卫星遥感在大气细颗粒物组份探测与暴露评价中的应用研究

基本信息
批准号:91543128
项目类别:重大研究计划
资助金额:74.00
负责人:李莘莘
学科分类:
依托单位:中国科学院空天信息创新研究院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:余超,邹铭敏,葛巍,刘海新,尚华哲,司一丹,王新辉
关键词:
颗粒物组份公共健康反演统计模型卫星遥感
结项摘要

The epidemiological study requests the large-scale and long-term air quality monitoring data. However, most ground-based PM2.5 sites of China were established in megacities in recent years, and cannot provide the particulate matter components. In view of the studies on in-situ measurements and atmospheric chemistry model simulations, our approach first builds the grid-based aerosol model fitting for China’s high-pollution background. Drawing on the thoughts of Aerosol Optical Depth (AOD) retrieval using multi-angle satellite data, we will calculate the AOD for different components by using empirical orthogonal functions and a combination of wavelength and observation geometry. Second, the sensitivities of aerosol profiles, meteorological parameters, pollution emissions and other factors will be analyzed for their impact on the satellite PM2.5 estimation. With the embedded spatial structure, we develop a regression statistical model for PM2.5 prediction to better reflect the local variations of fitting parameters. Finally, taking the chronic obstructive pulmonary disease and other respiratory and cardio-cerebral vascular diseases as an example, we will produce remote sensing products on typical regions, and match them with those diseases data, such as mortality. By establishing the statistical regression model between PM2.5 and health-damaging exposure risk, the impact of polluted environment on public health will be analyzed for different constituents of particulates under different meteorological conditions.

大型流行病学暴露研究要求在大范围内进行长期空气质量的监测,然而我国大部分地区的PM2.5地面监测网却是近几年才开始建立的,分布不均且不具备细颗粒物组份的监测能力。本项目首先基于地基观测和大气化学模式研究结果,构建适合我国污染特征的气溶胶模式,借鉴多角度卫星反演算法思想,通过构造波段、角度组合,以及经验正交函数,实现气溶胶组份光学厚度的反演。再次,开展颗粒物估算因子的敏感性研究,探讨气溶胶廓线,气象因素,污染排放等地理信息对PM2.5组份浓度估算的影响。在此基础上,通过空间统计模型和订正模型,实现不同条件下PM2.5组份浓度的精确估算。最后,以慢阻肺等呼吸系统和心脑血管疾病为例,生产典型区域遥感产品,并对患者/死亡率等疾病数据进行时空匹配处理。通过构建细颗粒污染健康暴露统计回归模型,分析不同组份的细颗粒物浓度在不同气象暴露因素下,对公共健康的影响。

项目摘要

我国的PM2.5地面监测网自2013年开始建立,空间分布不均,且不具备细颗粒物成份的监测能力,难以支撑大范围、长时间序列的流行病学暴露研究。本项目首先基于多源观测数据,对卫星遥感在气溶胶微物理特性方面的反演适用性方面进行了深入分析,并反演了气溶胶成份光学厚度。其次,借助大气化学模式和星载激光雷达廓线,分别针对地基组份数据密集和非密集地区,开发了高级空间统计回归模型和具有物理意义的比例因子估算模型。在此基础上,生产了我国长时间序列的PM2.5组份质量浓度遥感产品,并进行了广泛验证。以硝酸盐、硫酸盐为例,我们分析了二次细颗粒物在我国的时空分布特征,同时探索了它们与前体物排放之间的相关关系。最后,以慢阻肺等疾病为例,本课题构建了卫星遥感在健康暴露评价应用研究中的技术流程,同时为多家公共卫生研究单位提供了数据服务。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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