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由于城市化和工业化大多数发展中国家正面临着严重的空气污染。在经济快速发展的同时，日益严重的空气污染以及对人类健康的影响已经越来越成为人们关注的焦点。北京作为人口最密集的大型城市之一，空气污染形式严峻。传统的地面监测方法难以满足连续、动态、宏观监测空气污染的要求，且地面监测需要消费大量的人力物力。遥感技术基于其覆盖面广、可连续重复观测等优势为空气污染监测提供丰富的空间信息。本论文基于多源遥感数据结合地面观测数据分析了北京市空气污染特征和对人类健康的影响。空气污染特征分析主要包括气溶胶光学厚度(AOD)异常高值的时间分布和来源分析，并对其中沙尘暴引起的空气污染进行了详细分析。基于多源遥感数据监测与人类健康紧密相关的空气污染指数(API)，空气质量指数(AQI)和PM2.5;并统计分析了由于PM2.5导致的过早死亡数。本文主要的研究内容和结论如下: (1)北京市AOD特征分析。基于2001到2012年北京站点的AERONET AOD数据，逐月统计分析发现AOD月均最大值发生在6月;从4月到8月，AOD月均值都超过了0.7。将AOD累积分布函数中大于95％的值作为AOD异常高值，发现大多数AOD异常高值发生在夏季，其中6月呈最多状态。根据AOD的两种不同模式（粗模式和细模式），发现以细颗粒污染物为主的AOD在AOD异常高值期间占了大多数。对AOD异常高值的来源进行分析，发现以粗颗粒污染物为主的AOD异常高值主要是由于春季期间（3月-5月）北方沙尘对北京空气质量的影响;根据风向、风速、大气边界层高度和污染物空间分布，以细颗粒污染物为主的AOD异常高值受到来自南部地区的人为排放物的影响。 (2)北京市沙尘暴期间气溶胶和气象参数的特征分析。基于后向轨迹模型(HYSPLIT)发现北京从2005到2010年的三次沙尘暴事件期间沙尘主要来自内蒙古和蒙古干旱区域。在沙尘天气下，AOD值很高而Angstrom混浊系数很低，AOD(675 nm)和Angstrom混浊系数(440-870 nm)的均值分别是2.33和0.006;粗粒子气溶胶在总量上有了显著增加。单次散射反照率(SSA)在沙尘天气下随着波长增加而增加，而且其值比非沙尘天气下大表明沙尘暴导致高散射粒子的出现。复折射指数(RI)实部和虚部的特征变化也表明气溶胶的理化特性在沙尘和非沙尘天气下的不同。此外，基于大气红外线探测器（AIRS）获取的一氧化碳体积混合比(COVMR)在沙尘天气呈减少趋势，但水汽质量混合比(H2OMMR)呈增加趋势。以2005年沙尘暴为例，在沿着沙尘暴轨迹的北京和周边区域，MODIS水汽含量(WV)呈上升趋势。 (3)基于MODIS气溶胶产品的API和AQI对比分析。利用3种MODIS气溶胶光学厚度产品（Terra AOD、Aqua AOD和Aqua Deep Blue AOD）分别对1月到12月API和AQI进行了对比分析。结果表明相比API，AQI考虑了大气细颗粒物PM2.5，它和Aqua Deep Blue AOD具有较好的相关性;同时AQI和AquaDeep Blue AOD的逐月相关性从2月到5月是最大的。AQI和Aqua Deep BlueAOD在反映空气质量上都有优势，而且它们之间的高度相关性有助于预测北京地区的AQI，尤其是在沙尘污染的天气下。 (4)长时间序列(2001-2012)细颗粒物(PM2.5)估计及其对北京中心区域人类健康的影响。基于2001到2012年北京站点的AERONET AOD数据和美国大使馆观测的从2010到2011年的地面PM2.5值，本论文分析了PM2.5和AERONET AOD的相关性。考虑了相对湿度和大气边界层高度后，两者的相关性(R2)从0.28上升到0.62。利用AOD与PM2.5的相关性估计北京中心区域12年间每日PM2.5的值，并且计算每年由于PM2.5导致的过早死亡数。结果显示北京市中心区域2001-2012年间由于PM2.5导致的年均死亡数是6100例/年。对于2010-2012年，由于PM2.5导致的所有年龄段的人均死亡率是17.9/10000人-年，因此迫切需要展开空气污染治理。 本论文研究内容的创新点如下: (1)结合多源遥感和地面数据综合分析了北京沙尘暴期间气溶胶光学特性和气象参数的变化;北京沙尘暴期间粗颗粒物增加明显，从垂直方向上发现沙尘天气下COVMR呈下降趋势，H2OMMR呈上升趋势。 (2)基于遥感气溶胶产品对比分析了API和AQI，发现AQI和Aqua DeepBlue AOD在反映北京空气质量上都有优势，而且他们之间高度相关，尤其是在沙尘污染的天气下。 (3)基于AERONET AOD，通过湿度校正和标高校正高精度估算了北京市中心区域2001到2012年的每日PM2.5浓度，并从流行病学的角度利用健康影响方程计算了该区域每年由于长期暴露于PM2.5导致的过早死亡数，其12年的过早死亡数平均值是每年6100例。