近年来,全国旅游业蓬勃发展,拥有优良空气质量的自然景区往往是人们旅游度假的优先选择,由于一些旅游目的地的无序开发以及旅游人数的爆炸式增长,旅游城市的空气质量问题愈发受到人们的关注。大气污染物排放是造成城市空气质量下降最直接的因素,但由于受到气象条件、旅游政策等影响,城市大气污染物浓度和旅游人数时间序列均呈现出非线性、非平稳的时间尺度特征,尤其是当前人类旅游活动表现出短周期、高强度的特征。运用传统统计方法无法将短周期高强度的人类旅游活动从复杂的人类旅游活动序列中分离出来,难以对城市空气质量与人类旅游活动变化的动力学特征以及相互间的响应关系作出清晰的、全面的和准确的刻画。本文以典型的旅游城市张家界为研究对象,选取了2015年至2017年期间,袁家界、未央路、电业局、永定新区4个全国空气质量监测站点的NO₂、PM_2.5污染物浓度和武陵源、天门山两个景区的入园人数数据,耦合集合经验模态分解法和去趋势互相关分析法两种非平稳序列分析方法从三个方面对短周期高强度人类旅游活动变化特征及其对城市空气质量产生的影响进行研究:第一,通过统计参量和统计方法对NO₂和PM_2.5浓度序列、武陵源风景区和天门山景区日入园人数序列进行正态性、非平稳性以及趋势性判定。第二,运用集合经验模态分解法（EEMD）将NO₂浓度和PM_2.5浓度序列、武陵源和天门山景区日入园人数序列进行模态分解,并计算出各组序列的平均周期和方差贡献率。第三,运用去趋势互相关分析法（DCCA）分别对武陵源和天门山景区短周期、高强度人类旅游活动与大气污染物浓度NO₂和PM_2.5之间、武陵源和天门山景区短周期旅游人数之间、武陵源和天门山两个不同景区同一大气污染物浓度之间的长程相关性分别进行了相关分析。研究结果表明:（1）张家界武陵源和天门山旅游人数和大气污染物浓度序列均呈现出非平稳、非线性和多尺度的变化特征。（2）张家界短周期高强度人类旅游活动与大气污染物呈现出显著的正相关关系,这种相关性具有长期持续性的特征,且随着时间逐渐减弱。（3）武陵源和天门山景区的入园人数表现出竞争与联动共同作用的关系。在短周期内,两个景区的入园人数呈现为的负相关关系,表现为竞争关系;随着旅游周期不断增长,两个景区入园人数呈现为长期持续性的正相关,表现为联动关系。（4）张家界不同景区所监测到的同一大气污染物浓度之间存在强烈的长持续正相关特征,从侧面印证了大气污染物对人类旅游活动的响应关系。通过本文的研究,可以为张家界市制定旅游和环境保护政策提供理论依据,并为人类旅游活动对城市空气质量的影响提供定量评估的科学方法。