长江流域资源与环境 >> 2024, Vol. 33 >> Issue (8): 1768-1780.doi: 10.11870/cjlyzyyhj202408014
张娇1, 吴波2*, 赵佩1, 王苑博1
ZHANG Jiao1,WU Bo2,ZHAO Pei1,WANG Yuan-Bo1
摘要: 以长株潭城市群3个城市(长沙、株洲和湘潭)干旱期间(2022年7月1日至12月31日)和非干旱期间(2020和2021年同期)PM2.5和O3小时平均浓度序列为研究对象,探究干旱事件对PM2.5-O3复合污染演化的内在动力机制的影响及其影响因素。首先,对研究期间3个城市PM2.5和O3浓度的日变化模式进行分析,结果发现PM2.5浓度均呈现出M型的日变化规律,但干旱期间PM2.5浓度下降,且波峰和波谷时段发生显著变化。O3浓度日变化均呈现出“昼高夜低”单峰型模式,干旱期间O3浓度上升。接下来,应用多重分形去趋势互相关分析法(MF-DCCA)研究PM2.5-O3互相关性的多时间尺度特征。研究结果发现,各年各城市PM2.5-O3互相关关系均呈现出显著地长期持续性特征和多重分形结构,且干旱期间各城市长期持续性指数均降低,多重分形强度增强。进而,应用滑移窗口方法、MF-DCCA以及格兰杰因果检验方法分析PM2.5-O3互相关长期持续性特征演化规律及其影响因素。结果发现,干旱期间各城市PM2.5-O3互相关的长期持续性演化的影响因素主要是气压,而非干旱期间的影响因素主要是气温和风速。最后,基于自组织临界理论(SOC)探讨非干旱期间和干旱期间PM2.5-O3互相关关系的内在动力机制。结果发现,长期持续性特征主要受SOC机制所主导,即SOC机制是驱动PM2.5-O3复合污染演化的主要非线性动力机制,但干旱事件使得主要影响因素由气温和风速变成气压。文章拓展了复合污染的内在动力机制的相关研究,为我国深入推进全球变暖背景下复合污染防控提供了新的启示。
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