混沌理論在大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)測中的應(yīng)用.pdf

1、開展大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)測預(yù)報(bào)工作，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的提供未來大氣環(huán)境質(zhì)量變化的信息，對(duì)提高人們生活質(zhì)量，尊重并加強(qiáng)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(yīng)用，如聲學(xué)、光學(xué)、湍流、化學(xué)反應(yīng)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(yīng)用于大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)測，是非常有意義的一項(xiàng)工作。 本文對(duì)混沌的基本概念和理論進(jìn)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(biāo)：SO<,2>、NO<,2>、PM<,10>三種物質(zhì)采暖期、非采暖期的的6個(gè)小時(shí)濃度時(shí)間序列。 利用自相關(guān)函數(shù)法計(jì)算各時(shí)間序列的延遲時(shí)間后重構(gòu)相空間。提取各時(shí)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(shí)間序列的混沌特性。結(jié)果表明：各時(shí)間序列具有混沌特征。然后，繪出了各時(shí)間序列的相空間圖。 按照混沌理論，求出各時(shí)間序列的最長預(yù)報(bào)時(shí)間理論T<,m>。

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

4、時(shí)間序列預(yù)測的常見數(shù)學(xué)模型，采用相空間線性回歸分析法分別預(yù)測了各時(shí)間序列在不同預(yù)測步長時(shí)的小時(shí)濃度值。為了衡量預(yù)測效果，計(jì)算了各序列的最大相對(duì)誤差、最小相對(duì)誤差、平均相對(duì)誤差；并討論了三種誤差隨著預(yù)測步長變化的趨勢。結(jié)果表明隨著預(yù)測步長的增長，時(shí)間序列的預(yù)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(shí)間序列的混沌特性分析及其相空間預(yù)測兩方面。該項(xiàng)研究不僅為大氣環(huán)境質(zhì)量的預(yù)測提供了可行實(shí)用的方法，而且為其他環(huán)境質(zhì)量