基于EOF經(jīng)驗正交函數(shù)的我國環(huán)保重點城市API空氣污染指數(shù)時空變化研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴大，一些大中城市的空氣質(zhì)量有逐漸惡化的趨勢，以SO2，NOx，PM10為主要污染物的大氣污染問題日趨嚴(yán)重。與此同時，生活水平的提高使得人們越來越關(guān)注所居住城市的空氣質(zhì)量。空氣質(zhì)量的好壞直接影響著人們的身心健康，因此加強對大氣污染的研究具有重要意義。
　　 本文利用經(jīng)驗正交函數(shù)(Empirical Orthogonal Function，EOF)對我國環(huán)保重點城市空氣污染指數(shù)(Air Pol

2、lution Index，API)的時空分布進行研究的原因為：首先，用API反映和評價空氣質(zhì)量其結(jié)果簡明直觀，使用方便，有利于普通公眾了解空氣環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣；其次，我國環(huán)保重點城市的API資料容易獲?。辉俅?，目前對于空氣污染研究主要集中在污染預(yù)報、單個城市或局部地區(qū)空氣污染時間變化特征分析上，而對空氣污染時空分布特征，特別是大尺度區(qū)域特征的研究較少；最后，EOF用于API區(qū)域時空分析，可以同時評價出空氣質(zhì)量靜態(tài)狀況和動態(tài)演變特征。

3、>　　 本文利用全國42個環(huán)境保護重點城市2000年7月至2009年6月九年逐年、逐季、逐月的空氣質(zhì)量日報數(shù)據(jù)，采用經(jīng)驗正交函數(shù)(Empirical OrthogonalFunction，EOF)方法對空氣污染指數(shù)進行了初步研究。本文是利用EOF方法對空氣污染指數(shù)進行分解，從而分析我國空氣污染的時空變化特征的一次嘗試?；谝陨峡紤]，本文確定以我國區(qū)域性空氣污染特征為主要研究內(nèi)容，具體研究內(nèi)容分為以下六部分：
　　 第一部分：緒

4、論。闡述本文的研究背景及意義，分析國內(nèi)外城市空氣污染時空分布研究現(xiàn)狀，尋找適合于研究時空分布特征的方法。針對我國目前城市空氣質(zhì)量研究現(xiàn)狀和問題，提出運用EOF方法分析API時空分布特征，歸納本文的內(nèi)容和思路框架，并說明研究的范圍和資料數(shù)據(jù)情況。
　　 第二部分：空氣污染指數(shù)與我國空氣質(zhì)量監(jiān)測。介紹我國空氣污染指數(shù)概念及其發(fā)展、我國空氣監(jiān)測的環(huán)保重點城市、我國空氣質(zhì)量日報。
　　 第三部分：EOF原理與方法。對EOF方法的

5、原理、優(yōu)點、適用性及EOF的分解過程、誤差的估計與計算、時空轉(zhuǎn)化法、EOF的物理意義進行具體介紹。
　　 第四部分：基于EOF的API分解。介紹本文研究數(shù)據(jù)的來源及研究的城市、數(shù)據(jù)處理過程、EOF計算過程、數(shù)據(jù)結(jié)果檢驗。本文著重于對2000年7月～2009年6月，國家環(huán)境保護部網(wǎng)站公布的42個環(huán)保重點城市的API進行研究，并嘗試運用MATLAB實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析。
　　 第五部分：我國空氣污染的時空變化特征。對EOF分解結(jié)果進

6、行分析，分析我國環(huán)保重點城市年、季、月均值主要特征向量及時間系數(shù)的變化特征，從而得到API的時空分布規(guī)律。
　　 第六部分：結(jié)論與問題。利用EOF方法對API進行分解得到的結(jié)論及本文研究存在的問題及未來需要進一步研究的問題。
　　 通過研究，本文得到的主要結(jié)論為：
　　 (1)EOF用于我國環(huán)保重點城市API時空分布研究可以取得較好的結(jié)果，所得到的時空分布規(guī)律基本符合現(xiàn)實。
　　 (2)從全國范圍來看，A

7、PI分布具有如下特征：存在西北、華北和陜西河南三個高值區(qū)，沒有明顯的低值中心。API值從以上幾個高值區(qū)向東、向南逐漸降低，在?？?、珠海、廈門等南方沿海城市取得最低值，城市空氣污染總體呈北高南低態(tài)勢。
　　 (3)一年四季中，不同季節(jié)的大值區(qū)分布基本相同，夏秋季南方和北方?jīng)]有明顯的數(shù)值差異，冬春季南北方差異較大，且北方城市年變化幅度比較大，規(guī)律性比較強；南方城市年變化幅度不大，且規(guī)律性不太明顯。
　　 (4)根據(jù)全國API