沈阳地区大气环境变化特征分析

郭思晓，苏枞枞，任万辉，张霄，周思宁，赵全

【摘要】 本文基于沈阳地区11个地面大气观测站的大气颗粒物质量浓度，分析了2018～2019年沈阳地区颗粒物浓度的总体变化特征;基于高分辨率（1 km）MODIS逐日气溶胶光学厚度（AOD）产品（MCD19A2），分析了沈阳地区2018～2019年逐月、季节和年平均AOD时空分布特征。

【关键词】 卫星遥感;气溶胶光学厚度

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.035

Analysis of Characteristics of Atmospheric Environmental

Changes in Shenyang

GUO Si-xiao，SU Cong-cong，REN Wan-hui，ZHANG Xiao，ZHOU Si-ning，ZHAO Quan

（Shenyang Environmental Monitoring Centre，Shenyang 110015，China）

Abstract： Based on the mass concentration of atmospheric particulate matter from 11 ground-based atmospheric observation stations in Shenyang，this paper analyzes the overall change characteristics of particulate matter concentration in Shenyang from 2018 to 2019;based on the high-resolution（1 km）MODIS daily aerosol optical thickness（AOD）product（MCD19A2）Analyzed the temporal and spatial distribution characteristics of monthly， seasonal and annual average AOD in Shenyang from 2018 to 2019.

Key words： satellite remote sensing;AOD

目前沈阳地区大气环境监测主要依赖地面大气观测站。沈阳生态环境监测中心于1976年开始进行环境空气监测，环境空气质量自动监测系统始建于1996年，在1998年初步建成，包括5个监测子站和1个中心站的城市环境空气自动监测系统，1999年10月取代原手工隔日监测手段报出环境空气监测数据。随着城市建设的不断发展，城市环境空气自动监测系统进行了相应的调整和改善，目前，整个城市环境空气自动监测系统由11个国控监测子站及16个市控监测子站组成，形成了较为科学完善的城市环境空气自动监测网络体系，承担着整个沈阳市的环境空气质量监测工作。监测项目主要为PM10、PM2.5、SO2、NOX、CO、O3等。地面大气观测站已经不能满足现有环境管理需求，强化立体化空气质量监测能力为主要手段，以提升大气环境监测预警的科学化、精细化和信息化水平迫在眉睫。

本文基于沈阳地区11个地面大气观测站的小时平均PM2.5和PM10质量浓度资料分析了2018～2019年沈阳地区颗粒物浓度的总体变化特征;基于高分辨率（1km）MODIS逐日气溶胶光学厚度（AOD）产品（MCD19A2）分析了沈阳地区2018～2019年逐月、季节和年平均AOD时空分布特征。为下一步利用2020年实际监测数据完成2020年预报效果的评估做研究基础。

1 地面颗粒物浓度变化特征

本部分主要基于沈阳地区11个地面大气观测站的小时平均PM2.5和PM10质量浓度资料分析了2018～2019年沈阳地区颗粒物浓度的总体变化特征。

图1为2018～2019年沈阳11个大气环境监测站点平均的颗粒物浓度日变化特征。总体来看，PM2.5和PM10变化趋势一致，都在9：00左右出现一个峰值，分别为50 μg·m-3和80 μg·m-3;之后逐渐降低，15：00达到最低点（分别为30 μg·m-3和63 μg·m-3）;之后又逐渐上升，午夜至凌晨保持在高浓度，这与边界层高度的日变化有密切关系。

图2和图3分别为沈阳地区11个观测站点2018～2019年平均的PM2.5和PM10质量浓度日变化特征。总的来看，各站点的日变化趋势近似，但质量浓度值存在显著差异。其中，浑南东路、文化路、新秀街等站点颗粒物浓度较高，而森林路颗粒物浓度最低，这与观测站所处周边环境和人类活动强度有关。

图4和图5分别为2018～2019年沈阳PM2.5和PM10月均质量浓度的变化情况。由图可知，颗粒物浓度总体呈现冬春高、夏秋低的特征，其中8月最低。PM10与PM2.5的月变化趋势大致相似。

2 卫星遥感整层气溶胶特征

本部分基于高分辨率（1 km）MODIS逐日气溶胶光学厚度（AOD）产品（MCD19A2）分析了沈阳地区2018～2019年逐月、季節和年平均AOD时空分布特征。

图6所示为2018和2019年沈阳地区平均AOD的空间分布。总体来看，沈阳地区AOD呈现北部低、中部和南部高的特征。2019年平均AOD比2018年有所增加，主要增长区在中部区域，新民和辽中增加相对显著。

图7所示为2018和2019年沈阳地区季节平均AOD的空间分布情况。由图可见，整层AOD表现为春夏高、秋冬低，这与地面颗粒物质量浓度季节特征不同，造成这种差异的主要原因是混合层高度及物理含义的不同。颗粒物质量浓度测量的是代表处的颗粒物浓度，AOD则表示整层大气中颗粒物含量，两者在观测方向上不同;此外，冬季温度相对较低，混合层高度低，颗粒物主要集聚在低层，导致地面浓度较高，夏季混合层发展较高，颗粒物被抬升至较高高度，导致整层颗粒物含量高，AOD较高。春季，沈阳地区多受沙尘侵袭，导致AOD和颗粒物浓度均较高（见图8、图9中3月份AOD的分布）。从2018和2019年AOD的季节差异来看，2019年冬春季AOD比2018年有所增加，夏秋季基本相当，这与图4、图5结果一致。

图8和图9所示为2018和2019年月平均AOD的空间分布。从月平均来看，7月AOD最大，其次为5月和6月，3月AOD也较大。从年差异来看，3、5和12月增加较显著，4和11月下降较显著。

【参考文献】

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【作者简介】

郭思晓，女，1985年出生，工程师，硕士，研究方向为环境监测。