霾过程大气消光系数时间序列混沌特性分析

作者:孟子圣; 倪长健*; 王思媛; 蒋梦姣; 张莹; 石荞语
来源:环境科学学报, 2023, 43(03): 353-362.
DOI:10.13671/j.hjkxxb.2022.0292

摘要

霾是气溶胶与特定多尺度过程(大气边界层、天气和气候过程以及大气化学过程)复杂相互作用的结果 .利用成都市2015—2017年地面能见度、PM2.5质量浓度和相对湿度的逐时观测数据,通过Koschmieder’s公式反演了研究时段内6次霾过程大气消光系数时间序列.在分析霾过程统计特征基础上,基于相空间重构理论,分别计算了6次霾过程大气消光系数时间序列的最佳嵌入维数m和最佳延迟时间τ,探讨了不同时间序列非线性特征量(饱和关联维数、Kolmogorov熵以及最大Lyapunov指数)的指示意义.结果表明,霾过程大气消光系数为(1.83±0.77)km-1,其中轻微霾及轻度霾、中度霾和重度霾的样本占比分别为34.2%、20.8%和45.0%.霾过程大气消光系数时间序列有弱混沌特性,对应的最大可预报时间尺度介于7~25 h.上述成果深化了对霾系统演化不确定性的认知,并为霾过程大气消光系数预报及演化机理的后续研究奠定了基础.

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