的CO₂柱浓度(XCO₂)的时空变化特征。结果表明,全国范围内XCO₂的平均值从2020年的413.86 ppm增加到2021年的419.59 ppm,增加了5.73 ppm。其中,XCO₂的最低值和最高值分别出现在冬季和春季。进一步的分析表明,XCO₂在空间分布上不一致,在人口密度较高的东南部区域浓度较高,而在人口稀少的西北部较低。此外,大城市及其周边地区的XCO₂普遍高于其他地区,表明人为因素导致城市地区的XCO_2...     

MP-CVD中CH4浓度对CH4/H2等离子体中基团的影响

采用发射光谱法(OES)诊断了微波等离子体化学气 相沉积(MP-CVD)制备金刚石膜过程中CH₄浓度对 CH₄/H₂等离子 体中基团分布的影响,并利用拉曼光谱对不同CH₄浓度下沉积的金刚石膜生长面进行表 征。研究表明:CH₄/H₂等离子体中存在Hα、Hβ、Hγ、CH、C₂基团,且各基团谱线强度随CH₄浓度 的增加而增强,其中C₂基团的光 谱强度显著增强;CH₄/H₂等离子体电子温度随CH₄浓度的增加而上升;光谱空间诊 断发 现等离子体球中基团 沿径向分布不均匀,随CH₄浓度增加,C₂和CH基团分布的均匀性显著变差;沉积速率 测试表明,单纯增加CH₄浓度不能有效提高金刚石膜的沉积速率;Raman光谱测试结果 表 明,低CH₄浓度(0.8%)下沉积出的金刚石膜质量更理想。     

Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金的热性能、微观结构及磁性能研究

采用单辊快淬法制备了Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5非晶合金,在不同温度下对两种合金进行了热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对两种合金的热性能、微观结构和磁性能进行了测试分析。结果表明在Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金的晶化过程中存在预结晶效应,而在Fe81Zr7Nb2B10合金的晶化过程中没有。Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金经803 K退火后,分别有α-Fe和α-Fe(Co)相从非晶基体中析出。随退火温度的升高,两种合金的比饱和磁化强度(Ms)变化趋势相似,但矫顽力(Hc)变化趋势明显不同。     

基于OMI数据的中国中部平原地区NO2对流层柱浓度2007～2014年时空变化特征分析

利用OMI（Ozone Monitoring Instrument）NO₂ 2级数据产品通过采用面积权重得到OMI NO₂对流层柱浓度网格化分布,研究了中部地区3个代表性区域（工业集中区域,黄河流域,以及农业区域）2007²014年NO₂柱浓度时空分布特征.结果表明,NO₂对流层柱浓度年均值在2009年最小,2013年最大,2014年相对2013年降低大于25%.同时分析了典型时间段（中国农历新年2月以及秸秆焚烧6月）内3个区域NO₂柱浓度变化特征,2月期间3个区域柱浓度都有不同程度的下降,6月农业区NO₂柱浓度上升约80%.NO₂柱浓度相对变化率进一步反映了3个区域NO₂柱浓度近8年内的变化特征,2008年年中至2009年年中工业区域以及沿河流域NO₂柱浓度相对往年同期都有高于15%的下降而农业区没有体现,但2014年以后3个区域NO₂柱浓度都出现明显下降,下降比例都在20%以上.     

大气湍流对相干激光雷达CO2探测精度影响研究

为研究大气湍流对激光回波的光强起伏、漂 移、波前畸变以及偏振退化的影响,计算了大气后向散射回波在不同探测高度下的信噪比 (SNR),结合Hufnagel-Valley模型 分析了球面波大气闪烁调制因子,得到了近地大气光强起伏方差;利用模式匹配数值积分方 法,得到了不同高度的空间 光-单模光纤(SMF)的耦合效率;从光场复振幅和探测面上光斑的爱里斑模型出发,研究了 空间相位起伏对外差效率的影响;最 后基于20m气体池差分吸收探测CO₂浓度的实验数据,分析大气 湍流对外场实验影响。结果表明,大 气湍流会使系统精度降低1.21倍,20m光程下系统精度由424.83×10－6变为514. 04×10－6,性能下降严重。本文所作的分析对差分吸收相干激光雷 达(DIAL)外场实验有重要参考意义。     

明晰度C80影响因素分析

阐述了明晰度C80的概念、物理意义和主观特性;分析了明晰度的影响因素,并通过ODEON软件模拟和工程实测数据辅以说明;最后总结并提出看法。