混沌理論在大氣環(huán)境質(zhì)量預測中的應用.pdf

1、開展大氣環(huán)境質(zhì)量預測預報工作，及時、準確、全面的提供未來大氣環(huán)境質(zhì)量變化的信息，對提高人們生活質(zhì)量，尊重并加強人們的知情權(quán)有十分重要的意義。 混沌在許多領(lǐng)域得到或開始得到廣泛應用，如聲學、光學、湍流、化學反應中的混沌變化等。但用混沌理論來定量研究環(huán)境系統(tǒng)在我國尚處于起步階段，相關(guān)研究較少。本文將混沌理論應用于大氣環(huán)境質(zhì)量預測，是非常有意義的一項工作。 本文對混沌的基本概念和理論進行了簡單的介紹。利用混沌理論研究燃煤型城市

2、的不同大氣環(huán)境質(zhì)量指標：SO<,2>、NO<,2>、PM<,10>三種物質(zhì)采暖期、非采暖期的的6個小時濃度時間序列。 利用自相關(guān)函數(shù)法計算各時間序列的延遲時間后重構(gòu)相空間。提取各時間序列的混沌特征量：飽和關(guān)聯(lián)維、Kolmogorov熵、Lyapunov指數(shù)；從定量的角度分析各時間序列的混沌特性。結(jié)果表明：各時間序列具有混沌特征。然后，繪出了各時間序列的相空間圖。 按照混沌理論，求出各時間序列的最長預報時間理論T<,m>。

3、1～3月S02時間序列的T<,m>=264h，11d；4～6月SO<,2>時間序列的T<,m>=167h，7d；1～3月NO<,2>時間序列的T<,m>=374h，15.6d；4～6月NO<,2>時間序列的T<,m>=237h，9.9d；1～3月PM<,l0>時間序列的T<,m>=256h，10.7d;,4～6月PMl0時間序列的T<,m>=210h，8.7d。這為各時間序列的混沌相空間預測工作的提供了理論依據(jù)。 本文介紹了混沌

4、時間序列預測的常見數(shù)學模型，采用相空間線性回歸分析法分別預測了各時間序列在不同預測步長時的小時濃度值。為了衡量預測效果，計算了各序列的最大相對誤差、最小相對誤差、平均相對誤差；并討論了三種誤差隨著預測步長變化的趨勢。結(jié)果表明隨著預測步長的增長，時間序列的預測精度呈下降趨勢。 綜上，本文所開展的工作主要在大氣環(huán)境質(zhì)量時間序列的混沌特性分析及其相空間預測兩方面。該項研究不僅為大氣環(huán)境質(zhì)量的預測提供了可行實用的方法，而且為其他環(huán)境質(zhì)量