近日，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員王新明團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)教授張強(qiáng)、加州大學(xué)爾灣分校教授亞歷克斯·岡瑟等合作，在《自然·通訊》上發(fā)表了基于GEE-MEGAN框架的新模型。該模型可在10—30米尺度實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)生物源揮發(fā)性有機(jī)物排放估算，并支持全球應(yīng)用，助力精準(zhǔn)治理城市空氣污染。
植物葉片持續(xù)釋放的生物源揮發(fā)性有機(jī)物全球排放量約為人為活動(dòng)排放源的7倍多，且反應(yīng)活性更強(qiáng)。它們通過(guò)參與臭氧和二次有機(jī)氣溶膠的生成，深刻影響區(qū)域和全球大氣環(huán)境質(zhì)量和氣候變化，并對(duì)公眾健康構(gòu)成重大威脅。尤其在城市化與氣候變暖背景下，高溫會(huì)促進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物排放，加劇臭氧和顆粒物污染，威脅呼吸系統(tǒng)、心血管健康及人體發(fā)育。然而，在城市、森林邊緣等人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈、景觀(guān)破碎的區(qū)域，傳統(tǒng)模型因分辨率低、參數(shù)更新滯后而偏差顯著。
新模型動(dòng)態(tài)融合多源遙感與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)葉面積指數(shù)和植物功能類(lèi)型等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)更新，從而支持從局地級(jí)到全球級(jí)的多尺度高精度排放估算。
經(jīng)驗(yàn)證，新模型表現(xiàn)出更好精度與一致性：與全球多站點(diǎn)通量觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)，揮發(fā)性有機(jī)物通量的誤差降低21.6%至48.6%；葉面積指數(shù)估算也比傳統(tǒng)方法誤差降低約9%至12%。同時(shí)，新模型計(jì)算效率大幅提升，以南美地區(qū)為例，模型運(yùn)行速度提高約81至102倍，數(shù)據(jù)傳輸量減少97%至99%。
新模型顯著提升了對(duì)城市和森林邊緣區(qū)域生物源揮發(fā)性有機(jī)物的估算能力。以倫敦、洛杉磯、巴黎、北京為例，新模型估算的揮發(fā)性有機(jī)物排放強(qiáng)度較傳統(tǒng)模型高出1.6—25倍，能夠有效識(shí)別零星綠地、行道樹(shù)與灌叢的貢獻(xiàn)。
這一模型能夠更精準(zhǔn)地評(píng)估生物源揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)空氣污染的影響，并將排放估算細(xì)化至街區(qū)和社區(qū)尺度，為城市差異化管控與綠化規(guī)劃、優(yōu)化城市樹(shù)種配置、制定協(xié)同減排策略提供支持。
在人類(lèi)活動(dòng)頻繁的森林邊緣地區(qū)，新模型有助于揭示“氣候變暖—生物源揮發(fā)性有機(jī)物增加—臭氧與氣溶膠變化”之間的復(fù)雜反饋機(jī)制，提升氣候和空氣質(zhì)量綜合評(píng)估的可靠性。同時(shí)，該模型計(jì)算高效、使用便捷，推動(dòng)高分辨率揮發(fā)性有機(jī)物估算從專(zhuān)業(yè)研究走向普惠應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于城市更新、熱浪應(yīng)對(duì)、生態(tài)修復(fù)評(píng)估及碳與氣溶膠協(xié)同治理等多個(gè)場(chǎng)景。
編輯：李華山
