成都冬季PM2.5演化的EEMD分解及自组织临界态

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4h、准8h和准24h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1MF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.

关键词：PM2.5、集合经验模态分解、周期性、自组织临界、幂律分布

所属期刊栏目：42

分类号：X513(大气污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金;湖南省教育厅科学研究项目;吉首大学自然科学类科研项目;湖南省研究生科研创新项目

在线出版日期：2019-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：133-141