2 顆粒物污染對(duì) LUCC 的響應(yīng)分析

本文選用皮氏積矩相關(guān)系數(shù)( PPCC) 分析 LUCC 與大氣顆粒物污染之間的相關(guān)性，該數(shù)值是用來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)隨機(jī)變量之間線(xiàn)性相關(guān)程度的指標(biāo)，取值范圍為［－ 1，1］，通常 Ｒ 表示樣本的相關(guān)系數(shù)，該方法簡(jiǎn)單靈活，已被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。相關(guān)系數(shù)的具體計(jì)算公式如下所示:

2． 1 LUCC 對(duì)顆粒物污染的影響趨勢(shì)分析

為了探討城市顆粒物污染隨土地覆蓋變化的發(fā)展趨勢(shì)，分別計(jì)算 2001—2010 年青島、淄博、濟(jì)南三個(gè)城市各空氣污染等級(jí)天氣與林地、城市用地之間的相關(guān)系數(shù)( 表 6) ，結(jié)合表 3、表 5 中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析兩者之間的相關(guān)性，確定青島、淄博、濟(jì)南顆粒物污染隨 LUCC 的變化趨勢(shì)。

由表 3 可以看出青島市各空氣污染等級(jí)天氣的年際變化不穩(wěn)定，起伏變化較大，其中城市高污染天氣( 包含中度污染、重度污染天氣) 所占比例明顯低于淄博市和濟(jì)南市，空氣污染相對(duì)較低。由表 5 可以發(fā)現(xiàn)青島市林地、城市用地整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中城市擴(kuò)張速度較快，10 年來(lái)城市面積增加了 3 個(gè)多百分點(diǎn)，而由表 6 可以看出林地、城市用地與顆粒物污染之間的相關(guān)性相對(duì)較差，尤其與極端的無(wú)污染、重度污染天氣間的相關(guān)性整體偏低，相關(guān)性多出現(xiàn)相反交叉的情況。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因主要是青島市作為典型的沿海城市，受海洋性季風(fēng)氣候影響明顯，氣候濕潤(rùn)，夏季受西太平洋副熱帶高壓控制，東南季風(fēng)顯占優(yōu)勢(shì)，降水、風(fēng)速等因素可顯著稀釋城市空氣中的污染物，有效降低城市的大氣污染，林地、城市用地對(duì)顆粒物污染的影響低于海洋的直接調(diào)節(jié)作用，致使兩者之間的相關(guān)性較差。

由表 3 可以看出淄博市整體呈現(xiàn)無(wú)污染天氣減少、重度污染天氣增加的趨勢(shì)，空氣質(zhì)量逐漸惡化。由表5 可以發(fā)現(xiàn)淄博市城市用地整體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，林地面積在近幾年來(lái)逐漸減少。結(jié)合表 6 可以看出林地、城市用地與顆粒物污染之間具有較高的相關(guān)性，林地與低污染天氣( 包含無(wú)污染、輕微污染天氣) 均表現(xiàn)為正相關(guān)，而與高污染天氣均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，其中林地與輕微污染天氣的響應(yīng)系數(shù)達(dá)到 0． 808，在置信度為 99%( 雙側(cè)) 顯著相關(guān); 同時(shí)，城市用地與無(wú)污染天氣存在明顯的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為 0． 615，而與其他天氣均呈為正相關(guān)，且相關(guān)性逐漸增加( Ｒ 分別為 0． 224、0． 312 和 0． 367) ?？梢哉f(shuō)明，隨著城市用地不斷擴(kuò)張，特別是近年來(lái)林地減少，導(dǎo)致地表吸附顆粒物的能力下降，城市高污染天氣有明顯增加、低污染天氣有明顯減少的趨勢(shì)，城市空氣污染進(jìn)一步加重。

由表 3 可以看出，濟(jì)南市高污染天氣所占比例明顯高于青島市和淄博市，空氣污染較為嚴(yán)重，但整體呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，空氣質(zhì)量逐漸得到改善。由表 5 可以看出，濟(jì)南市林地、城市用地面積均呈現(xiàn)穩(wěn)定增加的趨勢(shì)，10a 內(nèi)林地和城市用地的面積分別增加了 1． 5、1． 8 個(gè)百分點(diǎn)左右。結(jié)合表 6 可以看出林地與低污染天氣均存在正相關(guān)性，而與高污染天氣均存在較高的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為 － 0． 507、－ 0． 206; 而城市用地與重度污染天氣存在較高的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為 0． 465，而與其他空氣污染天氣均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。林地與顆粒物污染之間的相關(guān)性整體高于城市用地，可以說(shuō)明，隨著濟(jì)南市林地面積的不斷增加，地表吸附顆粒物的能力有所提高，高污染天氣有明顯減少，低污染天氣有不斷增加的趨勢(shì)，城市空氣污染逐步減輕，空氣質(zhì)量得以改善。

2． 2 LUCC 對(duì)顆粒物污染的影響程度分析

由于地理位置、自然和人文條件等因素的不同，不同的土地覆蓋類(lèi)型對(duì)城市顆粒物污染的影響程度可能存在較大的差異，為進(jìn)一步探討顆粒物污染對(duì) LUCC 的響應(yīng)程度，文中分別計(jì)算了 2001—2010 年青島、淄博、濟(jì)南各空氣污染等級(jí)天氣與林地、城市用地變化幅度之間的相關(guān)性( 表 7) ，同時(shí)，繪制 3 個(gè)城市各空氣污染天氣與土地覆蓋變化幅度曲線(xiàn)圖( 圖 4) ，結(jié)合表 7 和圖 4 具體展開(kāi) LUCC 對(duì)顆粒物污染影響程度的分析。

盡管青島市 LUCC 與顆粒物污染之間的變化趨勢(shì)不明顯，兩者間相關(guān)性較低，但城市用地對(duì)顆粒物污染仍具有一定的影響。結(jié)合表 7 和圖 4 可以得出，城市用地與重度污染天氣變化幅度之間呈現(xiàn)較高的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為 0． 511，圖中除 2007 年外，兩條曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)基本一致; 而與輕微污染、中度污染天氣均存在負(fù)相關(guān)性，由圖中可以明顯看出，除少數(shù)年份外，輕微污染、中度污染天氣與城市用地的變化趨勢(shì)整體相同，即城市用地與重度污染天氣的變化規(guī)律存在較好的一致性，與其他空氣污染等級(jí)天氣基本相反，可以說(shuō)明城市的不斷擴(kuò)張對(duì)青島市顆粒物污染產(chǎn)生了一定的副作用，在一定程度上增加了空氣中的顆粒物濃度。

聲明：參考《生態(tài)學(xué)報(bào)》第30卷16期，如涉版權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

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