区域跨度:全国各省市区县(含港澳台地区)

时间跨度:19801.1-2024.12.31(逐日)

数据单位:微克/立方米

对于环境研究者、政策制定者或是关注生态变化的人来说,一份长期、高频且覆盖全国的地表粉尘浓度数据,无疑是解析区域环境演变、评估治沙成效的 “金钥匙”。因此我们基于 NASA 卫星反演数据,整理出 1980 年 1 月 1 日至 2024 年 12 月 31 日中国各省市区县地表粉尘质量浓度日度数据集,从省级到区县级(三级),从 44 年趋势到单年细节,为我们呈现了一幅完整的中国粉尘分布图景。

计算流程
数据以 NASA 卫星遥感数据为基础,通过 “数据提取 – 指标计算 – 空间匹配 – 区域汇总” 四步实现
1. 第一步:数据源获取与原始数据读取
数据源:底层数据来自 NASA 的卫星反演数据集,如粉尘浓度用M2T1NXAER_5.12.4(小时级栅格数据)、PM2.5 浓度用M2TMNXAER_5.12.4(月度级栅格数据),数据格式为nc。
读取工具:使用 R 语言读取nc格式数据,将其转换为 “栅格数据”(即每个栅格单元对应一个地理坐标和污染物浓度值)。
2. 第二步:核心指标的公式计算(关键步骤)
卫星原始数据包含多个大气成分变量,需根据研究目标计算目标指标:
PM2.5 浓度计算:
并非直接提取单一变量,需整合 5 类气溶胶成分,且需对硫酸盐(SO4)进行摩尔质量换算(因原始数据中 SO4 以 “硫元素质量” 记录,需换算为硫酸盐整体质量):
PM2.5 = DUSMASS25(粉尘颗粒) + OCSMASS(有机碳) + BCSMASS(黑碳) + SSSMASS25(海盐颗粒) + SO4SMASS×(132.14/96.06)
其中,132.14是硫酸根(SO₄²⁻)的摩尔质量,96.06是硫元素(S)的摩尔质量,确保各成分单位统一为 “质量浓度(微克 / 立方米)”。
粉尘浓度计算(摘要 1):
直接从 NASA 原始数据中提取 “地表粉尘质量浓度” 变量(无需额外加和),单位为 “微克 / 立方米”,后续仅需空间匹配和汇总。
3. 第三步:空间匹配(行政区划裁剪)
行政区划数据:使用 2021 年中国省 / 市 / 区县矢量边界数据(明确地理范围),确保与栅格数据的坐标体系一致(如 WGS84 坐标系)。
裁剪逻辑:通过 R 语言工具将 “栅格数据” 按行政区划边界裁剪。
4. 第四步:区域汇总(计算行政单位平均浓度)
汇总逻辑:对裁剪后的数据,计算每个行政单位(省 / 市 / 区县)内所有栅格单元的 “平均浓度”,得到该单位的日度 / 月度浓度值。
最终数据形式:整理为面板数据,包含 “日期、行政单位名称、行政代码、目标浓度” 等字段。
5. 第五步:质量控制
核对 NASA 官方指南(如摘要 3 中 PM2.5 初始计算遗漏成分,后根据 NASA FAQ 修正公式)
确保行政区划边界准确(避免因边界误差导致的浓度偏差);
对异常值(如栅格数据缺失)进行补全或标记。