汶川地震前后川西地球脱气对大气含碳气体的贡献

Degassing of solid earth is an important factor controlling the global change. The previous studies of earth-degassing mainly focused on the volcanic degassing, but rarely concerned the non-volcanic degassing (especially the degassing related to great earthquakes) and its gas contribution to the atmosphere. About 300-km rupture zones were formed by the May 2008 Wenchuan Ms 8.0 earthquake, with which was associated a great deal of CO2 and CH4 emissions from the seismic zones in western Sichuan to the atmosphere. The contribution and effect of C-bearing gases on the atmospheric environment must be emphasized. Using the fast and economic technique of hyper-spectral remote sensing, background value of C-bearing gases in the large seismic area around the epicenter will be retrieved with the remote sensing data (AIRS).The increment quantity of monthly C-bearing gas emission before and after the earthquake will be then calculated combined with the quantity of C-bearing gases produced in the processes of chemical transform, transport and deposition, which can be simulated by the Model for Ozone and Related Traces (MOZART). Furthermore, variations of the monthly increment quantity will be investigated, and the contribution and effect of the emitted C-bearing gases on the regional atmospheric environment will be discussed. The results of the project not only favor the environmental assessment and police-making for controlling carbon emissions, but also research of the seismic precursors.

固体地球脱气是控制全球变化的重要因素，已有的气体地质排放研究多集中在火山排气，但对非火山（特别是地震相关的）排气及其对大气的贡献量的研究甚少。2008年5月发生的汶川8级地震造成约300km的地表破裂，川西地震带向大气排放了大量CO2、CH4，对大气含碳气体的贡献及其引发的温室效应勿容忽视。本项目拟利用快速经济的卫星高光谱遥感技术，从遥感数据（AIRS）获取汶川地震震中及其附近大范围含碳气体多年的月排放量背景值；结合大气化学传输模式模拟的化学、传输、沉降过程产生和消逝的含碳气体量，估算该地震前后含碳气体月排放量与排放增量，研究月排放增量的变化；探讨地震前后气体排放及其对大气含碳气体的贡献和对区域大气环境的影响。研究成果不仅对环境评价和碳排放政策制定有指导作用，而且在探究地震前兆方面有重要的应用价值。

固体地球脱气是控制全球变化的重要因素，已有的气体地质排放研究多集中在火山排气，但对非火山（特别是地震相关的）排气及其对大气的贡献量的研究甚少。断裂带是地下气体向上运移的有利通道，地震活动会加剧地下气体沿断裂带向上运移，释放到大气中。2008年5月12日汶川地震的发生造成约300 km的地表破裂，川西地震带向大气排放了大量CO2、CH4，对大气含碳气体的贡献及其引发的温室效应勿容忽视。本项目利用卫星高光谱遥感技术，从遥感数据（AIRS）获取汶川地震震中及其附近大范围含碳气体（CH4，CO和CO2）多年的月背景场，分析汶川地震前后龙门山断裂带及其附近含碳气体异常特征，根据异常强度和异常范围初步估算了该地震前后含碳气体排放总量。结果显示，龙门山断裂带长期不断地向大气中排放大量的含碳气体，汶川地震的发生促进了地下含碳气体的释放，汶川地震临震时到震后半个月左右有大量的地下CO和CH4气体沿龙门山断裂带释放到大气中，并且距离震中越近，排气量越大。汶川地震的发生导致在短时间里龙门山断裂带向大气中至少多排放了4740 t CO、8549 t CH4和87.15 Mt CO2。 研究结果表明，地震活动造成的断裂带含碳气体排放不可忽视，是地质碳排放的重要组成部分，对大气环境效应有重要影响。 此外，CO2、CH4、CO异常分布受断裂控制明显，且与热红外异常特征、地震活动分布和地表破裂特征类似，为地震热红外异常机制“地球放气温室效应”和地球脱气机制提供了科学依据，对地震预测也有重要意义。