干旱气象 ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (2): 303-313.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2026-02-0303
魏嘉一(
), 佘璐(
), 赵红红, 王家琦, 闫琛, 赵志涛
收稿日期:2025-10-27
修回日期:2026-02-10
出版日期:2026-05-20
发布日期:2026-05-18
通讯作者:
佘璐(1992—),女,湖南衡阳人,副教授,主要从事大气环境遥感相关研究。E-mail: shelu_whu@nxu.edu.cn。作者简介:魏嘉一(2005—),女,山东德州人,本科生,主要研究方向为环境遥感应用。E-mail: weijiayi_sdbj@163.com。
基金资助:
WEI Jiayi(
), SHE Lu(
), ZHAO Honghong, WANG Jiaqi, YAN Chen, ZHAO Zhitao
Received:2025-10-27
Revised:2026-02-10
Online:2026-05-20
Published:2026-05-18
摘要:
大气气溶胶对气候变化和区域空气质量具有重要影响。基于2003—2023年MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)MAIAC Collection 6.1的1 km分辨率气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)数据,运用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Spearman相关性分析等方法,探究宁夏AOD的时空变化规律及其影响因素。结果表明:(1)AOD在宁夏呈现北高南低、西高东低的空间分布格局,高值区集中于人类活动密集的沿黄城市带及清水河流域。(2)年均AOD以0.003 a-1的速率下降,2011年达峰值后下降尤为明显;近21 a宁夏全区75.12%的区域AOD显著下降,且下降最显著区域(-0.006 a-1)与人口密集分布的沿黄城市带高度吻合,反映了人为减排的作用。(3)AOD在季节上表现为“春高(0.33)、夏降(0.27)、秋低(0.20)、冬升(0.25)”的规律,春季峰值主要受沙尘活动主导。(4)AOD年际变化与人为颗粒物排放量的减少趋势同步;而季节尺度上则呈现主导因子的动态切换,即春季与风速显著正相关,夏季与植被指数呈极显著负相关,秋季则与风速转为负相关。
中图分类号:
魏嘉一, 佘璐, 赵红红, 王家琦, 闫琛, 赵志涛. 宁夏地区气溶胶光学厚度的时空变化特征[J]. 干旱气象, 2026, 44(2): 303-313.
WEI Jiayi, SHE Lu, ZHAO Honghong, WANG Jiaqi, YAN Chen, ZHAO Zhitao. Spatiotemporal variation characteristics of Aerosol Optical Depth in Ningxia[J]. Journal of Arid Meteorology, 2026, 44(2): 303-313.
| 数据类别 | 数据名称 | 时、空分辨率 | 数据来源 |
|---|---|---|---|
| 土地利用类型数据 | 土地覆盖数据集 | 30 m | 国家冰川冻土沙漠科学数据中心 |
| NDVI数据 | MODIS NDVI | 逐月,1 km | 美国国家航空航天局 |
| ERA5气象再分析数据 | 降水量 风速 地表温度 T10 m(10 m气温) T250(250 hPa温度) T500(500 hPa温度) | 逐日, 0.1°×0.1° | 欧洲中期天气预报中心 |
| 人为颗粒物排放数据 | MEIC排放清单模型数据 | 逐月,省级 | MEIC |
表1 辅助数据表
Tab.1 List of auxiliary data used in the study
| 数据类别 | 数据名称 | 时、空分辨率 | 数据来源 |
|---|---|---|---|
| 土地利用类型数据 | 土地覆盖数据集 | 30 m | 国家冰川冻土沙漠科学数据中心 |
| NDVI数据 | MODIS NDVI | 逐月,1 km | 美国国家航空航天局 |
| ERA5气象再分析数据 | 降水量 风速 地表温度 T10 m(10 m气温) T250(250 hPa温度) T500(500 hPa温度) | 逐日, 0.1°×0.1° | 欧洲中期天气预报中心 |
| 人为颗粒物排放数据 | MEIC排放清单模型数据 | 逐月,省级 | MEIC |
| 城市 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 冬季 |
|---|---|---|---|---|
| 石嘴山市 | 0.33 | 0.31 | 0.24 | 0.28 |
| 银川市 | 0.34 | 0.29 | 0.24 | 0.29 |
| 中卫市 | 0.32 | 0.26 | 0.20 | 0.25 |
| 吴忠市 | 0.33 | 0.27 | 0.20 | 0.24 |
| 固原市 | 0.32 | 0.26 | 0.17 | 0.23 |
表2 2003—2023年宁夏5市AOD四季均值
Tab.2 The seasonal average AOD of five cities in Ningxia from 2003 to 2023
| 城市 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 冬季 |
|---|---|---|---|---|
| 石嘴山市 | 0.33 | 0.31 | 0.24 | 0.28 |
| 银川市 | 0.34 | 0.29 | 0.24 | 0.29 |
| 中卫市 | 0.32 | 0.26 | 0.20 | 0.25 |
| 吴忠市 | 0.33 | 0.27 | 0.20 | 0.24 |
| 固原市 | 0.32 | 0.26 | 0.17 | 0.23 |
图7 2003—2023年宁夏年均及季均AOD变化趋势空间分布(单位:a-1)
Fig.7 Spatial distribution of change trends of annual and seasonal mean AOD in Ningxia from 2003 to 2023 (Unit: a-1)
| p值 | 变化趋势 | 面积占比/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 全区 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | |||
| ≥0.05 | 变化不显著 | 24.80 | 68.76 | 4.18 | 92.58 | 75.82 | |
| <0.05 | >0 | 增加 | 0.08 | 0.05 | 0.01 | 0.65 | 0.05 |
| -0.003~0 | 轻微降低 | 59.61 | 26.96 | 35.13 | 6.63 | 23.44 | |
| <-0.003 | 显著降低 | 15.51 | 4.23 | 60.68 | 0.14 | 0.69 | |
表3 宁夏2003—2023年AOD不同变化趋势的面积占比统计
Tab.3 Statistics on the area proportion with different change trends of AOD in Ningxia from 2003 to 2023
| p值 | 变化趋势 | 面积占比/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 全区 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | |||
| ≥0.05 | 变化不显著 | 24.80 | 68.76 | 4.18 | 92.58 | 75.82 | |
| <0.05 | >0 | 增加 | 0.08 | 0.05 | 0.01 | 0.65 | 0.05 |
| -0.003~0 | 轻微降低 | 59.61 | 26.96 | 35.13 | 6.63 | 23.44 | |
| <-0.003 | 显著降低 | 15.51 | 4.23 | 60.68 | 0.14 | 0.69 | |
图8 2003—2020年宁夏PM10、PM2.5排放量及2003—2023年AOD逐年变化
Fig.8 The yearly variation of emissions of PM10 and PM2.5 from 2003 to 2020 and AOD from 2003 to 2023 in Ningxia
| 季节 | 降水量 | 风速 | 地表温度 | T10 m | T250 hPa-T10 m | T500 hPa-T10 m | NDVI |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 春季 | 0.18 | 0.61** | -0.54* | -0.47* | 0.47* | 0.26 | -0.65** |
| 夏季 | -0.36 | 0.31 | -0.22 | -0.32 | -0.34 | -0.33 | -0.85*** |
| 秋季 | 0.18 | -0.51* | -0.01 | -0.08 | 0.08 | 0.14 | -0.34 |
| 冬季 | -0.25 | 0.14 | -0.08 | -0.15 | -0.15 | -0.01 | -0.45* |
表4 不同季节AOD与其影响因子的Spearman相关系数
Tab.4 Spearman correlation coeffficients between AOD and its influencing factors in different seasons
| 季节 | 降水量 | 风速 | 地表温度 | T10 m | T250 hPa-T10 m | T500 hPa-T10 m | NDVI |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 春季 | 0.18 | 0.61** | -0.54* | -0.47* | 0.47* | 0.26 | -0.65** |
| 夏季 | -0.36 | 0.31 | -0.22 | -0.32 | -0.34 | -0.33 | -0.85*** |
| 秋季 | 0.18 | -0.51* | -0.01 | -0.08 | 0.08 | 0.14 | -0.34 |
| 冬季 | -0.25 | 0.14 | -0.08 | -0.15 | -0.15 | -0.01 | -0.45* |
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