基于熵的城市污染物-天气相关性分析
物理与社会
2025-08-26 v1
摘要
我们采用统计物理和信息论方法来量化关键大气污染物与气象变量之间的依赖关系，覆盖多个印度城市。为捕捉线性和非线性关系，我们引入了复合相关指数（CCI），将皮尔逊相关系数与熵基措施（包括互信息和条件熵）结合。根据 CCI 的值，对城市进行聚类，揭示出城市在污染物-气象相互作用方面的区域相似性，这可能反映出共享的气候或环境条件。为探索时间结构和因果动力学，我们分析了颗粒物（PM2.5）与相对湿度（RH）之间的关系，使用传递熵揭示了大多数地点信息流的双向性。进一步通过时延互信息的时间域分析显示，在许多城市，PM2.5 与 RH 之间的依赖性在零时滞处达到峰值，随后呈指数衰减，表明主要是同步相互作用，记忆效应有限。该集成框架提供了一种稳健的方法，用于表征大气相互作用模式，桥接统计物理与环境复杂性，揭示了新的污染物-气象动力学见解。
引用
@article{arxiv.2508.17453,
title = {Entropy-Based Analysis of Urban Pollutant-Weather Correlations},
author = {Suchismita Banerjee and Koyena Ghosh and Moumita De and Urna Basu and Banasri Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.17453},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 5 figures, 9 tables