大氣顆粒物演化的自組織臨界性理論

目錄
第1章 緒論 1
1.1 我國(guó)大氣污染概述 1
1.2 復(fù)雜性科學(xué)概述 5
1.2.1 復(fù)雜性科學(xué)的概念 5
1.2.2 復(fù)雜系統(tǒng)的特征 7
1.2.3 大氣顆粒物演化的復(fù)雜性 9
第2章 自組織臨界性理論概述 12
2.1 自然界中的冪律分布 12
2.1.1 復(fù)雜系統(tǒng)的非線性涌現(xiàn) 12
2.1.2 冪律分布的發(fā)展歷程 14
2.2 自組織臨界性的概念 18
2.3 自然與社會(huì)系統(tǒng)中的自組織臨界性現(xiàn)象 20
2.3.1 地震 20
2.3.2 生物進(jìn)化 22
2.3.3 森林火災(zāi) 23
2.3.4 山地災(zāi)害 23
2.3.5 自然界其他自組織臨界性現(xiàn)象 24
2.3.6 人類(lèi)行為中的自組織臨界性現(xiàn)象 26
2.4 沙堆模型 27
2.4.1 沙堆思想 27
2.4.2 BTW模型 29
2.4.3 Manna模型 31
2.4.4 森林火災(zāi)模型 32
2.4.5 OFC模型 32
2.4.6 Zhang模型 33
2.5 自組織臨界性實(shí)驗(yàn) 33
第3章 大氣顆粒物演化的非線性特征 39
3.1 引言 39
3.2 研究方法 39
3.2.1 集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法 39
3.2.2 混沌動(dòng)力學(xué) 40
3.3 結(jié)果與分析 42
3.3.1 PM2.5時(shí)間序列的集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 42
3.3.2 PM2.5時(shí)間演化的混沌特征 53
第4章 大氣顆粒物演化的分形特征 59
4.1 引言 59
4.2 研究方法 59
4.2.1 去趨勢(shì)波動(dòng)分析法 59
4.2.2 多重分形消除趨勢(shì)波動(dòng)分析法 60
4.2.3 去趨勢(shì)互相關(guān)分析法 61
4.2.4 多重分形去趨勢(shì)互相關(guān)分析法 61
4.3 結(jié)果與分析 62
4.3.1 新冠疫情期間區(qū)域大氣高污染發(fā)生的分形特征 62
4.3.2 PM2.5多尺度演化的EEMD和多重分形分析 70
4.3.3 在多時(shí)間尺度上O3與PM2.5/PM10的多重分形特征及其環(huán)境意義 78
第5章 大氣顆粒物演化的自組織臨界性模擬 89
5.1 大氣污染演化與物理沙堆模型的相似性分析 89
5.2 衰減性質(zhì)沙堆系統(tǒng)SOC行為的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 91
5.2.1 思路借鑒 91
5.2.2 PM2.5演化與溫控水崩塌實(shí)驗(yàn)的類(lèi)比關(guān)系 92
5.2.3 溫控水崩塌實(shí)驗(yàn) 93
5.3 城市大氣污染的數(shù)值沙堆模型 97
5.3.1 城市大氣污染的強(qiáng)度與頻度關(guān)系 98
5.3.2 數(shù)值沙堆模型的構(gòu)建 99
5.3.3 分析結(jié)果 101
5.4 重度灰霾期間大氣PM2.5的自組織臨界性特征 105
5.4.1 研究數(shù)據(jù) 105
5.4.2 PM2.5污染濃度波動(dòng)的頻度統(tǒng)計(jì)分布 105
5.4.3 PM2.5的DFA分析結(jié)果 106
5.4.4 基于SOC理論的大氣PM2.5數(shù)值沙堆模型 107
5.5 大氣PM10跨界輸送的自組織動(dòng)力機(jī)制 112
5.5.1 研究數(shù)據(jù) 112
5.5.2 PM10污染濃度頻率統(tǒng)計(jì)分布 113
5.5.3 基于SOC理論的大氣PM10跨境輸送模型 113
5.5.4 模擬結(jié)果 116
5.5.5 討論 118
5.6 沙粒衰減機(jī)制對(duì)SOC行為影響機(jī)理的理論分析 119
5.6.1 衰減沙堆模型的構(gòu)建 119
5.6.2 有限尺寸的衰減沙堆模型 120
5.6.3 模擬結(jié)果 123
第6章 自組織臨界性框架下大氣復(fù)合污染防控 125
6.1 引言 125
6.2 數(shù)據(jù)與模型驅(qū)動(dòng)的城市PM2.5和O3協(xié)同控制能力評(píng)價(jià)指標(biāo) 126
6.2.1 研究數(shù)據(jù) 126
6.2.2 多重分形參量指數(shù)的構(gòu)造 126
6.2.3 的時(shí)間變異性動(dòng)力學(xué) 128
6.2.4 的月變化模式 129
6.2.5 的演化趨勢(shì) 130
6.2.6 討論 130
6.3 PM2.5和O3的非線性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型 132
6.3.1 研究數(shù)據(jù) 132
6.3.2 研究方法 132
6.3.3 分析數(shù)據(jù) 135
參考文獻(xiàn) 147
附圖 167