基于Sentinel-5P卫星数据的波兰NO2监测站点空间代表性评估及网络优化研究

本文创新性地结合Sentinel-5P卫星NO2柱浓度（NO2 TVCD）数据与地面监测网络，运用Global Moran's I指数、半方差分析等四种空间统计方法，系统评估了波兰NO2监测站的空间代表性（SR）。研究发现当前网络覆盖74-94%城市人口和10-30%农村人口（年浓度>10μg/m3区域），并提出新增10-17个城市站点和0-5个农村站点的优化方案，将人口覆盖率提升至91-98%，为大气污染精准防控提供重要决策依据。

　　

Highlight亮点发现

Global Moran's I全局莫兰指数

年度Global Moran's I统计值（I=0.94，p<0.05）明确显示地表NO₂浓度具有高度空间相关性。这表明NO₂浓度不仅受局部排放源影响，更与代表性天气系统（气团运动）密切相关。

月度Global Moran's I同样呈现高显著性（表1），证实波兰全境的NO₂污染存在持续空间聚集特征。值得注意的是，这种空间自相关性在波兰表现得比中国（Cui等报道I≈0.75）和加拿大（Allen等报道I≈0.35）更为显著，可能源于波兰境内相对均一的气候条件与更集中的污染排放格局。

Discussion讨论

研究证实NO₂地表浓度具有显著空间自相关特性。Global Moran's I分析显示各月I值均>0.85（p<0.05），其空间相关性甚至高于中国和加拿大的报道值。这种差异可能源于：1）波兰气候异质性低于幅员辽阔的国家；2）主要污染源（如贝乌哈图夫燃煤电厂、上西里西亚工业区）的空间聚集效应；3）中欧地区特有的气象传输模式。

Conclusions结论

本研究首次系统评估了波兰NO₂监测网络的空间覆盖效能，发现现有网络可代表74-94%城市人口和10-30%农村人口（年浓度超标区域）。通过多方法交叉验证，提出新增10-17个城市站点和0-5个农村站点的优化方案，可使人口覆盖率提升至91-98%。该成果不仅为波兰环境管理部门提供直接决策支持，更为全球大气污染监测网络设计提供了"方法学工具箱"——包括空间自相关分析、半方差阈值、相似度半径等可迁移技术框架。