Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 边界层高度和PM_(2.5)浓度再分析资料的评估及长期变化特征和关系的分析 | |
| 冷文楠 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 经济的快速发展,城市化和工业化进程的加快导致大气污染物的排放量显著增长。边界层高度是直接影响大气污染物垂直扩散的重要参数,研究边界层高度与PM_(2.5)浓度长期变化关系有助于从气候学角度认识大气垂直扩散能力变化对空气质量的影响,对改善环境空气质量具有重要意义。论文基于IGRA确定的边界层高度数据和PM_(2.5)浓度监测数据,对四种边界层高度和PM_(2.5)浓度的再分析资料进行了评估,在此基础上系统分析了近40年中国陆地边界层高度和PM_(2.5)浓度的空间分布和长期变化特征,并探讨了边界层高度与PM_(2.5)浓度之间的相互关系。主要结论如下:(1)四种再分析资料表征的00:00UTC和12:00UTC全球边界层高度的年均值和季均值空间分布与探空资料较为一致,且两个时次所有再分析资料与IGRA的相关性都在欧亚大陆上较高。所有再分析资料的边界层高度值整体上低于IGRA的边界层高度值,尤其在00:00的30°N~60°N欧亚大陆和12:00的北美洲表现明显,其中CFSR、CERA-20C和ERA-Interim比IGRA偏低40~60%,而MERRA2比IGRA偏低20%~40%,与IGRA资料最接近。相比于其他三种资料,MERRA2在中国陆地具有更小的平均偏差、相对偏差和均方根误差,适用于中国陆地的边界层高度研究。(2)MERRA2 PM_(2.5)浓度能表征出中国陆地实测PM_(2.5)浓度的季节变化特征,也能够再现实测PM_(2.5)浓度的空间分布,尤其在夏季的空间分布整体最为接近。与实测PM_(2.5)浓度相比,MERRA2在春、秋、冬三季的华南地区具有更小的平均偏差和均方根误差,且年变化特征和月变化特征较为接近,而在华北和华中地区差别较大。由于MERRA2日变化幅度小,对实测PM_(2.5)浓度日变化的峰值表现较差。通过PM_(2.5)浓度空气质量等级比较发现,MERRA2 PM_(2.5)浓度的偏差随着污染程度的增加而逐渐增大。(3)1980~2018年边界层高度变化表现出明显的区域性特征,其分布特征表现为除新疆北部地区外西部高、东部低,且春夏季西北地区的塔克拉玛干沙漠高于其他地区;各个年代际也都表现出西部高、东部低的空间分布特征,其中东部地区边界层高度在逐年代际降低。其趋势变化表现为春夏季西北地区的上升趋势,其他地区为下降趋势,秋冬季华东、华中及华南地区为主的东部地区表现出降低趋势;从不同年代来看,各地区的边界层高度在1980s主要为升高趋势,除西北地区在1990s和2000s仍维持升高趋势外,其余地区在1990s后转为降低趋势,并且各年代际在春季升高趋势明显。(4)1980~2018年中国陆地的PM_(2.5)浓度空间分布表现出塔克拉玛干沙漠最高,东部地区次之的分布特征,且西北地区在春、夏、秋三季都在塔克拉玛干沙漠表现高值,东部地区冬季较高夏季较低;其中东部地区在所有季节表现出显著的上升趋势,夏季最弱,冬季最强。在年代际变化特征上,PM_(2.5)浓度在西北地区各年代际分布无较大差别,东部地区在逐年代增加;除2010s东部地区表现出较为明显的降低趋势外,其余地区在各年代际都维持升高趋势,并且在2010s以前,各年代际PM_(2.5)浓度在所有季节都表现为明显的升高趋势,之后转为显著的降低趋势。(5)各地区边界层高度与PM_(2.5)的长期变化关系存在明显的差异,在华东、华中和华南地区表现出明显的负相关关系,且2000年后负相关关系变强;在华北地区和东北地区部分时间段内表现出负相关关系;在西北地区表现出正相关变化关系;空间分布上在地形较为平坦、海拔较低的东部地区表现出较明显的负相关,海拔较高的西部地区正相关的分布特征。根据边界层高度与PM_(2.5)各组分关系分析显示,西部地区所有的PM_(2.5)组分与边界层高度都表现出正相关,东部地区边界层高度和沙尘以外的PM_(2.5)浓度组分表现为负相关。基于边界层高度与PM_(2.5)浓度解释方差结果表明,边界层高度变化在华东地区的贡献率达到42%,对东部地区PM_(2.5)浓度变化影响较大。 |
| 中文关键词 | 中国陆地 ; 边界层高度 ; PM_(2.5)浓度 ; 再分析资料 ; 质量评估 ; 特征 ; 关系 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X513;P421.3 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338452 |
| 作者单位 | 兰州大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冷文楠. 边界层高度和PM_(2.5)浓度再分析资料的评估及长期变化特征和关系的分析[D]. 兰州大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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