一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法技术

本发明专利技术公开了一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法，包括以下步骤：确定调查区域，并划分调查区域的城市发展阶段；计算调查区域的泥沙承载量；计算调查区域的潜在排放因子；计算调查区域的人为活动影响因子；基于潜在排放因子和人为活动影响因子并考虑气象因子的贡献，计算调查区域的人为沙尘PM2.5排放通量并构建排放清单；本发明专利技术有益效果是：解决了在以往的沙尘排放清单构建中忽略人为活动对起沙的影响，量化了城市地区大尺度人为活动导致的人为沙尘PM2.5排放量。导致的人为沙尘PM2.5排放量。导致的人为沙尘PM2.5排放量。

【技术实现步骤摘要】
一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法


[0001]本专利技术涉及沙尘排放清单构建领域，尤其涉及一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法。

技术介绍

[0002]沙尘气溶胶是大气气溶胶的主要类型之一，根据不同的源区和起沙机制，沙尘气溶胶可以分为自然沙尘和人为沙尘。大气中空气动力学直径小于等于2.5微米的人为沙尘(人为沙尘PM2.5)可以长时间悬浮于空气中，是造成空气污染的主要污染物、也是形成雾霾天气的主要原因；此外，人为沙尘PM2.5还容易被吸入、沉积在肺泡中，在心血管和呼吸系统方面给人类健康造成影响。
[0003][0004]人为沙尘PM2.5排放清单指人为沙尘排放源在一定的时间跨度和特定的空间区域内向大气中排放人为沙尘量的集合。准确构建人为沙尘排放清单能够减少数值模式中起沙通量模拟的不确定性、有助于加深对起沙机制的理解，预测未来人为沙尘排放；以及在理解未来土地利用、土地政策改变对大气污染的影响和制定相应治理对策方面都具有重要意义。
[0005]目前在沙尘PM2.5排放清单构建的大部分工作中仅考虑自然沙尘释放，忽视了人为活动对沙尘释放的影响，导致模式对PM2.5浓度的模拟偏低。研究人为沙尘PM2.5排放清单构建这方面的工作还较少，总体也较困难。主要有以下几个方面的原因：
[0006]由交通运输、工业施工等引起的人为沙尘释放(扬尘)是目前城市大气颗粒物污染的主要来源，而对于交通运输、工业施工等排放源建立准确源排放清单几乎是困难的，难以用调查统计的方式构建源清单；
[0007]缺乏长期、准确的人为沙尘的观测手段，难以准确验证所构建人为沙尘PM2.5排放清单的准确性。
[0008]整体来说，以往的沙尘排放清单构建方法忽视了对人为沙尘排放源的统计，或者还没有在人为沙尘排放清单构建方面的工作。

技术实现思路

[0009]本专利技术主要解决在以往的沙尘数值模式起沙参数化方案构建中忽视人为起沙过程，导致数值模式中对人为沙尘PM2.5起沙通量模拟不确定性大的问题，从而提供一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法，包括以下步骤：
[0010]S1、确定调查区域，并划分调查区域的城市发展阶段；
[0011]S2、计算调查区域的泥沙承载量；
[0012]S3、计算调查区域的潜在排放因子；
[0013]S4、计算调查区域的人为活动影响因子；
[0014]S5、基于潜在排放因子和人为活动影响因子并考虑气象因子的贡献，计算调查区
域的人为沙尘PM2.5排放通量并构建排放清单。
[0015]本专利技术提供的有益效果是：解决了在以往的沙尘排放清单构建中忽略人为活动对起沙的影响，量化了城市地区大尺度人为活动导致的人为沙尘PM2.5排放量。
附图说明
[0016]图1是本专利技术方法的流程图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。
[0018]请参考图1，图1是本专利技术方法流程图。本专利技术提供了一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法，包括以下步骤：
[0019]S1、确定调查区域，并划分调查区域的城市发展阶段；
[0020]步骤S1中调查区域的起沙程度与与当前城市化进程密切相关，将调查区域划分成工业化初期、工业化中期、工业化后期和发达经济时期不同的城市发展阶段构建沙尘排放清单。
[0021]需要说明的是，地区发展阶段划分依据钱纳里城市阶段划分方法，利用地区的人均GDP数据(全球环境研究中心提供)将地区划分为工业化初期地区、工业化中期地区、工业化后期地区和发达经济时期地区。
[0022]S2、计算调查区域的泥沙承载量；
[0023]为了获得大范围分布的泥沙承载量的值，统计各城市关于泥沙承载量的研究成果并使用全球荒漠化脆弱性指数对泥沙承载量进行拟合，以近似取得与观测结果较为接近的泥沙承载量计算方式。
[0024]对不同经济发展时期城市区域的数据采样，调查和实验后，将平均泥沙承载量SL的计算公式定义为：
[0025]SL＝ln(GDVI+1.81)
‑
0.47
[0026]其中，GDVI为全球荒漠化脆弱性指数，来自Huang et al.,(2020)。该指数同时考虑了气候因素和人类活动对环境的影响，GDVI具体的计算公式为：
[0027][0028]其中，LAI为叶面积指数、AI为干旱指数，是年降水量与年潜在蒸发量之比、ΔT为地表温度异常、P为人口密度、PG为人口增长率、CO2是二氧化碳排放、GDP为国内生产总值。GDVI指数数值越高表示人类活动对荒漠化的影响越大。
[0029]S3、计算调查区域的潜在排放因子；
[0030]人为活动导致的起沙与区域发展水平具有很强相关性，为了量化不同经济发展阶段人为活动导致的起沙能力，单位地理网格上人为沙尘潜在排放因子定义为：
[0031][0032]其中，K1、K2、K3以及K4为粒度乘数、SL为先前计算得到的泥沙承载量。粒度乘数K1、K2、K3以及K4由采样得到，分别表示不同经济发展阶段不同种类道路采样的平均值。以兰州地区的采样结果为例：K1＝1.46、K2＝1.46、K3＝1.47以及K4＝1.61。
[0033]S4、计算调查区域的人为活动影响因子；
[0034]步骤S4中，所述人为活动影响因子由单位网格平均人口密度、单位网格城市下垫面像素点总数量LI和单位网格城市下垫面改变量LC表示。
[0035]其中，单位地理网格点平均人口密度基于人口密度数据计算得到；而单位地理网格点城市下垫面像素点总数量和单位地理网格点城市下垫面改变量基于卫星遥感数据土地覆盖(land cover)数据中下垫面信息和下垫面改变信息处理后得到。
[0036]单位地理网格点城市下垫面像素点总数量(LI)：指单位地理网格点内，土地覆盖数据中下垫面显示为城市的数量。
[0037]单位地理网格点城市下垫面改变量(LC)：指单位地理网格点内，土地覆盖数据中下垫面显示为城市的下垫面改变量的总和。
[0038]具体来说，LI与LC的计算方法描述为：土地覆盖数据是空间分辨率为3km*3km，包括城市、农田、冰雪不同下垫面的位置以及地表改变量信息的卫星数据。而在本方法人为沙尘PM2.5排放清单构建中的网格分辨率是0.5
°
*0.5
°
，故排放清单一个单位地理网格中的土地覆盖数据共有32400个。城市下垫面像素点总数量(LI)计算指一个网格中32400个Land cover数据中可以被识别为城市下垫面的数据总数；城市下垫面改变量(LC)计算指一个网格中32400个land cover数据中城市地区地表改变量的总和。
[0039]S5、基于潜在排放因子和人为活动影响因子并考虑气象因子的贡献，计算调查区域的人为沙尘PM2.5排放通量构建排放清单；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、确定调查区域，并划分调查区域的城市发展阶段；S2、计算调查区域的泥沙承载量；S3、计算调查区域的潜在排放因子；S4、计算调查区域的人为活动影响因子；S5、基于潜在排放因子和人为活动影响因子并考虑气象因子的贡献，计算调查区域的人为沙尘PM2.5排放通量并构建排放清单。2.如权利要求1所述的一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法，其特征在于：步骤S1中调查区域的起沙程度与当前城市化进程密切有关，将调查区域划分为工业化初期、工业化中期、工业化后期和发达经济时期不同城市发展阶段构建沙尘排放清单。3.如权利要求2所述的一种城市地区人为沙尘PM2.5排放清单构建方法，其特征在于：步骤S2中，所述泥沙承载量的计算公式如下：SL＝ln(GDVI+1.81)
‑
0.47其中，GDVI为全球荒漠化脆弱性指数。4.如权利要求3所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思宇，杜世康，赵煦程，张笑瑞，何嘉琦，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：