考虑周边样本迟滞效应的空气污染物浓度插值方法
文献类型：学位论文
| 作者 | 史烨挺 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 高锡章 |
| 关键词 | PM2.5 迟滞效应 风场 PM2.5传输能力 IDW插值 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 空气污染是全球面临的一个严重问题，尤其是在发展中国家，空气质量成为公众关注的焦点。空气污染不仅对人类健康造成影响，还对农业、林业和生态系统造成破坏。因此对作为空气污染物中对人体健康影响最大的PM2.5时空特征的监测和研究已成为热点。然而，空气质量监测站不平衡的空间分布和不完全覆盖是仅基于离散监测站点数据对PM2.5进行分析和预测的主要障碍。统计分析表明，空气质量监测数据间存在一定的迟滞效应，即空气质量监测站点的浓度曲线在一定区域范围内是相似的，但存在一定的时间滞后。基于此，本论文研究了如何利用互相关方法来分析监测站点浓度序列的迟滞效应，以更好地反映区域内空气污染物浓度的时空变化。 本文利用2022年北京市PM2.5浓度小时尺度监测数据、风向风速小时尺度数据研究迟滞效应和风场效应对PM2.5插值精度的影响，最终提出了联合考虑迟滞效应和风场效应的高精度插值方法。本文取得的主要研究进展如下： （1）考虑迟滞效应的插值方法是根据PM2.5浓度数据的变化特征反推风场对PM2.5浓度传输的影响。本文使用考虑迟滞效应的插值方法对2022年北京市35个空气质量监测站的PM2.5小时浓度数据进行插值（RMSE为7.58μg/m3），与普通反距离加权方法（RMSE为8.25μg/m3）相比有更高的插值精度。这说明在消除“迟滞效应”统一各个空气质量监测站的时间戳后可以有效提升PM2.5的插值精度。并且随着风速增大，考虑迟滞效应的插值方法对PM2.5插值精度的提升效果越好，这说明考虑迟滞效应的插值方法所反推的风场对PM2.5浓度传输影响是有效的。 （2）本文提出了三种考虑风场效应的插值方法，分别为传输区域平均风向法、格网平行风向法、格网中心风向法。结果表明格网中心风向法的插值精度最高，且考虑风场效应的插值方法可以应用于日均、月均等不同时间分辨率的PM2.5浓度数据插值。与使用Dijkstra算法计算最小风场传播代价的风场插值方法相比，格网中心风向法可以降低算法的复杂度，并且考虑了其他非主要的PM2.5传播路径对插值权重的影响。然而考虑风场效应的插值方法并不能避免“迟滞效应”对插值精度的影响。 （3）本文提出了一种联合迟滞效应和风场效应的插值方法。相较于单独考虑迟滞效应的插值方法和单独考虑风场效应的插值方法，联合迟滞效应和风场效应的插值方法拥有更高的插值精度，且解决了考虑风场效应的插值中“迟滞效应”对插值精度影响的问题。插值结果中PM2.5浓度空间分布具有明显的方向性，呈现出随风向分布的特征。能更好地体现出PM2.5在风场作用下的传输方向和变化趋势。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 79 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208100]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 史烨挺. 考虑周边样本迟滞效应的空气污染物浓度插值方法[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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