基于卫星遥感数据分析中国区域大气CH4垂直柱浓度时空特征

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1、ThetemporalandspatialdistributionofCH4verticalcolumndensityoverchinabsaedonsatelliteremotesensingdataAThesisSubmittedtoSchoolofGeographicandOceanographicSciencesofNanjingUniversitybyHanYinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringSuperviso

2、r：ProfessorJiangHongMay2011本研究得到以下项目支撑科教部数据共享平台建设项目《利用地球系统数据共享网络的数据综合分析全球变化与大气污染》(No．2005DKA32300)《高纬度南北样带甲烷与土壤呼吸的科学考察》(No．2007FYl10300=8)毕业论文题目：叁士里量壁盛墼握盆堑主国匡邀盘氢￡巡指导教师(姓名、职称)：姿送耋咝摘要甲烷(CI-14)是一种重要的大气温室痕量气体，它的浓度变化不仅影响着地．气系统的辐射平衡过程，而且在大气和平流层化学过程中也起着非常重要的作用。平流层大气CH4分布的变化将会改变平流层中的辐

3、射效应、动力效应和化学效应，并进一步通过平流层和相互作用而影响。近些年大气CH4浓度的不断攀升，而人们现在还没有完全掌握CH4的源汇，变化规律，同时大气CH4估算的不确定性也限制着气候变化估算的准确性。因此近几年国际上对大气CH4浓度的变化尤其关注。正确研究了解大气CH4浓度的时空分布特征，对于深入了解地．气系统循环，完善大气CH4源汇平衡，掌握大气CH4在区域尺度上的变化有着十分重要的理论意义和重要价值。在全球研究和探讨大气CH4在气候变化中的作用中，中国区域对全球大气CH4源汇的动态变化有着重要的影响作用。基于这一研究目的，论文利用SCIAMA

4、CHYCI-h垂直柱浓度产品，结合中国2003～2005年的自然，社会经济数据等，对中国2003-2005年CH4垂直柱浓度的分布规律及其成因进行了详细的探索，研究结果表明：(1)区域性和不均匀性特征。东部沿海城市CH4垂直柱浓度明显高于中西部地区。据统计最高值出现在湖南、江西、湖北、山东、安徽、贵州等地，其次中原和华北一带，低值出现在西藏和青海西部地区，尤其是青藏高原区域。自然地理分区统计结果为：CH4四川盆地>CH4华中地区>cI-14华南地区>CH4西南地区>CH4东北地区>CH4华北地区>CH4西北内蒙地区>CH4青藏高原。年平均增长量四川

5、盆地居首位，青藏高原大气CH4柱浓度逐年下降，幅度最大达-12。04ppb(2)年际和季节变化特征。2003-2005年CI-h柱浓度是近似逐渐增大，一年中最高值出现在8月份附近，且在5月份和10月份有两个拐点。变化范围约为：16336．90ppb--1888．35ppb，大小顺序表现为：CH4夏季>CH4秋季>CH4春季>CH4冬季，即夏秋较高，春冬较低。(3)不同土地利用类型中，2003-2005年大气CH4平均柱浓度表现为：CH4城建用地>CH4耕地>CI-h林地>CH4其他>CH4未利用>CH4草地。其中共用地，耕地和林地数量级为1775．

6、57ppb,--1776．62ppb，相差约lppb，变化幅度不大：其次是CI-h源较强的其它用地(自然湿地-沼泽，水田-水稻和水域)，值为1773．12ppb，较前者差约2．50ppb；草地和未利用土地的CH4柱浓度为1723．44ppb,--1728．59ppb，较前两者相差约50ppb，明显偏低。另外，草地和未利用土地为大气CH4的汇，草地吸收能力更强，其它类型则表现为CH4源，而森林表现出最强的CH4释放能力。(4)造成中国区域大气CH4空间分布格局的原因很多，其中气候影响占主导地位。经相关分析发现，植被指数、降雨量和温度，和大气CH4柱浓

7、度呈显著正相关，相关系数分别为：0．713、0．697、0．629，而紫外辐射(UVB)与大气cH4柱浓度存在着明显的负相关，相关系数为：．0．884。可见尽管在植被有氧呼吸排放CH4的观点下，紫外辐射仍然总体上对CH4的产生起着抑制的作用。并且在不同季节、不同土地利用类型、不同地理区域内，气候因子对大气CH4的影响作用也是不相同的。其中在人为因素影响相对较低的青藏高原区中，发现在植物生长季节(6～9月份)，温度对阔叶混交林和针叶林影响最大，可以分别解释49％、43％的空间分布；非生长季节，主导因子则表现为降雨量、紫外辐射(UVB)。而对高寒草甸，

8、紫外辐射的作用表现尤为明显。(5)其他因素的影响。各因素对大气CH4柱浓度的影响作用表现为：燃料燃烧工业废气排放总量>城市