中國地區對流層臭氧對生態系統碳水通量的影響研究

《中國地區對流層臭氧對生態系統碳水通量的影響研究》是依託南京大學，由江飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：中國地區對流層臭氧對生態系統碳水通量的影響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：江飛
• 依託單位：南京大學

項目摘要

對流層臭氧（O3）是最重要的大氣污染氣體之一，它會抑制植被光合作用，降低葉片氣孔導度，從而影響生態系統和大氣之間的碳交換和水汽交換。中國是當前全球地面O3濃度最高的地區之一，但系統評估該地區O3對生態系統碳收支和蒸散影響的研究尚未深入開展，並且由於缺乏足夠的地面O3觀測資料，少量過去針對O3對生態系統生產力和碳儲量影響的模擬評估也存在較大的不確定性。本項目將利用區域空氣品質模式模擬研究中國地區對流層O3的時空分布；發展最佳化生態系統模式，增加O3對植被光合速率和氣孔導度影響的模擬方案，利用其模擬評估中國地區O3對不同生態系統碳收支和蒸散的影響，明確這種影響的時空變化特徵，同時闡明不同環境因子在O3對生態系統影響中的作用。研究成果對降低我國陸地生態系統碳水通量計算的不確定性具有重要科學意義，同時可為國家採取有效措施緩減空氣污染對生態系統的危害提供科學依據。

結題摘要

對流層臭氧（O3）是最重要的大氣污染氣體之一，它會抑制植被光合作用，降低葉片氣孔導度，從而影響生態系統和大氣之間的碳交換和水汽交換。中國是當前全球地面O3 濃度最高的地區之一，但系統評估該地區O3 對生態系統碳收支和蒸騰影響的研究尚未深入開展，並且由於缺乏足夠的地面O3 觀測資料，少量過去針對O3 對生態系統生產力和碳儲量影響的模擬評估也存在較大的不確定性。本項目分別對長三角地區以及全國地區近地面臭氧污染狀況以及臭氧對生態系統碳水循環的影響進行了研究。在長三角地區，我們模擬研究了春季對流層臭氧的形成、分布以及臭氧對冬小麥產量的影響。研究發現長三角地區臭氧呈南低北高的分布特徵，5月份臭氧濃度最高，上海和江蘇大部分地區的臭氧日間平均濃度超過55ppbv，區域污染輸送對該地區的臭氧形成具有重要影響，臭氧污染對冬小麥產量的影響顯著，相對損失在5.6- 19.0%之間。在全國尺度上，我們改進了BEPS模型，增加了臭氧對生態系統碳水循環影響的計算模組，建立了基於WRF-CMAQ-BEPS模式的臭氧影響模擬評估體系，模擬了2014年全國逐小時的氣象和臭氧濃度場，用其驅動BEPS模型，模擬評估了臭氧對生態系統總初級生產力（GPP）和蒸騰作用的影響。模擬的臭氧濃度與實際觀測具有非常好的一致性，相對誤差平均為6%，但是夏季存在一定的高估；臭氧使得我國陸地生態系統總GPP降低了12~21%，蒸騰降低8~16%；臭氧對森林生態系統的影響最為顯著，使得森林的GPP降低了11~27%，蒸騰降低了10~26%。該結果對降低我國陸地生態系統碳水通量計算的不確定性具有重要幫助，同時可為國家採取有效措施緩減空氣污染對生態系統的危害提供重要的科學依據。