基于Landsat数据的关中盆地腹地AOD时空格局及城市化对其影响

作者：郑玉蓉; 王旭红^*; 张秀; 胡贵贵; 梁秀娟; 牛林芝; 韩海青

来源：环境科学, 2021, 42(06): 2699-2712.

DOI：10.13227/j.hjkx.202010018

• 气溶胶光学厚度(AOD)
• 深蓝算法(DB)
• 经验正交函数分析方法(EOF)
• 时空变化
• 城市化

气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)是气溶胶最基本的光学特性之一,表征气溶胶对光的消减作用,对区域大气污染有一定的指示作用.首先,以2000～2019年长时间序列MOD09A1产品数据为基础,利用ASTER波谱数据库,构建了Landsat TM/OLI蓝光波段地表反射率数据集,利用深蓝算法(deep blue algorithm,DB)对关中盆地腹地AOD进行了反演估算.其次,通过测算2000～2019多年平均/各年平均AOD和季节AOD值,研究分析了AOD空间分布特征和时间变化趋势;利用经验正交函数分析方法(empirical orthogonal function,EOF)剖析了AOD主要的空间分布模式.最后,探索分析了城市化对AOD时空分布特征的影响.结果表明:(1)研究区多年平均AOD空间分布受地形和人类活动影响显著,低海拔且人类活动强度大的盆地内部AOD值和变化幅度均高于周围山系.AOD呈现出明显的季节差异性:春季(0.34)>夏季(0.33)>秋季(0.23)>冬季(0.12),夏季AOD区域差异性最大.(2)年均AOD呈先增大后减小再增大的变化趋势,2005年达到最大值;春夏两季AOD数值分布离散,而冬季则表现为低值集聚的状态.(3)EOF分析结果表明,研究区AOD存在3种主要的空间分布模态:第一,AOD空间分布模式表现为区域一致型,特征向量空间分布与海拔梯度一致,反映了不同海拔下AOD变化程度的差异;第二,以秦岭山脉为界,大致呈现南北反相的分布特征,反映出关中盆地地域发展的独特性和与南部秦岭山区的差异性;第三,"东南-西北"的分布格局,表明了AOD在"城镇-乡村"呈反相变化趋势;(4)研究区AOD值与常住人口密度(R2=0.707,P <0.05)、不透水面密度(R2=0.377,P <0.05)以及工业POI密度(R2=0.727,P <0.5)呈正相关关系,说明城市化对AOD时空分布有一定影响.本研究对加强关中盆地空气质量监测和城市生态环境建设具有重要的意义.

• 单位
  西北大学