簡(jiǎn)小妹，周偉，2，3，袁濤，2，3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.自然資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035；3.自然資源部礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100083)

0 引言

氣溶膠是指懸浮在大氣中的直徑在0.001～100 μm之間的固液態(tài)顆粒，是陸地-海洋-大氣系統(tǒng)的重要組成部分[1-3]。它們通過散射和吸收太陽和熱紅外輻射直接影響氣候，改變地球輻射平衡，間接影響大氣環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、空氣質(zhì)量和能見度，還影響人類身體健康，同時(shí)也是影響全球氣候變化的不確定因素之一[4-5]。氣溶膠光學(xué)厚度(aerosol optical depth，AOD)指在垂直方向上氣溶膠消光系數(shù)的積分，是衡量大氣氣溶膠的重要參量之一，能夠反映大氣環(huán)境污染狀況[6]。

為了觀測(cè)大氣氣溶膠情況，目前已廣泛利用各種技術(shù)從地面到衛(wèi)星監(jiān)測(cè)氣溶膠光學(xué)性質(zhì)。地基遙感如美國的自動(dòng)監(jiān)測(cè)氣溶膠觀測(cè)網(wǎng)(AERONET)、歐洲的激光雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)(EARLINET)和中國的太陽分光觀測(cè)網(wǎng)(CSHNET)等，能夠獲取高精度氣溶膠光學(xué)厚度，但由于站點(diǎn)位置稀疏且以點(diǎn)為主，不能反映區(qū)域范圍內(nèi)連續(xù)的空間特征。衛(wèi)星遙感如MODIS、MISR、OMI和AVHRR等，能夠大范圍監(jiān)測(cè)氣溶膠分布特性，不受自然地理因素和經(jīng)濟(jì)因素限制，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染分布監(jiān)測(cè)方面潛力巨大[7-8]。

目前有很多衛(wèi)星使用多種方法反演氣溶膠產(chǎn)品，常見的算法有：暗目標(biāo)法[9]、深藍(lán)算法[10]、偏振特性遙感法[11]等，但氣溶膠光學(xué)厚度產(chǎn)品仍存在空間分辨率低的局限性。MODIS反演的AOD空間分辨率有10 km和3 km，MISR AOD空間分辨率為17.6 km。很多學(xué)者一直在不斷地探索研究，以提高衛(wèi)星遙感氣溶膠分辨率。近年，Lyapustin等[12-14]采用多角度大氣校正(multi-angle implementation of atmospheric correction，MAIAC)算法反演MODIS數(shù)據(jù)，將氣溶膠產(chǎn)品空間分辨率提高至1 km，為研究小尺度區(qū)域提供了有效的數(shù)據(jù)支持。

國內(nèi)外以MODIS氣溶膠產(chǎn)品為主開展了大量的研究工作，包括氣溶膠來源、氣溶膠精度驗(yàn)證、氣溶膠光學(xué)厚度時(shí)空分布特征等[15-17]。學(xué)者們?cè)谘芯繗馊苣z光學(xué)厚度空間分布特征上，從研究尺度方面有全球[15]和全中國大尺度[1]；京津冀[18]、環(huán)渤海[19]、長三角[20]、珠三角地區(qū)[21]等區(qū)域尺度；南京市[22]、烏魯木齊市[23]、池州市[24]等城市尺度；準(zhǔn)東露天礦區(qū)[25]等小尺度。從研究氣溶膠影響因素方面，氣溶膠特征分布與風(fēng)速、相對(duì)濕度、溫度、氣壓等氣象因素，GDP、人口密度等社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素,以及NDVI、地形地貌等因素變化有關(guān)[26-27]。目前使用MAIAC數(shù)據(jù)對(duì)礦區(qū)小尺度區(qū)域進(jìn)行長時(shí)間序列氣溶膠時(shí)空變化的研究比較少。

本研究采用2003—2018年的MODIS C6 MAIAC氣溶膠數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析烏海礦區(qū)AOD季度、年際的變化趨勢(shì)和空間分布特征及其影響因素，為合理預(yù)防、控制及治理烏海礦區(qū)空氣污染提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)烏海甚至周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理布局等方面具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究數(shù)據(jù)及方法

1.1 研究區(qū)概況

烏海礦區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，東部靠近鄂爾多斯，南部與寧夏相隔一河，西部接壤烏蘭布和沙漠與阿拉善草原，北部毗鄰河套平原，地理坐標(biāo)為106°35′56″E～107°07′36″E，39°01′45″N～39°54′55″N，總面積約1 754 km2。研究區(qū)地形地貌為“三山兩谷一河”的特征，南北走向三山，中間兩谷地，地勢(shì)總體上呈東西高中間低。區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，集中分布在西部烏達(dá)區(qū)以及中東部地區(qū)，以煤化工業(yè)為主，工業(yè)經(jīng)濟(jì)占烏海市GDP一半以上。烏海礦區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)在帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，也給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的影響，礦區(qū)開采作業(yè)，焦化、火電、化工等企業(yè)運(yùn)行產(chǎn)生大量的二氧化硫、一氧化碳、顆粒物濃度、有毒有機(jī)物等導(dǎo)致空氣污染嚴(yán)重，大氣環(huán)境質(zhì)量問題較為突出嚴(yán)峻。為響應(yīng)國家打好“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，改善大氣環(huán)境，烏海開展礦區(qū)揚(yáng)塵污染集中治理，淘汰燃煤鍋爐，劃定高污染燃料禁燃區(qū)等，對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行綜合整治，但效果并不顯著。近幾年，烏海市環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示，烏海市空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)未達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，PM10和PM2.5顆粒物年均濃度均超標(biāo)，大氣污染既影響了人民身體健康，也對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了不良的影響[28]。

1.2 數(shù)據(jù)源及處理方法

MAIAC算法是利用MODIS L1B反射比進(jìn)行1 km分辨率格網(wǎng)化后，反演地表反射率和AOD[13]。MAIAC產(chǎn)品包括云掩模、柱水蒸氣、動(dòng)態(tài)地-水-雪掩模，以及氣溶膠光學(xué)厚度和粗、細(xì)模式級(jí)分體積濃度比。MAIAC算法是基于時(shí)間序列并結(jié)合25 km×25 km像元的固定塊像元和圖像級(jí)處理。本研究選用最新發(fā)布的Terra和Aqua MODIS C6多角度大氣校正(MAIAC)MCD19A2空間分辨率為1 km的550 nm每日AOD數(shù)據(jù)，對(duì)每日產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行重投影、裁剪預(yù)處理后，將其合成月、季、年數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空變化分析。季節(jié)劃分為春季(3—5月)，夏季(6—8月)，秋季(9—11月)，冬季(12—次年2月)。

歸一化植被指數(shù)(normalized difference vegetation index，NDVI)數(shù)據(jù)來源于空間分辨率為250 m的MODIS MOD13Q1 16 d合成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。平均風(fēng)速、平均氣溫、降水量等數(shù)據(jù)來自國家氣象信息中心中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http：//data.cma.cn/)，原煤產(chǎn)量和焦炭產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局的內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒。

為保持與AOD數(shù)據(jù)空間分辨率一致，本研究對(duì)NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行重投影、裁剪預(yù)處理后，對(duì)其進(jìn)行重采樣，將分辨率為250 m降低為1 km。對(duì)氣象數(shù)據(jù)平均風(fēng)速、平均氣溫和降水量選擇反距離加權(quán)插值方法進(jìn)行空間插值，得到連續(xù)分布的氣象柵格圖層。對(duì)人為因子原煤產(chǎn)量和焦炭產(chǎn)量轉(zhuǎn)化成與AOD相同分辨率的柵格數(shù)據(jù)，并賦屬性值。

1.3 方法

1)Theil-Sen median趨勢(shì)分析和Mann-Kendall檢驗(yàn)。Theil-Sen median趨勢(shì)分析和Mann-Kendall 檢驗(yàn)方法結(jié)合，能夠判斷一定時(shí)間內(nèi)像元的空間變化趨勢(shì)，反映長時(shí)間序列區(qū)域格局演變規(guī)律[29]。該方法對(duì)誤差具有較強(qiáng)的抵抗能力，顯著性水平也具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，能客觀地反映長時(shí)間序列AOD演化趨勢(shì)，計(jì)算如式(1)所示。

(1)

2003≤i≤j≤2018

式中：SAOD是一元線性擬合方程斜率；AODi是第i年的AOD值；AODj是第j年的AOD值。SAOD>0時(shí)，表明AOD呈增加的變化趨勢(shì)，反之，則表明AOD呈減少的變化趨勢(shì)。

Mann-Kendall檢驗(yàn)用來判斷趨勢(shì)的顯著性。設(shè)定{AODi}，i=2003，2004，…，2018；定義Z統(tǒng)計(jì)量如式(2)所示，相關(guān)參數(shù)計(jì)算及描述如式(3)至式(5)所示。

(2)

(3)

(4)

(5)

式中：AODi和AODj分別表示像元第i和j年AOD值；n表示時(shí)間序列的長度；sgn是符號(hào)函數(shù)；統(tǒng)計(jì)量Z的取值范圍是(-∞，+∞)。在給定顯著性水平下，當(dāng)|Z|>U1-a/2時(shí)，表明該研究序列在a水平上存在顯著變化。本文將在a=0.05置信水平上AOD時(shí)間序列變化趨勢(shì)判斷為顯著性。將氣溶膠變化趨勢(shì)分為5個(gè)等級(jí)：顯著減少、輕度減少、基本不變、輕度增加、顯著增加，進(jìn)而分析氣溶膠空間變化特征。

2)Pearson相關(guān)性。Pearson相關(guān)系數(shù)是分析AOD與不同影響因子的相關(guān)性，計(jì)算如式(6)所示。

(6)

2 結(jié)果分析

2.1 AOD空間分布特征

注：該圖基于內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資源廳網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為蒙S(2017)027號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。圖1 2003—2018年烏海礦區(qū)16年平均AOD值空間分布

1)年際空間分布。2003—2018年16年烏海礦區(qū)平均AOD分布如圖1所示。烏海AOD高值呈三段式分布，分別分布在北中、中西、南3個(gè)方向，AOD>0.1。南方向高值A(chǔ)OD分布面積最大，北方向分布面積較小。AOD低值主要分布在西北方向。北中部和南部AOD高值區(qū)分布大面積沙地和低覆蓋度草地，且東南部靠近毛烏素沙漠，裸露地表遇到大風(fēng)天氣容易引起沙塵，這可能導(dǎo)致該區(qū)域AOD值高的原因。中西部為重工業(yè)煤礦開采聚集地，烏達(dá)煤田常年煤火燃燒，工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的污染氣體導(dǎo)致AOD值偏高。

2)季度空間分布。2003—2018年烏海礦區(qū)AOD四季均值分布情況，如圖2所示。四季AOD分布有明顯差異，總體上春季至冬季高值A(chǔ)OD呈現(xiàn)從北向南移動(dòng)的分布格局。春季，烏海中北部AOD值較高，南部AOD值較低。烏海中北部靠近烏蘭布和沙漠和庫布齊沙漠沙漠，春季干燥多風(fēng)，沙塵天氣頻繁爆發(fā)，沙塵傳輸導(dǎo)致烏海北部AOD保持在較高水平。夏季，AOD高值主要分布在中南部和西部，北部AOD高值明顯減少。秋季，烏海大部分地區(qū)AOD值整體保持較高水平，中部仍維持高值A(chǔ)OD，北部高值A(chǔ)OD范圍增大。北部為主要人口居住地和農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，作物秋收后地表裸露，減少植被對(duì)沙塵的阻礙作用以及開始燒煤供暖，從而使AOD值增高。冬季，AOD高值主要分布在烏海南部，北部AOD高值大面積減少。

注：該圖基于內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資源廳網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為蒙S(2017)027號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。圖2 2003—2018年烏海礦區(qū)16年季節(jié)平均AOD值空間分布

2.2 AOD時(shí)間變化特征

2003—2018年16年間，烏海礦區(qū)AOD年平均值在0.084 8～0.117 8之間，2013年最高為0.117 8，2016年最低為0.084 8，整體呈下降趨勢(shì)，系數(shù)為-0.000 5。圖3表明，研究區(qū)空氣質(zhì)量狀況開始好轉(zhuǎn)。以2009年和2013年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，將AOD時(shí)間特征劃分為3個(gè)階段。第1階段為2003—2009年，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為19.48%；第2階段為2009—2013年，呈大幅度增長趨勢(shì)，增長速率為33.27%；第3階段為2013—2018年，呈下降趨勢(shì)，下降速率為17.06%。

圖3 2003—2018年烏海礦區(qū)氣溶膠年際變化趨勢(shì)

圖4是2003—2018年16年來，以季度為單位的AOD時(shí)間變化特征。由圖4可知，四季AOD值有明顯的差別，秋季均值最高，為0.113。春季大風(fēng)和沙塵暴頻發(fā)，春季和冬季均值較高，均為0.108。夏季集中降雨，降水削減氣溶膠濃度，夏季均值最低為0.077。春季AOD值整體呈下降趨勢(shì)，2003—2009年沒有明顯的變化趨勢(shì)，2009—2017年呈“草帽”型趨勢(shì)。夏季AOD整體呈下降趨勢(shì)，整體值較小，2004—2016年AOD值相對(duì)穩(wěn)定，波動(dòng)幅度較小。秋季AOD值整體偏高，有微弱的下降趨勢(shì)，2007—2017年呈“W”型變化。冬季AOD值整體呈上升趨勢(shì)。

圖4 2003—2018年烏海礦區(qū)氣溶膠季度變化趨勢(shì)

2.3 AOD空間變化趨勢(shì)

Theil-Sen median趨勢(shì)分析和Mann-Kendall檢驗(yàn)結(jié)合，能夠反映2003—2018年烏海礦區(qū)AOD的變化趨勢(shì)的空間分布特征。本文將SAOD≥0.000 5劃分為增加區(qū)域，-0.000 5

表1 2003—2018年烏海礦區(qū)AOD變化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

注：該圖基于內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資源廳網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為蒙S(2017)027號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。圖5 2003—2018年烏海礦區(qū)AOD變化趨勢(shì)圖

從圖5可以看出，2003—2018年，烏海礦區(qū)AOD顯著變化總體趨勢(shì)，平均變化趨勢(shì)系數(shù)為-0.000 88，總體呈減少趨勢(shì)。AOD顯著增加區(qū)域集中分布在烏海西北方向；輕度增加區(qū)域主要位于烏海西南方向；基本不變區(qū)域主要分布在南方向，面積占比最大；輕度減少區(qū)域主要分布在中部和北部，少部分分布在南方向；顯著減少區(qū)域主要分布在西北方向，中部分散分布少部分，說明空氣污染在該方向區(qū)域有減緩趨勢(shì)，國家發(fā)改委批準(zhǔn)的烏達(dá)煤田滅火項(xiàng)目實(shí)施成效好，煤火燃燒得到有效的控制，空氣環(huán)境污染有明顯的改善。

2.4 影響因子分析

1)大尺度影響因子分析。為了探究烏海礦區(qū)AOD的主要影響因子，本研究選取了原煤產(chǎn)量、焦炭產(chǎn)量、風(fēng)速、氣溫、降水量和NDVI 6個(gè)指標(biāo)。其中，原煤產(chǎn)量和焦炭產(chǎn)量作為人為影響因子；風(fēng)速、氣溫、降水量氣象因子和NDVI地形因子作為自然影響因子。運(yùn)用SPSS軟件計(jì)算AOD與各指標(biāo)因子的Pearson相關(guān)性(表2)，分析影響研究區(qū)的主要因素。

表2 AOD與各影響因子的Pearson相關(guān)系數(shù)

①AOD與人為因子的相關(guān)性。AOD與原煤產(chǎn)量和焦炭產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.684(0.042)和0.707(0.033)，均通過了k<0.05的顯著性檢驗(yàn)，其中焦炭產(chǎn)量和AOD的相關(guān)系數(shù)是所有因子中最大的，這也說明焦炭生產(chǎn)污染物排放是導(dǎo)致烏海礦區(qū)AOD增加的主要原因。烏海礦區(qū)主要進(jìn)行露天煤礦開采，煤炭開采、采裝、排土及車輛運(yùn)輸?shù)倪^程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉煤灰和粉塵，排土場(chǎng)矸石自燃和煤礦采空區(qū)煤層自燃產(chǎn)生的CO、SO2、NOx等有害氣體，導(dǎo)致大氣中微小顆粒物濃度增加，致使AOD值增大。焦炭生產(chǎn)從裝煤、出焦以及熄焦等過程中會(huì)產(chǎn)生和排放大量的粉塵、CO、SO2、煙塵等大氣污染氣體，導(dǎo)致氣溶膠濃度增加。

②AOD與自然因子相關(guān)性。AOD與氣象因子平均氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.048。烏海礦區(qū)年平均氣溫在8～11 ℃之間，氣溫高但空氣對(duì)流作用不明顯，中緯度地區(qū)的逆溫環(huán)境不利于氣溶膠顆粒的擴(kuò)散[30]。

AOD與氣象因子平均風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.245，這說明風(fēng)速能夠起到稀釋擴(kuò)散氣溶膠濃度的作用。風(fēng)速較大時(shí)，空氣流動(dòng)加快，加速氣溶膠擴(kuò)散，能有效減少氣溶膠濃度；風(fēng)速較小或靜風(fēng)時(shí)，空氣流動(dòng)速度緩慢，氣溶膠容易積聚。風(fēng)速為2.5 m/s是污染物擴(kuò)散的臨界值，小于該值時(shí)污染物不易擴(kuò)散。烏海地區(qū)年平均風(fēng)速2.9 m/s，有利于空氣污染物擴(kuò)散。

降水量與AOD的相關(guān)系數(shù)為-0.036，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這說明降水對(duì)氣溶膠有清除沖刷削減的作用。烏海礦區(qū)年平均降水量為145.6 mm，降水對(duì)AOD有消減作用。

NDVI與AOD呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.212，說明植被覆蓋率低區(qū)域有加劇空氣污染的作用。烏海礦區(qū)多為露天采礦區(qū)，大型露天煤礦開采和排土場(chǎng)排放損毀土地，破環(huán)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致土地退化，荒漠面積大幅度增加，地表裸露，沙塵增加，導(dǎo)致AOD的增加。

自然因子均未通過k<0.05的顯著性檢驗(yàn)，說明這些氣象因子和地表因子不是導(dǎo)致烏海礦區(qū)AOD增高的主要因素。

2)像元尺度影響因子分析。為探尋長時(shí)間序列AOD與各影響因子空間的分異特征，對(duì)逐像元AOD與各影響因子進(jìn)行相關(guān)性分析，并通過顯著性檢驗(yàn)得到像元尺度AOD與各影響因子的相關(guān)性水平，如圖6所示，確定各影響因子對(duì)AOD的影響程度及范圍。

注：該圖基于內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資源廳網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為蒙S(2017)027號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。圖6 烏海礦區(qū)AOD與各影響因子相關(guān)性水平

①AOD與人為因子相關(guān)性。

AOD與原煤產(chǎn)量的正相關(guān)性范圍較大，分散分布，極小面積存在負(fù)相關(guān)性。AOD與焦炭產(chǎn)量的正相關(guān)性大面積集中分布在中部地區(qū)，東北方向分布較小面積。強(qiáng)正相關(guān)性分布范圍為煤礦采區(qū)和工業(yè)園區(qū)集中分布區(qū)域，煤炭開采產(chǎn)生的粉煤灰、運(yùn)輸過程引起的揚(yáng)塵以及煤炭加工煉化產(chǎn)生的氣體和煙塵等導(dǎo)致該區(qū)域氣溶膠積聚。

②AOD與自然因子相關(guān)性。AOD與風(fēng)速負(fù)相關(guān)性在南部和中部分布大面積，在西北方向分布較小面積的正相關(guān)性。南部地區(qū)地形平坦，且處于 “三山兩谷地”的風(fēng)口地區(qū)，風(fēng)速較大，能夠擴(kuò)散AOD濃度。

AOD與氣溫正相關(guān)性的范圍主要分布在中部地區(qū)，小面積負(fù)相關(guān)性分布在南部。正相關(guān)性區(qū)域地面空氣氣溫升高，空氣受熱膨脹上升，排到大氣中的污染物顆粒隨著上升的氣流被排送高空，從而增大污染物顆粒物濃度。

降水與AOD相關(guān)性水平大面積分布呈負(fù)相關(guān)性，南部集中分布強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，降水降塵，削減氣溶膠顆粒物濃度。

NDVI與AOD總體上大范圍無顯著相關(guān)性，正負(fù)顯著相關(guān)性分散分布，負(fù)相關(guān)性分布面積比正相關(guān)性大。負(fù)相關(guān)性主要分布在中北部，該區(qū)域露天煤礦開采，地表植被覆蓋度低，土地退化嚴(yán)重，風(fēng)沙揚(yáng)塵導(dǎo)致大氣中的氣溶膠顆粒物濃度增大。西北方向分布較小面積的正相關(guān)性，該區(qū)域主要分布大面積的耕地和草地，植被覆蓋度高，能夠有效減小氣溶膠顆粒物濃度。

3 結(jié)束語

本文利用MODIS MAIAC 1 km數(shù)據(jù)，分析2003—2018年烏海礦區(qū)氣溶膠在年、季尺度上的時(shí)空分布變化特征。利用風(fēng)速、氣溫、降水量、NDVI、原煤產(chǎn)量、焦炭產(chǎn)量等因子與AOD的相關(guān)性，研究烏海礦區(qū)AOD的主要影響因素，結(jié)論如下。

1)空間上，烏海礦區(qū)年際AOD均值空間分布有3個(gè)高值區(qū)：南部和北中部的荒漠裸地區(qū)，以及中西部的礦區(qū)工業(yè)聚集區(qū)。季度空間分布有明顯的差異，總體上春季至冬季高值A(chǔ)OD呈現(xiàn)從北向南移動(dòng)的分布格局?？臻g變化趨勢(shì)總體呈下降趨勢(shì)，AOD顯著增加區(qū)域分布在北西方向，顯著減少區(qū)域在西北方向，基本不變區(qū)域面積最大。

2)時(shí)間上，烏海礦區(qū)年際AOD均值整體呈下降趨勢(shì)，2009年和2013年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)分為3個(gè)階段的變化趨勢(shì)，2009—2013年增長趨勢(shì)最明顯。季度AOD變化有明顯差別，秋季最高，春季和冬季較高，夏季最低。

3)AOD與原煤產(chǎn)量和焦炭產(chǎn)量等人為因子呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與風(fēng)速、降水量、NDVI因子有負(fù)相關(guān)性，與氣溫有正相關(guān)性，但自然因子未通過顯著性，人為因子是影響AOD的主要因素，人類產(chǎn)煤活動(dòng)和工業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致烏海礦區(qū)空氣環(huán)境污染。

4)長時(shí)間序列像元尺度AOD與人為因子存在大面積范圍的正相關(guān)性，主要集中分布在中部煤礦開采區(qū)及工業(yè)園區(qū)；與風(fēng)速和降水氣象因子在中部和南部分布負(fù)相關(guān)性，與氣溫的正相關(guān)性分布在中部礦區(qū)；與NDVI地表因子的正負(fù)相關(guān)性分散分布，存在較大面積的無相關(guān)性。