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大氣所發(fā)現(xiàn)近地面臭氧和大氣氣溶膠削弱中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收

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大氣所發(fā)現(xiàn)近地面臭氧和大氣氣溶膠削弱中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收

摘要: 　　臭氧和氣溶膠是大氣污染的主要成分，它們不僅降低空氣質(zhì)量，影響地氣系統(tǒng)能量平衡，也會(huì)對(duì)人體健康造成重大危害。然而，很少有人注意到這些大氣污染物對(duì)植物健康以及生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)也有深刻影響。一方面，近地 ...

　　臭氧和氣溶膠是大氣污染的主要成分，它們不僅降低空氣質(zhì)量，影響地氣系統(tǒng)能量平衡，也會(huì)對(duì)人體健康造成重大危害。然而，很少有人注意到這些大氣污染物對(duì)植物健康以及生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)也有深刻影響。一方面，近地面臭氧被葉片氣孔吸收后，會(huì)氧化葉綠素細(xì)胞并破壞植物的光合作用。另一方面，氣溶膠通過減少直接輻射和增加散射輻射，改變地表溫度和水循環(huán)，進(jìn)而影響森林冠層的輻射傳輸和光合效率。定量評(píng)估臭氧和氣溶膠對(duì)我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收的影響，既是科學(xué)認(rèn)識(shí)陸地碳循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)，也是協(xié)同制定碳減排和大氣污染防治目標(biāo)的有益參考。
　　近日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理學(xué)習(xí)所“青年千人計(jì)劃”學(xué)習(xí)員樂旭課題組利用觀測(cè)（包括衛(wèi)星反演、站點(diǎn)測(cè)量、野外試驗(yàn)等）與模式（包括全耦合的氣候模式、離線的輻射傳輸模式、動(dòng)態(tài)植被模式）相結(jié)合的方法，分別評(píng)估了近地面臭氧和大氣氣溶膠對(duì)我國(guó)凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）的影響。結(jié)果表明，臭氧減少年均NPP達(dá)到 0.6 Pg C，而氣溶膠的直接氣候效應(yīng)增加年均NPP 約0.2 Pg C，因?yàn)楹笳邥?huì)增加散射輻射，降低夏季冠層溫度，減少蒸發(fā)同時(shí)增加土壤濕度。而在考慮了間接氣候效應(yīng)后，氣溶膠卻減少年均NPP達(dá)到0.2 Pg C，因?yàn)闅馊苣z間接效應(yīng)會(huì)減少降水，增加干旱。綜合而言，臭氧和氣溶膠削弱我國(guó)NPP達(dá)到0.4-0.8 Pg C yr-1 (9-16%)。這一損耗強(qiáng)度約為我國(guó)目前年平均人為碳排放量的16-32%，體現(xiàn)了大氣污染對(duì)碳循環(huán)不可忽視的影響。該工作進(jìn)一步預(yù)估了“正常減排”和“最大減排”兩種情景下，到2030年大氣污染物對(duì)我國(guó)NPP的影響。學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，“正常減排”情景下氣溶膠減少但近地面臭氧增加，大氣污染的生態(tài)效應(yīng)并不會(huì)減弱。只有在“最大減排”情景下，氣溶膠和臭氧濃度均顯著降低，才會(huì)有利于陸地生態(tài)功能的恢復(fù)和碳吸收的增強(qiáng)。
　　相關(guān)學(xué)習(xí)發(fā)表在大氣化學(xué)與物理學(xué)（Atmospheric Chemistry and Physics）上，并被該雜志選為亮點(diǎn)工作（highlight）。
　　Yue， X.， Unger， N.， Harper， K.， Xia， X.， Liao， H.， Zhu， T.， Xiao， J.， Feng， Z.， and Li， J.: Ozone and haze pollution weakens net primary productivity in China， Atmospheric Chemistry and Physics， 17， 6073-6089， doi: 10.5194/acp-17-6073-2017， 2017.
　　Yue， X.， and Unger， N.: Aerosol optical depth thresholds as a tool to assess diffuse radiation fertilization of the land carbon uptake in China， Atmospheric Chemistry and Physics， 17， 1329-1342， doi:10.5194/acp-17-1329-2017， 2017.



　　源于人為排放的大氣氣溶膠和近地面臭氧對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的健康有重要影響



　　臭氧和氣溶膠對(duì)我國(guó)夏季NPP的影響在 (a) 2010年和 (b) 2030年“正常減排CLE”，(c) 2030年“最大減排MTFR”情景下的空間分布。(d)(e)(f)顯示的是臭氧和氣溶膠對(duì)年均NPP的分別影響，AIE代表氣溶膠的間接氣候效應(yīng)。

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