京津冀区域城市雾霾污染动态网络分析

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近年来,雾霾污染问题已经严重影响到人类身心健康、城市环境及国民经济相关行业与社会的发展。而作为一个区域性的空气污染问题,如何开展区域内城市协同治理雾霾污染成为了亟待解决的一大难题。京津冀地区作为全国雾霾污染的“重灾区”,其内部城市间雾霾污染的交互作用加重了整个区域的雾霾污染程度;但由于城市与城市之间雾霾污染相互传播、相互影响的程度并非一致,进一步研究京津冀内部城市间雾霾污染的动态非对称尾部相关性,对于整个区域雾霾污染的联防联控有着重要的现实意义。本文首先考虑用Pearson相关系数反映城市间雾霾污染的相关性强弱,构建了京津冀区域城市雾霾污染静态无向加权网络;又采用度与集群系数、网络效率与脆弱性和节点重要性综合评价方法,综合分析得到京津冀雾霾污染网络中节点的重要性排名,提取出京津冀雾霾污染网络中联系最为紧密、相关性最强的一个雾霾污染子网络。在此基础上,选取2013年10月28日至2018年10月9日京津冀雾霾污染子网络中九个城市的日均PM2.5浓度数据作为样本,分析京津冀雾霾污染网络的动态演化过程。首先,对时间序列进行分段变换,将原有的1800天变换成1435期时间片断。其次,通过Hill图及误差限对比验证确定了尾部阈值,并通过赤池信息准则和贝叶斯信息准则选取了最佳Copula函数。接着,基于Copula函数推导出动态非对称上尾相关系数,并计算出两两城市动态非对称上尾相关性,分析了非对称相关所带来的因果效应。最后,在两两城市动态非对称上尾相关系数的基础上,建立了京津冀雾霾污染动态有向加权网络,通过网络平均边权、集群系数与网络效率分析了动态网络的演化过程,并具体分析了京津冀雾霾污染网络在整个演化过程中的节点间连边状态。结果表明,在整个时间序列的前期和后期京津冀雾霾污染网络的整体相关程度较高,而在中期时偏低。而京津冀城市雾霾污染网络整体连边状态反映出其他城市的雾霾污染对天津和沧州几乎都是正向影响,保定的雾霾污染在多数时期影响着除邢台外的其他大部分城市。文章在最后基于分析得到的结果提出了四点针对性的政策建议:(1)将监管重心放在节点重要性较高的三个重点城市,以使得整个京津冀城市雾霾污染网络的连通效率降低,从而遏制整个京津冀区域雾霾污染的二次扩散;(2)进一步修订及完善大气污染防治的相关政策与法规,突破传统的行政体系约束,实现跨城市跨部门的协同合作;(3)对主要的雾霾污染物传输路线采取积极地减缓或阻断污染物传输的措施,加大对污染物重点传输路线上的工厂等污染源监管治理力度;(4)在京津冀区域建立大数据信息服务中心,对雾霾污染进行实时监控、提前预警。
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