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河北省近20年大气降尘通量的时空变化特征

作　者: 张素芳
导　师: 王赞红
学　校: 河北师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 大气降尘通量时空分布河北省
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大气降尘是粉尘气溶胶沉降在地表的颗粒物,对地表的生物地球化学循环以及生态环境具有重要影响。大气降尘通量是指单位时间落在单位面积上地表沉降颗粒物质的质量,是定量描述大气降尘特性的基本参数。大气降尘通量可用于大气粉尘的传输与沉降机制研究。作为环境质量的表征,大气降尘通量反映了颗粒物的浓度水平,指示了土壤、大气等近地表环境污染状况。河北省是中亚粉尘向北太平洋传输路径的重要沉降区域,目前对该区域大气粉尘的沉降机制尚不清楚。本文旨在了解河北省近20年大气降尘通量的时间变化特征及其空间分布与变化趋势,以探讨河北省大气粉尘的沉降机制,提高风尘搬运的数量化认识,并且为改善河北省大气环境质量提供参考依据。本研究基于河北省11个城市1986~2006年大气降尘通量的监测数据,采用数理统计和小波分析相结合的方法,分析了河北省大气降尘通量的时间变化特征。结果显示:(1)近20年间,河北省平均降尘通量变化幅度在16.09~37.26t·km-2·month-1之间,最高值在1988年,最低值在2005年,总体呈下降趋势。中国北方沙尘天气总体呈下降趋势,近期又有小幅回升。河北省降尘通量均值没有随沙尘天气出现小幅回升是由于:近20年来道路铺装面积和绿化面积不断增加,政府对交通、建筑施工等产生的扬尘控制力度加大,使局地尘源排放减少,降尘通量值降低。除了唐山、衡水、沧州和邢台四城市以外,其它城市在1996年前后降尘通量有一低峰值。这主要是受到了大范围的气候背景条件影响。(2)在季节变化中以春季降尘通量最高,其次是冬季、秋季、夏季。其中春季全省平均降尘通量为29.79 t·km-2·month-1,相当于中国北方东部春季均值(42.35t·km-2·month-1)的65.6%,中国北方戈壁沙漠区春季均值(58.56 t·km-2·month-1)的47.5%,约为北太平洋海域年降尘通量的11.6倍。全省平均降尘通量以4月份最高为31.84 t·km-2·month-1,8月份最低为18.455t·km-2·month-1。(3)河北省有9个城市降尘通量分别出现了5~6年、7年、9年和11年左右周期。尤其是在四个季节降尘通量中均有6.5年周期出现,并且邯郸、邢台、保定、廊坊及秦皇岛降尘通量以及全省降尘通量均值在春季存在6.5年周期。只有唐山和石家庄降尘通量各个季节周期均不明显,反映了石家庄和唐山的降尘通量受人为源影响较大。利用ArcGIS软件中的地统计分析模块,对河北省11个城市降尘通量进行半方差函数变异分析和空间插值分析,得出主要结论如下:(1)河北省降尘通量的空间分布整体由西北向东南呈阶梯状减少趋势。降尘通量的高值中心在张家口,中低值区又分别以邯郸和唐山为中心形成两端高中间低的分布趋势。西北降尘通量的高值区是由于尘暴降尘的加积作用。邯郸、唐山为降尘通量的次高值区,是由于两市都是以重工业为主的城市,其主要支柱产业为钢铁、煤炭、建材等,而且邯郸的煤矿、铁矿和冶金原料矿、建材原料矿分布较广,从而人为粉尘排放也较多,导致降尘通量较高。(2)河北省降尘通量空间分布具有明显的空间自相关性和方向效应。其中1990年降尘通量年均值和近20年降尘通量1月份均值具有偏南-北方向的方向效应,其它年份降尘通量均值和各月降尘通量均值都接近于东北-西南方向的方向效应,说明在该方向上降尘通量空间分布比较均匀,具有更远距离的空间相似性特征。(3)近20年期间河北省降尘通量的总体空间分布在时间上变化不大,高值中心在张家口,低值区在衡水、沧州、廊坊和秦皇岛。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 引言  9-17
  1.1 大气降尘通量的概念  9-10
  1.2 大气降尘研究概况  10-14
  1.3 存在问题  14-15
  1.4 研究目的与意义  15
  1.5 数据来源及研究内容  15-16
  1.6 技术路线  16-17
2 研究区概况  17-20
  2.1 自然地理环境概况  17-18
  2.2 人文地理环境概况  18-20
3 降尘通量的时间变化特征  20-31
  3.1 降尘通量时间变化特征  20-23
    3.1.1 降尘通量的月均值变化  20-21
    3.1.2 降尘通量的季节变化  21-22
    3.1.3 降尘通量的年变化  22-23
  3.2 降尘通量时间序列的小波分析  23-29
    3.2.1 小波分析基本原理  23-25
    3.2.2 数据处理  25-26
    3.2.3 降尘通量时间序列周期分析  26-28
    3.2.4 降尘通量时间序列趋势及突变分析  28-29
  3.3 小结  29-31
4 降尘通量的空间特征分析  31-44
  4.1 地统计学原理  31-34
    4.1.1 区域化变量和随机函数  31
    4.1.2 半方差函数  31-32
    4.1.3 理论半方差函数模型  32-33
    4.1.4 空间插值原理  33-34
  4.2 空间变异分析  34-40
  4.3 空间插值分析  40-41
  4.4 大气降尘通量区域比较  41-43
  4.5 小结  43-44
5 结论  44-46
参考文献  46-52
致谢  52

河北省近20年大气降尘通量的时空变化特征

内容摘要

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