環(huán)境質(zhì)量遙感評價的熵模型研究.pdf

1、環(huán)境問題是當前制約人類生存與發(fā)展的根本性問題。環(huán)境質(zhì)量評價能夠幫助人們更好的認識環(huán)境問題狀況,進而進行科學的環(huán)境管理。利用遙感技術(shù)進行大尺度環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量綜合評價,對于宏觀上環(huán)境問題的有效管理和決策具有重要的意義和價值。
　　 當前,基于指數(shù)的環(huán)境質(zhì)量評價方法在指標選取及權(quán)重設(shè)定中缺乏統(tǒng)一的理論指導,造成不同的評價活動之間缺乏可比較性。亟需一套可以定量化、普適性應用的環(huán)境質(zhì)量評價方法體系。環(huán)境質(zhì)量是對環(huán)境優(yōu)劣程度的描述。一方

2、面,環(huán)境是相對于某一主體的客體,環(huán)境的好壞取決于環(huán)境對其主體存在與發(fā)展的適宜程度,是由環(huán)境的主體對其做出的評判；另一方面,環(huán)境質(zhì)量是環(huán)境自身的本質(zhì)屬性,具有客觀性。因此,實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量定量化評價的關(guān)鍵是要解決對環(huán)境的主觀評價與環(huán)境本身的客觀屬性之間的統(tǒng)一。具體而言,就是要理清生存于環(huán)境中的主體對環(huán)境的依賴關(guān)系是什么,環(huán)境又是通過何種途徑限制其主體的發(fā)展的。由于環(huán)境的主體——生命體是以耗散結(jié)構(gòu)的形式通過耗散能量來能維持其存在與發(fā)展,并且環(huán)境

3、與其主體之間的交互作用也主要是通過能量關(guān)系進行的。所以,從熱力學與耗散結(jié)構(gòu)理論的視角探討環(huán)境問題有望獲得關(guān)于環(huán)境質(zhì)量評價的有效途徑。
　　 基于此種背景,本文試圖以熱力學熵定律和耗散結(jié)構(gòu)理論為指導,建立了耗散結(jié)構(gòu)-外部環(huán)境模擬模型用于探尋耗散結(jié)構(gòu)、能量利用與環(huán)境熵變之間的內(nèi)在聯(lián)系,通過對Benard流體耗散結(jié)構(gòu)-外部環(huán)境模型的數(shù)值模擬與理論分析,揭示了環(huán)境質(zhì)量的熵本質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,進一步構(gòu)建了基于環(huán)境熵水平的環(huán)境質(zhì)量評價模型—環(huán)

4、境熵模型,并以2009年5月19日的全國大氣環(huán)境質(zhì)量評價為例進行了實證研究。具體而言,本文進行了以下內(nèi)容的研究。
　　 1)建立了耗散結(jié)構(gòu)-外部環(huán)境模型并引入Benard流體耗散結(jié)構(gòu)對模型進行具體化,對Benard流體耗散結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境條件下的演化過程進行了數(shù)值模擬,并從理論上分析了耗散結(jié)構(gòu)對外部環(huán)境的依存關(guān)系以及環(huán)境對耗散結(jié)構(gòu)的制約途徑。通過對Benard流體耗散結(jié)構(gòu)-外部環(huán)境模型的數(shù)值模擬與理論分析,揭示出環(huán)境的熵水平是環(huán)境

5、質(zhì)量的客觀表達。
　　 2)在對耗散結(jié)構(gòu)-外部環(huán)境模型研究的基礎(chǔ)上提出了基于環(huán)境熵值的環(huán)境質(zhì)量評價框架,并據(jù)此建立了環(huán)境空氣質(zhì)量的熵評價模型。提出用單位體積的環(huán)境熵值表達環(huán)境的熵水平,將環(huán)境空氣的熵值分為氣體組分與氣溶膠粒子分別求算,其中氣體組分采用Peng-Robinson狀態(tài)方程方法進行計算,氣溶膠粒子組分參照固體粒子的熵值計算方法進行估算。
　　 3)以2009年5月19日的全國環(huán)境空氣質(zhì)量評價為例進行了實證研究。

6、綜合運用多源遙感數(shù)據(jù)提取了主要環(huán)境空氣質(zhì)量影響因子,包括空氣溫度、壓強、空氣中的主要氣體組分含量(氮氣、氧氣、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等)；利用RAMS-CMAQ模型解析了硫酸鹽氣溶膠、硝酸鹽氣溶膠、銨鹽氣溶膠、鈉鹽及氯鹽氣溶膠組分的組成?；诃h(huán)境熵模型計算了當天的環(huán)境空氣熵值分布并據(jù)此對全國的環(huán)境空氣質(zhì)量進行了初步評價,通過與當天的API指數(shù)評價結(jié)果進行對比分析,結(jié)果表明,環(huán)境熵模型評價法與API指數(shù)評價法在整體上具有較好的一致性