由上述分析可知林地、大气的响城市用地均能較好地反映淄博市顆粒物汙染的颗粒變化趨勢,其中城市用地對顆粒物汙染的物污影響最為明顯。由表 7 和圖 4 可以得出,染对城市用地與高汙染天氣變化幅度之間存在明顯的土地正相關性,其中城市用地與中度汙染天氣的覆盖相關係數達到 0. 759,在置信度為 95% ( 雙側) 顯著相關,变化圖中城市用地與中度汙染、大气的响重度汙染天氣的颗粒變化趨勢幾乎一致; 與低汙染天氣呈現明顯的負相關性,圖中可以看出兩條曲線變化趨勢正好相反,物污即城市用地與高汙染天氣的染对變化規律比較一致,而與低汙染天氣的土地變化規律剛好相反。造成該現象的覆盖原因主要是淄博市作為全國重要的重工業生產基地,近年來城市用地麵積的变化不斷增加,主要體現在工業用地的大气的响不斷擴張,然而工業擴張建設、工業生產等人為活動直接導致空氣中顆粒物濃度的增加,帶來嚴重的顆粒物汙染,進一步加重了城市的大氣汙染程度。
由上述分析可知林地、城市用地對濟南市顆粒物汙染的影響趨勢均比較明顯,其中林地對顆粒物汙染的影響程度最大。由表 7 和圖 4 可以得出,林地與無汙染天氣變化幅度之間呈現負相關性,而由圖中可以看出2006 年後兩條曲線的變化趨勢基本相同; 與輕微汙染天氣存在非常高的正相關性,相關係數達到 0. 859,在置信度為 99% ( 雙側) 顯著相關,兩條曲線變化趨勢幾乎一致; 而與高汙染天氣均呈現明顯的負相關性,相關係數分別為 - 0. 753( 在置信度為 95% ( 雙側) 顯著相關) 、- 0. 309,圖中除極少數年份外,兩者之間的變化趨勢正好相反,即林地與高汙染天氣的變化規律基本一致,而與低汙染天氣的變化規律正好相反。造成該現象的原因主要是濟南市城市空間格局較為穩定,城市擴張緩慢,而濟南林業建設成為該市發展規劃的重要產業,近年來呈現出持續、快速發展的良好態勢,林地的不斷增加,對顆粒物的吸收、淨化作用增強,有效降低了空氣中的顆粒物汙染。
2. 3 影響顆粒物汙染的主導因素變化分析
考慮到不同的地區,影響顆粒物汙染的主導因素可能不同,文中通過分析在城市類型由沿海到內陸的變化中,顆粒物汙染與 LUCC 之間的相關性變化,探討影響和決定城市環境主導因素的變化規律。
由表 6 可以看出,青島市、淄博市、濟南市林地與高汙染天氣均呈現負相關性,相關係數逐漸增加,其中林地與中度汙染天氣的相關性變化比較明顯,相關係數分別為 - 0. 451、- 0. 473、- 0. 507; 城市用地與重度汙染天氣均呈現正相關性,相關性逐漸增加,響應係數分別為 0. 241、0. 367、0. 465。林地、城市用地與青島市顆粒物汙染之間的相關性相對較低,在由沿海到內陸城市類型的變化中,兩者之間的相關性逐漸提高。由表 7 可以得出,城市用地的變化對淄博市顆粒物汙染的影響明顯高於濟南市和青島市,兩者之間存在更高的相關性,相關係數分別為 - 0. 561、- 0. 389、0. 759 和 0. 374; 林地的變化對濟南市顆粒物汙染的影響最明顯,兩者之間的相關性最高,響應係數分別為 - 0. 176、0. 859、- 0. 753 和 - 0. 309,整體來看,林地、城市用地對淄博市、濟南市顆粒物汙染的影響程度明顯高於青島市。
綜合上述,青島市作為典型的東部沿海城市,海洋成為影響該市空氣汙染的主導因素,受海洋的影響顯著,顆粒物汙染對林地、城市用地對的響應不敏感; 淄博市、濟南市作為典型的內陸城市,距海較遠,受海洋影響較小,城市用地對淄博市顆粒物汙染的影響比較明顯,兩者存在較好的相關性; 林地對濟南市顆粒物汙染的影響非常明顯,兩者之間的相關性較高。LUCC 對城市顆粒物汙染的影響具有較大的差異,在由沿海到內陸城市類型的變化中,顆粒物汙染的對城市用地、林地變化的響應逐步增強。
3 結論與討論
文中利用長時間序列的 MODIS 標準產品數據,分別提取青島、淄博、濟南 3 個城市 2001—2010 年夏季的氣溶膠數據及林地、城市用地兩種主要土地利用類型,對氣溶膠數據進行分段、分級處理。分別從林地、城市用地對城市顆粒物汙染的影響趨勢、影響程度及城市顆粒物汙染的主導因素變化 3 個方麵進行相關性分析,最終得出以下結論: ( 1) 由於受海洋因素的直接調節,土地覆蓋變化與青島市顆粒物汙染之間的相關性較低;而林地、城市用地與濟南市、淄博市顆粒物汙染存在較高的相關性。( 2) 城市用地對淄博市顆粒物汙染的影響程度整體高於青島市,而林地對濟南市顆粒物汙染的影響最大,其中林地與各空氣汙染等級天氣變化幅度之間的相關係數分別達到 - 0. 176,0. 859、- 0. 753、- 0. 309,相關性顯著。( 3) 不同的城市類型,顆粒物汙染對 LUCC 的響應存在明顯的差異,在由沿海到內陸城市類型的變化中,影響和決定城市環境的主導因素由海洋因素逐漸轉變為城市用地、林地。
本文的分析結果較好地解釋了大氣顆粒物分布與不同類型區域地表覆蓋變化的相關性,在一定程度上可以為區域發展規劃提供借鑒作用。本文的研究同時存在以下幾個問題: ( 1) 在顆粒物空間分布與地表覆蓋變化相關性因素的表達上,本文對地表類型的分析,受數據源以及分析手段的限製,僅使用了選擇區域內幾個主要的地表類型,探討其變化與顆粒物空間分布的相關性,而實際上對顆粒物空間分布影響的地表因素很多,且隨區域的空間位置和職能特征有較大的相關性,因此,在該方法向其它區域的推廣上受到一定限製。基於更為複雜地表係統的分析有待於以後的工作中繼續完善; ( 2) 盡管在研究的過程中,對數據源進行了精心的篩選和嚴密的質量控製,但受當前定量遙感以及地物類型信息提取技術水平的限製,大氣顆粒物汙染數據和地表覆蓋類型數據仍存在一定的誤差,會對分析的相關性結果有相應的影響,所以在使用不同時期、不同數據源分析時,在相似趨勢的框架下,相關性大小上可能會有相當的差異; ( 3) 本文在分析二者的相關性時,用到的顆粒物汙染數據是整層大氣顆粒物的光學參數,而人類所接觸最多的是近地表顆粒物數據,盡管當前的研究表明二者具有較高的相關性,但卻並不十分吻合,所以分析的結果與常識性的感受可能會有一定的差異。
聲明:參考《生態學報》第30卷16期,如涉版權請聯係刪除
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