Abstract Observations of turbulent aerosol fluxes are fundamental to understand basic transport processes that govern changes of particle concentrations in the atmospheric boundary layer. The turbulent surface-atmosphere exchange of atmospheric particles can be quantified using several methods, including the eddy-covariance (EC) method and spectral flux estimation methods such as wavelet analysis and multiresolution decomposition. In this work, turbulent time series obtained by EC measurements in two different cities, Lecce (Italy) and Innsbruck (Austria), are spectrally analysed applying wavelet analysis and multiresolution decomposition, and the respective turbulent spectra are compared in these two European cities to quantify the contributions to turbulent fluxes in both the time and the frequency domains. As expected, particle emission is dominant in both cities following a similar diurnal cycle. Multiresolution decomposition reveals a similar cospectral peak of particle fluxes in both cities, with a median normalized frequency of n = 0.087 in Lecce and n = 0.086 in Innsbruck. Wavelet analysis shows that the 2–20 s time scales contribute very strongly to the particle flux in Lecce, while in Innsbruck the 20–200 s time scales are clearly dominant. In both cities, larger-sized eddies contribute only sporadically to turbulent aerosol fluxes. These results suggest that spectral similarity of urban particle number fluxes holds, to a large extent, even when comparing two very different urban environments and different meteorological conditions.

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意大利和奥地利城市气溶胶通量的多分辨率分解和小波分析

摘要 湍流气溶胶通量的观测是理解控制大气边界层中粒子浓度变化的基本传输过程的基础。大气粒子的湍流地表-大气交换可以使用多种方法进行量化，包括涡流协方差 (EC) 方法和谱通量估计方法，例如小波分析和多分辨率分解。在这项工作中，利用小波分析和多分辨率分解对两个不同城市莱切（意大利）和因斯布鲁克（奥地利）的 EC 测量获得的湍流时间序列进行了光谱分析，并比较了这两个欧洲城市各自的湍流谱以量化在时域和频域中对湍流的贡献。正如预期的那样，粒子排放在两个城市中占主导地位，遵循类似的昼夜循环。多分辨率分解揭示了两个城市中粒子通量的相似共谱峰，莱切的中值归一化频率为 n = 0.087，因斯布鲁克为 n = 0.086。小波分析表明，莱切的 2-20 秒时间尺度对粒子通量的贡献非常大，而在因斯布鲁克，20-200 秒的时间尺度显然占主导地位。在这两个城市中，较大的涡流仅对湍流气溶胶通量产生零星影响。这些结果表明，即使在比较两个截然不同的城市环境和不同的气象条件时，城市粒子数通量的光谱相似性在很大程度上仍然存在。多分辨率分解揭示了两个城市中粒子通量的相似共谱峰值，莱切的中值归一化频率为 n = 0.087，因斯布鲁克为 n = 0.086。小波分析表明，莱切的 2-20 秒时间尺度对粒子通量的贡献非常大，而在因斯布鲁克，20-200 秒的时间尺度显然占主导地位。在这两个城市中，较大的涡流仅对湍流气溶胶通量产生零星影响。这些结果表明，即使在比较两个截然不同的城市环境和不同的气象条件时，城市粒子数通量的光谱相似性在很大程度上仍然存在。多分辨率分解揭示了两个城市中粒子通量的相似共谱峰，莱切的中值归一化频率为 n = 0.087，因斯布鲁克为 n = 0.086。小波分析表明，莱切的 2-20 秒时间尺度对粒子通量的贡献非常大，而在因斯布鲁克，20-200 秒的时间尺度显然占主导地位。在这两个城市中，较大的涡流仅对湍流气溶胶通量产生零星影响。这些结果表明，即使在比较两个截然不同的城市环境和不同的气象条件时，城市粒子数通量的光谱相似性在很大程度上仍然存在。小波分析表明，莱切的 2-20 秒时间尺度对粒子通量的贡献非常大，而在因斯布鲁克，20-200 秒的时间尺度显然占主导地位。在这两个城市中，较大的涡流仅对湍流气溶胶通量产生零星影响。这些结果表明，即使在比较两个截然不同的城市环境和不同的气象条件时，城市粒子数通量的光谱相似性在很大程度上仍然存在。小波分析表明，莱切的 2-20 秒时间尺度对粒子通量的贡献非常大，而在因斯布鲁克，20-200 秒的时间尺度显然占主导地位。在这两个城市中，较大的涡流仅对湍流气溶胶通量产生零星影响。这些结果表明，即使在比较两个截然不同的城市环境和不同的气象条件时，城市粒子数通量的光谱相似性在很大程度上仍然存在。