中国科学院广州地球化学研究所王新明团队近日在《自然·通讯》发表研究成果,联合清华大学、加州大学尔湾分校开发的GEE-MEGAN模型,通过高分辨率遥感与机器学习技术,显著提升了森林边缘及城区植被挥发性有机物(BVOCs)排放的估算精度。该成果为全球气候变化与空气污染治理提供了突破性工具。
传统MEGAN2.1模型在人类活动频繁区域存在显著误差。以亚马逊地区为例,旧模型局部高估BVOCs排放量达77%,整体平均偏差31%。新模型通过10-30米分辨率动态集成叶面积指数、植物功能类型等参数,使排放通量误差降低21.6%-48.6%,叶面积指数估算误差减少9%-12%。尤其在城市植被破碎带,模型首次实现街区级精准测算,揭示出气候变暖与BVOCs排放的反馈机制。
技术突破体现在三方面:一是计算效率跃升,南美地区模拟速度较传统方法提升80-100倍,单物种运算时间从737秒缩短至7-9秒;二是数据传输量减少97%-99%,支持全球高分辨率实时运算;三是首次实现全球尺度下扰动区域排放量的动态修正,亚马逊区域总排放量较旧模型降低13%。
该模型对评估人类活动影响具有里程碑意义。植物释放的BVOCs总量约为人为排放的7倍,其生成的臭氧和二次有机气溶胶直接威胁呼吸健康。研究团队指出,随着城市化进程加速,高温胁迫导致的植被排放增加将进一步加剧复合污染,新模型可为气候政策制定提供毫米级数据支撑。目前该技术已进入业务化应用阶段,将服务于全球空气质量预警系统建设。
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