臭氧污染对华北地区碳收支影响的模拟评估

The increasingly serious ozone pollution has a significant impact on the changes in the carbon budget of regional ecosystems. However, there is still no deep understanding of the linkage between the two, and the mechanism of their interaction is not clear. Taking North China with heavily polluted ozone region as an example, the newly developed interaction model (AVIM-O3) between ozone and vegetation and soil was used to simulate the spatiotemporal changes of terrestrial carbon budgets under different pollution scenarios, and employ controlled analytical techniques to quantitative evaluate the impact of ozone on budgets, and then explore the mechanism of regional carbon budget changes by ozone-induced. We intend to carry out the following researches:①Develop a process model that simulates the interaction of ozone with vegetation and soil; ②Simulate the spatiotemporal changes in carbon budgets of regional ecosystems under different ozone pollution scenarios; ③Deeply analyze and evaluate the influence by ozone-induced, and profoundly reveals the mechanism of interaction between the two. This study couples the air pollution-ecosystem carbon cycle and provides new ideas for accurately and quantified ravening regional carbon budgets, which will help deepen the understanding of the mechanism of ecosystem carbon balance by air pollution-induced. The research results can promote the development of quantitative certification and regulatory management technologies for carbon revenue at the regional scale, and provide valuable information for national-level carbon revenue assessment and greenhouse gas management.

日益严重的臭氧污染对区域生态系统碳收支变化产生了不可忽视的影响。然而，至今对二者之间的联系还缺乏深刻的认识，其相互作用机理也不清楚。以臭氧重污染区华北为例，利用新开发的臭氧与植被和土壤相互作用模型（AVIM-O3），模拟不同污染情景下陆地碳收支的时空变化，以对照解析技术定量评估臭氧对区域碳收支的影响，进而探究臭氧影响区域碳收支变化的机理。本项目拟开展以下研究：①开发具有模拟臭氧与植被和土壤相互作用的过程模型；②以新模型模拟不同臭氧污染情景下区域生态系统碳收支的时空变化；③深入解析、厘定臭氧对碳收支的影响，深刻揭示二者相互作用的机理。本研究将臭氧污染—生态系统碳循环相耦合，为准确定量认证区域碳收支提供新方法思路，有助于加深对空气污染调节生态系统碳平衡过程机理的理解。研究成果可促进区域尺度碳收支定量认证与调控管理技术的发展，为国家层次的碳收支评估和温室气体管理工作提供有价值的信息。

日益严重的臭氧污染对区域生态系统碳收支变化产生了不可忽视的影响。然而，至今对二者之间的联系还缺乏深刻的认识，其相互作用机理也不清楚。以臭氧重污染区华北为例,利用数值模拟技术，用地基观测臭氧和遥感数据，评估了臭氧污染对陆表植被的影响，2015-2016年臭氧污染控制夏季植被生长活动变化的贡献率约为11.7%。另外，从长时期臭氧污染变化情况来看，发现近39年生长季期间中国约99.9%的区域臭氧污染（用1000hpa臭氧空气质量比表征臭氧）呈增加趋势，存在5个臭氧污染程度沿东南-西北方向依次严重的区域。发现生长季植被生产力变化的12.49 % 受臭氧污染影响，26.72 %受气候变化影响。臭氧对不同生态系统NDVI的影响分析表明，草地受臭氧污染影响最严重（约13.38%），森林、灌丛和农田的依次为12.13%、11.97% 和11.66%。同时，发现草地也是受气候变化影响最大（约为29.22%）的生态系统类型，灌丛、森林和农田受气候变化的影响依次为26.17%、26.06%%和25.35%。这些研究，进一步表明全国臭氧污染对植被生长的影响是气候变化对植被生长的影响的0.47倍，臭氧污染对植被生长的影响不可忽视。此外，利用研发的陆面物理过程模AVIM2-O3模型，开展臭氧污染情景控制实验，进一步解析了臭氧污染对陆地生态系统碳组分的影响。值得注意的是，本项目研究过程中发现前期的臭氧污染可能会让植被产生“免疫”，从而导致后期植被面对更严重的污染情况能降低其影响的现象。这个现象是否真实存在，仍需进一步深入研究。本项目不仅加深了臭氧污染和气候变化对植被生长影响理解，也为基于遥感技术监测臭氧污染对陆地生态系统的影响提供了方法思路；同时，加深了臭氧污染威胁陆表生态安全的认识，也有助于加深对空气污染调节生态系统碳平衡过程机理的理解。研究成果可促进区域尺度碳收支定量认证与调控管理技术的发展，为国家层次的碳收支评估和温室气体管理工作提供有价值的信息。