北京地区气溶胶粒径尺度谱与PM2.5浓度转换模型研究

作者：党超亚,吕春光,史云飞,孙华生,翟秋萍,朱利凯,宋福成

摘要：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。

发文机构：山东省水土保持与环境保育重点实验室临沂大学资源环境学院 西安科技大学测绘科学与技术学院

关键词：遥感大气气溶胶PM2.5粒径分布质量浓度转换系数北京地区remote sensingatmospheric aerosolPM2.5particle size distributionmass concentrationconversion coefficientBeijing area

分类号： X51[环境科学与工程—环境工程]