2015–2024年中国长三角地区PM2.5–O3复合污染的基于事件规模的定向同步网络研究：从共现到协同控制

《Atmosphere》：Event-Scale Directed Synchronization Networks of PM2.5–O3 Compound Pollution in the Yangtze River Delta, China, 2015–2024: From Co-Occurrence to Coordinated Control

　　

摘要

PM2.5和近地面O₃复合污染是长江三角洲（YRD）进一步改善空气质量面临的主要挑战。尽管已有研究探讨了PM2.5与O₃之间的化学耦合机制及其浓度共变关系，但城市间复合污染事件的方向性关联及其形成背后的网络机制仍不明确。本文利用特定于城市和年份的P80双阈值标准，识别了2015年至2024年间长江三角洲41个城市的PM2.5–O₃复合污染事件。随后，我们基于事件之间的主导关系构建了年度有向同步网络，并利用时间指数随机图模型来分析这些主导关系的形成机制。研究发现，2015年至2024年间，长江三角洲的PM2.5–O₃复合污染事件总体呈下降趋势，其特征从早期的高频率、持续性和强城市间关联性转变为低频率、弱强度和持续的间歇性波动。有向事件网络表现出明显的阶段性演变：2015年至2018年间，网络密度、总边权重、互惠性和局部闭合性较高；2020年至2022年间网络变得较为稀疏；2023年后出现部分反弹。空间骨架分析表明，主导关联结构发生了重组，从上海–江苏南部–浙江北部沿海核心区域向江苏北部、安徽及跨省通道方向转移。关键节点分析进一步揭示了城市间的功能分化，部分城市作为潜在的污染源，部分城市作为污染接收节点，还有一些非传统核心城市充当了跨区域桥梁。显著的主导关系受到互惠性、局部闭合性、时间记忆、经济发展、产业结构和数字治理的共同影响。因此，长江三角洲的PM2.5–O₃复合污染不仅是一个共现问题，更是一个具有方向性、阶段性演变特征以及城市角色差异化的跨城市事件网络过程。本研究为基于事件关联、城市角色和跨城市协调的动态联合防控提供了实证依据。