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基于卫星遥感的中国人为CO_(2)与大气污染物排放协同关系
1
作者 王震山 李新妹 +2 位作者 肖薇 蒋宁萱 柳艺博 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期3111-3121,共11页
基于多源卫星遥感数据和大气输送模型研究我国人为CO_(2)与大气污染物(NO_(2)和CO)排放协同关系以及新冠疫情管控期间污碳排放变化特征.结果表明:高人为CO_(2)排放对应高浓度的NO_(2)和CO排放,以省级行政区为单位的2018~2020年非生长季X... 基于多源卫星遥感数据和大气输送模型研究我国人为CO_(2)与大气污染物(NO_(2)和CO)排放协同关系以及新冠疫情管控期间污碳排放变化特征.结果表明:高人为CO_(2)排放对应高浓度的NO_(2)和CO排放,以省级行政区为单位的2018~2020年非生长季XCO_(2)异常与XNO_(2)的相关性(r=0.79)高于与XCO的相关性(r=0.61),且高人为CO_(2)排放地区燃烧排放效率更高;2020年2月(疫情管控期)我国XCO_(2)异常、XNO_(2)、XCO下降的区域范围为2019年2月(疫情同比期)面积的50%、70%和49%,2020年2月XCO_(2)异常与XNO_(2)的相关性(r=0.71,P<0.01)高于2019年2月(r=0.59,P<0.01),而XCO_(2)异常与XCO的相关性(r=0.44,P<0.01)低于2019年2月(r=0.68,P<0.01);受大气输送的影响,2020年2月京津冀受西南方向人为排放地区输送的影响高于2019年2月,而长三角受北部长距离输送的影响降低,珠三角受大气输送的影响最小.研究结果表明卫星遥感可有效用于区域污碳协同排放时空变化特征监测. 展开更多
关键词 人为CO_(2)排放 大气污染 协同关系 新冠疫情 卫星遥感
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低成本高密度监测网在城市CO_(2)浓度监测中的可行性——以杭州为例 被引量：1
2
作者 吴晋辉 肖薇 +3 位作者 陈亮 胡凝 王君 刘远泽 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2377-2389,共13页
基于杭州搭建的低成本CO_(2)分析仪高密度观测网络,对2023年4月至2024年3月完整一年的浓度数据进行分析.结果表明:(1)在野外观测条件下低成本仪器存在数据缺测,各站点一年数据收集量在38.58%~99.39%,两款非色散红外(NDIR)仪器MBE为(3.2&... 基于杭州搭建的低成本CO_(2)分析仪高密度观测网络,对2023年4月至2024年3月完整一年的浓度数据进行分析.结果表明:(1)在野外观测条件下低成本仪器存在数据缺测,各站点一年数据收集量在38.58%~99.39%,两款非色散红外(NDIR)仪器MBE为(3.2±1.4)μmol/mol,进行高密度组网时要提高站点的数据收集率.(2)基于NDIR的低成本仪器观测结果对环境变化较为敏感,机器学习的校正方案可有效校正,组网数据校正后与高精度观测相关性R2由0.33提升至0.77,MBE为1.2μmol/mol.(3)低成本的高密度组网可以观测到城市内部CO_(2)浓度的时空变异性,站点的日变化及空间浓度分布均反映出城市CO_(2)源汇的季节变化特征.通过搭建的组网验证了低成本高密度网络在中国这种下垫面复杂的城市运行的可行性,为估算城市排放量和评估减排措施效果提供依据. 展开更多
关键词 高密度组网 低成本仪器 杭州 CO_(2)浓度
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基于机器学习的非色散红外CO_(2)浓度观测仪的校准方案
3
作者 卢芷若 曹畅 +4 位作者 李旭辉 胡凝 肖薇 徐家平 刘远泽 《中国环境监测》 北大核心 2025年第3期210-224,共15页
利用非色散红外CO_(2)浓度观测仪器进行高密度组网观测是准确量化城市CO_(2)排放量和明晰城市大气CO_(2)浓度时空变化精细特征的重要手段。基于南京信息工程大学与相关企业联合研发的一款非色散红外CO_(2)浓度观测仪器,开展了跨季节的... 利用非色散红外CO_(2)浓度观测仪器进行高密度组网观测是准确量化城市CO_(2)排放量和明晰城市大气CO_(2)浓度时空变化精细特征的重要手段。基于南京信息工程大学与相关企业联合研发的一款非色散红外CO_(2)浓度观测仪器,开展了跨季节的外场平行比对实验,明确了环境要素对该仪器的影响。采用机器学习方法结合校准效果评价指标,构建了一套中等观测精度、切实可行的城市高密度组网观测校准方案。研究结果表明:大气温度、大气湿度等是影响非色散红外CO_(2)浓度观测仪器性能的主要环境要素,且这一影响呈现显著的季节差异;基于机器学习方法的校准结果可知,RF和Lasso回归的校准性能更为稳定;最优训练集时长为7 d,零点漂移的维护频率可控制在2个月;当外推比例较高时(大于50%),采用机器学习和线性回归的混合模型可有效提升校准效果。该研究可为非色散红外CO_(2)浓度观测仪器的校准提供方法参考,从而为城市CO_(2)浓度高密度组网观测提供技术支撑。 展开更多
关键词 非色散红外CO_(2)浓度观测仪器 机器学习 校准 城市高密度组网 温室气体
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基于WRF-STILT模式的长三角大气CO_(2)排放反演
4
作者 杨樱 马心怡 +6 位作者 黄文晶 胡诚 胡凝 张弥 曹畅 柳艺博 肖薇 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3622-3633,共12页
准确估算区域尺度特别是大城市群的CO_(2)排放对温室气体减排工作至关重要,利用WRF-STILT模式结合三种先验人为CO_(2)排放清单(EDGAR v6.0、EDGAR v6.0与GCG v1.0相结合的改进清单、ODIAC清单)模拟2018年冬季长三角地区大气CO_(2)浓度,... 准确估算区域尺度特别是大城市群的CO_(2)排放对温室气体减排工作至关重要,利用WRF-STILT模式结合三种先验人为CO_(2)排放清单(EDGAR v6.0、EDGAR v6.0与GCG v1.0相结合的改进清单、ODIAC清单)模拟2018年冬季长三角地区大气CO_(2)浓度,并以安徽全椒70m高塔的大气CO_(2)浓度观测数据作为参考值,通过比例因子贝叶斯反演的方法对模拟结果进行优化,实现了长三角区域人为CO_(2)排放通量的估算.结果表明:WRF-STILT模式模拟的CO_(2)浓度能够较好地显示长三角的CO_(2)排放特征.冬季,改进清单模拟的CO_(2)浓度值较仅使用EDGAR v6.0模拟的CO_(2)浓度值更接近于观测值;基于EDGAR清单和改进清单估算的后验CO_(2)排放通量分别为(0.199±0.005)和(0.200±0.007)mg/(m^(2)·s),相较于这两个清单的先验CO_(2)排放通量,后验排放通量分别下降了0.02和0.01mg/(m^(2)·s),比例因子贝叶斯反演法对基于EDGAR清单先验排放的优化幅度较大,用改进清单计算长三角CO_(2)排放总量时电力与工业排放是不确定性的最大来源;夜晚边界层高度较低,模型在模拟时将边界层外的排放计算进来导致模拟值的高估.在未来进行模拟时首先应确保WRF模型模拟的夜晚小时边界层高度是准确的,其次排放清单产品在制作过程中还应考虑垂直方向上不同排放源的高度信息. 展开更多
关键词 温室气体 WRF-STILT模式 长三角区域 CO_(2)
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杭州市高温热浪时期大气CO_(2)浓度变化特征及解析
5
作者 杨钟昊 肖薇 +6 位作者 朱梦晶 胡诚 胡凝 杨樱 黄文晶 单萌 李旭辉 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3634-3643,共10页
为明晰高温热浪时期城市大气CO_(2)浓度的变化特征及原因,基于WRF-STILT大气传输模型、EDGAR人为源排放清单和高精度激光光谱分析仪的观测数据结合贝叶斯优化反演算法对长三角典型城市——杭州大气CO_(2)进行研究.结果表明,高温热浪对大... 为明晰高温热浪时期城市大气CO_(2)浓度的变化特征及原因,基于WRF-STILT大气传输模型、EDGAR人为源排放清单和高精度激光光谱分析仪的观测数据结合贝叶斯优化反演算法对长三角典型城市——杭州大气CO_(2)进行研究.结果表明,高温热浪对大气CO_(2)浓度产生显著影响:高温热浪期间的日间大气CO_(2)浓度低于非高温热浪时期,而夜间的CO_(2)浓度高于非高温热浪时期;观测站点的空间代表性和CO_(2)排放变化是影响杭州市大气CO_(2)浓度的主要原因;高温热浪使得大气CO_(2)浓度观测站点空间代表性产生显著差异:高温热浪使得局地排放占80.5%,而非高温热浪时期仅占51.6%,高温热浪时期空间代表范围较小;高温热浪时期不同人为源部门的CO_(2)排放表现出显著差异:制造业部门,能源部门和炼油转化部门CO_(2)排放水平在高温热浪时提高,运输部门在高温热浪期间的CO_(2)排放水平则有所降低. 展开更多
关键词 高温热浪 WRF-STILT模型 CO_(2)排放 空间代表性 杭州市
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城市尺度温室气体排放反演研究进展及发展趋势 被引量：5
6
作者 胡诚 张俊清 +3 位作者 刘慧丽 史雪静 孙帆 肖薇 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期7036-7045,共10页
城市是二氧化碳(CO_(2))和甲烷(CH_(4))排放的热点区域,占全球人为源总排放量的40%~50%,因此对其排放量的准确量化,直接影响着各国气候变化政策的制定与实施.虽然排放清单方法是当前核算排放量的最主要手段,但大量对比研究表明,温室气... 城市是二氧化碳(CO_(2))和甲烷(CH_(4))排放的热点区域,占全球人为源总排放量的40%~50%,因此对其排放量的准确量化,直接影响着各国气候变化政策的制定与实施.虽然排放清单方法是当前核算排放量的最主要手段,但大量对比研究表明,温室气体排放量在城市尺度上估算的不确定性依旧大于50%,因此亟需开展城市尺度上温室气体排放量的准确核算,进而降低排放清单的不确定性.而基于浓度观测和大气传输模型的反演方法,从2010年起逐渐被用于城市尺度温室气体排放量的反演研究,但对浓度观测站点选取和排放量反演方法依旧存在认识的不统一与偏差.在我国制定“双碳”政策的战略背景下,本文系统梳理和综述了当前城市尺度温室气体排放量反演的研究进展,重点分析该方法面临的困难和挑战,并指出相较于国外已开展的研究,我国当前城市尺度的温室气体浓度观测网络依旧欠缺,限制了温室气体排放量时空格局和组分的有效拆分.而结合中精度浓度观测网络,并同时发展1km及以下空间分辨率的排放清单和气象驱动场,是未来准确解析城市尺度温室气体排放总量及其时空格局的重要发展方向.通过系统总结当前城市尺度温室气体排放量的研究现状、进展及问题,以及未来潜在发展趋势,预计可为我国“双碳”战略的实施提供方法参考和理论借鉴. 展开更多
关键词 温室气体 排放量反演 高塔 大气传输模型
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基于上海高层建筑观测冬季大气CO_(2)/CH_(4)垂直变化 被引量：2
7
作者 陈珑珑 肖薇 +5 位作者 杨帆 单萌 王君 胡凝 李若男 程凯 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4155-4166,共12页
采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4... 采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4)浓度白天低夜间高,255和500m高度的浓度则白天高夜间低.各高度处CO_(2)和CH_(4)浓度变化都明显受大气边界层高度的影响,因此城市内部温室气体浓度垂直观测中观测点高度设置要充分考虑城市大气边界层的变化特征.(2)CO_(2)和CH_(4)浓度的垂直差异受到人为活动以及气象等条件的影响,可以指征城市大气CO_(2)和CH_(4)浓度增强的局地和区域贡献.(3)各高度处(25,255,500m)CO_(2)浓度与CH_(4)浓度均显著相关,但观测高度越高所代表的浓度贡献源区越大,多种排放源的干扰使得温室气体之间的同源性变差,导致其相关性随着高度增加而降低.城市温室气体浓度的垂直观测提供了从水平方向上无法获得的独特信息,因此有必要在城市开展立体化的温室气体监测,以便更好地捕捉大气温室气体浓度的变化,从而服务于城市碳减排政策. 展开更多
关键词 CO_(2)和CH_(4)浓度 垂直差异 上海 大气边界层高度 CH_(4):CO_(2)比值
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利用动态阈值决策树分类的华北平原冬小麦动态监测 被引量：2
8
作者 乔梦琦 周德成 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期125-132,共8页
华北平原是中国最大的粮食生产基地,准确监测其冬小麦种植面积及其变化对粮食产量预测和国家粮食安全具有重要意义。然而,不同土地利用产品所估算的小麦面积、空间分布及其动态变化均存在较大分歧,不能有效反映出冬小麦的长期变化特征... 华北平原是中国最大的粮食生产基地,准确监测其冬小麦种植面积及其变化对粮食产量预测和国家粮食安全具有重要意义。然而,不同土地利用产品所估算的小麦面积、空间分布及其动态变化均存在较大分歧,不能有效反映出冬小麦的长期变化特征。该研究结合作物物候特征和已有小麦专题数据产品,首先构建动态阈值决策分类算法,以降低传统方法在阈值设定和样本筛选方面的不确定性;进而分析了2003—2022年华北平原区冬小麦播种面积的长期变化规律。结果表明:1)该研究提出的动态阈值决策分类算法能准确地提取冬小麦面积,平均总体精度为93.44%,且与统计数据具有较高的一致性;2)2003—2022年华北平原冬小麦种植面积整体呈上升趋势,不同地区变化类型差异较大;3)研究时段内,持续种植冬小麦的耕地面积仅占各年份种植范围总面积的5%,种植次数低于10 a的面积占比达55%;4)河北省中南部、山东省西部和河南省中北部冬小麦种植面积相对稳定,京津冀地区以及山区冬小麦播种面积变化相对频繁。该研究可为大尺度冬小麦动态监测提供了新的方法视角,并对科学制定耕地调控策略具有重要意义。 展开更多
关键词 遥感 农作物 分类 动态阈值 决策树 MODIS 华北平原
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