Dynamic Complex Network Analysis of PM2.5 Concentrations in the UK using Hierarchical Directed Graphs (V1.0.0)

2020

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.5194/gmd-2019-342
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Abstract. Worldwide exposure to fine atmospheric particles can exasperate the risk of a wide range of heart and respiratory diseases, due to their ability to penetrate deep into the lungs and bloodstreams. Epidemiological studies in Europe and elsewhere have established the evidence base pointing to the important role of PM2.5 (fine particles with a diameter of 2.5 microns or less) in causing over 4 million deaths per year. Traditional approaches to model atmospheric transportation of particles suffer from high dimensionality from both transport and chemical reaction processes, making multi-sale causal inference challenging. We apply alternative model reduction methods – a data-driven directed graph representation to infer spatial embeddedness and causal directionality. Using PM2.5 concentrations in 14 UK cities over a 12-month period, we construct an undirected correlation and a directed Granger causality network. We show for both reduced-order cases, the UK is divided into two northern and southern connected city communities, with greater spatial embedding in spring and summer. We go on to infer stability to disturbances via the network trophic coherence parameter, whereby we found that winter had the greatest vulnerability. As a result of our novel graph-based reduced modeling, we are able to represent high-dimensional knowledge into a causal inference and stability framework.