成都冬季PM2.5演化的EEMD分解及自组织临界态

论文摘要

为探讨冬季期间大气PM2.5演化的多时间尺度效应,并阐释重度灰霾发生及演化的动力机制,该研究应用集合经验模态分解（EEMD）方法与自组织临界（SOC）理论,对成都市20171201-20180228冬季期间4个国控监测站点（即大石西路、金泉两河、君平街、三瓦窑） PM2.5浓度时空演化规律进行实证研究。通过EEMD分解,获得了不同时间尺度上具有良好平稳性特征的固有模态函数（IMF）。大气PM2.5演化的主要模态存在准4 h、准8 h和准24 h的平均周期,这些典型周期对应模态的累积贡献率基本上达到95%以上。研究表明,主要模态的准周期变化与各类型生产活动、交通排放紧密关联,这反映了大气系统中人为污染源的周期性输入作用。同时,研究发现,PM2.5小时平均质量浓度波动函数服从幂律分布结构,具有标度不变性特征。进一步基于SOC理论探讨了大气PM2.5浓度时空演化的内在动力规律,结合典型区域气象特征,阐明了冬季期间严重大气污染产生的宏观涌现机制。结果表明,EEMD方法所获得的不同IMF分量可以揭示大气PM2.5时空演化的多尺度特征,但不同时间尺度上的IMF分量之间互不独立,各IMF分量的形成既受到准周期大气污染排放的作用,也受到大气系统非线性SOC动力机制的控制。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杜娟,刘春琼,黄红良,欧阳文言,魏盈盈,龙明亮,杨杰,史凯

关键词: 集合经验模态分解,周期性,自组织临界,幂律分布

来源: 环境科学与技术 2019年08期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用

单位: 吉首大学数学与统计学院,吉首大学生物资源与环境科学学院,吉首大学化学化工学院

基金: 国家自然科学基金项目(41603128),湖南省教育厅科学研究项目重点项目(16A172),2019年吉首大学自然科学类科研项目(Jdy19010),2019年湖南省研究生科研创新项目(CX20190872)

分类号: X513

DOI: 10.19672/j.cnki.1003-6504.2019.08.019

页码: 133-141

总页数: 9

文件大小: 1745K

下载量: 67

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