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基于新一代高光谱卫星的京津冀地区高分辨率近地面大气污染物估算研究

臭氧,二氧化氮,高分辨率数据集,机器学习,京津冀

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.7 大气痕量气体遥感和应用

臭氧（O₃）和二氧化氮（NO₂）是大气中最主要的光化学污染物，对公众健康与生态系统均构成显著威胁。京津冀地区作为我国典型的城市群和工业密集区，其大气污染过程复杂、时空变化显著，准确获取其区域尺度的近地面O₃与NO₂分布，对于污染防控具有重要意义。本研究基于深度森林模型，结合地面监测数据、TROPOMI卫星观测及ERA5气象数据，生成了2019–2024年京津冀地区0.01°分辨率的8小时平均O₃与小时NO₂浓度产品。为提高时空连续性，利用了LightGBM模型对卫星观测缺失数据进行填补。结果显示，估算结果与地面观测高度一致，O₃与NO₂的相关系数（R²）分别为0.988和0.958，均方根误差（RMSE）分别为5.108与4.783 μg/m³。时空分析揭示了京津冀地区污染的长期变化特征，包括季节性与年际差异，并验证了该数据集在冬奥会等特殊事件期间的响应能力，为区域空气质量监测与污染过程分析提供了高分辨率、高精度的数据支撑。