基于遥感技术与反向轨迹模式的秸秆焚烧与雾霾污染联动机制研究

Although the burning of straw will result in mist and haze pollution of a specific region in certain weather condition, the burning is repeated. One of the main reasons is that the burning prohibited region is determined not reasonable, simple and crude in all crops areas, and eventually causes burning policies have little effect. When consideration of the haze pollution occurrence area, the straw burning region and meteorological conditions should be considered, when consideration of the burning prohibited region, the mist and haze pollution track and meteorological elements should be referred, so determination of reasonable and practical burning prohibited policies has to be studied. The project plans to use remote sensing technology and backward trajectory model to study the atmospheric pollution in Yangtze River Delta region caused by straw burning in Anhui province. The main work is as follows: (1) The thermal infrared remote sensing technology is used to inverse fire-spot caused by straw burning, and mobile pollutants is modeled by backward trajectory inversion model; (2) Using aerosol remote sensing inversion technique to obtain aerosol concentration which determine the degree of atmosphere pollution in some extent; (3) By analysis of multiple time series of straw-burning air pollution cases, combining with the meteorological data, the reasonable burning prohibited area is determined; (4) study on the mechanism of Yangtze River Delta region air pollution caused by the burning of straw in Anhui province, and establish the straw-burning and haze pollution remote sensing information management system, to provide a reference for the formulation of the straw-burning prohibited policy.

秸秆焚烧在特定气象条件下会造成特定区域的雾霾污染，然而秸秆焚烧屡禁不止。其主要原因在于禁烧区域确定不合理，简单粗暴的在所有耕作区域实行禁烧，最终造成禁烧政策收效甚微。在综合考虑秸秆焚烧区域、气象条件要素的条件下，确定雾霾污染发生区域以及在综合考虑雾霾污染发生轨迹与气象要素条件下，确定合理与切合实际的禁烧区域亟需研究。本项目拟以遥感与反向轨迹模式为主要技术对安徽省秸秆焚烧所造成的长三角地区大气污染进行深入研究。主要工作包括：（1）以热红外遥感技术反演火点监测秸秆焚烧，用反向轨迹模式监测污染物的移动轨迹；（2）用气溶胶遥感反演技术获取气溶胶的浓度，确定大气污染程度；（3）通过对多个时间序列秸秆焚烧造成的大气污染案例进行分析，并结合气象数据，确定合理的禁烧区域分等级图；（4）研究安徽省秸秆焚烧造成长三角大气污染的机理，并建立秸秆焚烧与雾霾污染遥感信息管理系统，为秸秆禁烧政策的制定提供参考。

随着城市化进程的加快，城市化造成的问题随之显现，如交通堵塞、环境恶化、人口剧增、住房紧张等。安徽省针对城市化造成的环境问题，在《安徽省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中指出“加强环境保护，着力解决大气污染、水污染等危害人民身体健康的突出问题”。可见，环境问题伴随着城市发展的始终，尤其是大气污染问题。而我国是农业大国，由于观念、技术、体制监管等原因，秸秆燃烧是多发事件，且其发生具有一定的周期性。秸秆燃烧会瞬间释放大量的大气污染物，如CO2、氮氧化物、臭氧等污染气体，同时还会产生一系列大气固体颗粒物，如PM2.5、PM10等，造成大气能见度降低、空间质量下降，危害人类健康。因此，秸秆焚烧与大气霾污染时空联动关系亟需深入研究。本项目主要工作如下：（1）基于遥感技术的安徽省秸秆焚烧火点时空变化分析；（2）云因素对遥感获取火点数据的影响；（3）基于反向轨迹模式的南京市秋冬季霾污染源分析；（4）基于统计技术的霾污染预测研究；（5）研究安徽省秸秆焚烧造成长三角大气污染的机理，并建立秸秆焚烧与雾霾污染遥感信息管理系统。通过项目的执行，已完成安徽省近16年温度异常点空间统计分析，并完成云因素对火点提取精度的影响评价；完成了长三角南京市近十年秋冬季污染物来源及路径分析；建立了基于统计模型的霾污染预测模型；完成了秸秆焚烧与霾污染遥感信息管理系统的详细设计。项目的研究成果如云因素影响，可以用于使用遥感火点评价秸秆焚烧的不合理；霾污染预测模型可以用于霾污染预测；秸秆焚烧与雾霾污染遥感信息管理系统可以用于秸秆禁烧政策的制定、霾污染来源的分析。