近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院和火災(zāi)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雙聘教授李銳團(tuán)隊(duì)與香港科學(xué)技術(shù)大學(xué)顧達(dá)薩教授合作，利用微波植被指數(shù)EDVI對(duì)中國(guó)地區(qū)植被排放異戊二烯過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，成果證明了EDVI指示植被含水量對(duì)模擬結(jié)果的優(yōu)化。相關(guān)研究成果以“Simulation of Isoprene Emission with Satellite Microwave Emissivity Difference Vegetation Index as Water Stress Factor in Southeastern China during 2008” 發(fā)表于遙感期刊《Remote Sensing》（IF=4.848），第一作者為大氣科學(xué)專業(yè)畢業(yè)博士生張宇翔（現(xiàn)在北京大學(xué)工作）。

異戊二烯（Isoprene）是大氣中最重要的揮發(fā)性有機(jī)物 (VOCs) 之一，對(duì)二次有機(jī)氣溶膠、臭氧的生成具有關(guān)鍵作用，其氧化產(chǎn)物甲醛也是重要大氣污染物。異戊二烯的自然來(lái)源主要是植被排放。

植被排放異戊二烯過(guò)程受到光照、溫度、CO2濃度和水分等多方面影響，而水分脅迫的影響具有極大的不確定性。以往研究多采用土壤濕度對(duì)水分脅迫進(jìn)行約束，但在大區(qū)域監(jiān)測(cè)該變量難度很大、往往會(huì)引起額外的模擬誤差。而且，土壤濕度的變化無(wú)法準(zhǔn)確反映植被內(nèi)部含水量的變化。因此，采用新的變量對(duì)植被排放受到的水分脅迫進(jìn)行估計(jì)顯得十分必要。

課題組自主研發(fā)的星載被動(dòng)微波植被指數(shù)EDVI被廣泛應(yīng)用于陸地生態(tài)碳、水通量研究，具有監(jiān)測(cè)植被含水量變化的能力。基于EDVI這一植被指數(shù)產(chǎn)品，該研究設(shè)計(jì)了新的水分脅迫因子（EDVI水分脅迫因子，簡(jiǎn)：EDVI因子）引入Model of Emission of Gases and Aerosols from Nature (MEGAN) 排放模型，同時(shí)使用光學(xué)植被指數(shù)NDVI和EVI進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)照，設(shè)計(jì)了6組模擬實(shí)驗(yàn)（無(wú)水分脅迫，土壤濕度因子，EDVI因子，平滑EDVI因子，NDVI因子及EVI因子），并與衛(wèi)星遙感觀測(cè)約束的異戊二烯排放數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，各個(gè)模擬和衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果都具有較好的時(shí)空一致性（空間相關(guān)性>0.8，時(shí)間相關(guān)性>0.4）。并且，相比于土壤濕度因子、NDVI因子和EVI因子，采用EDVI水分脅迫因子的模型模擬結(jié)果更接近于衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果，模擬的絕對(duì)誤差具有不同程度的降低，約降至原本35%-43%。在福建和華北平原等地，使用EDVI因子可以略微提高模擬和觀測(cè)的時(shí)間相關(guān)性（約0.05）；而在云貴高原和長(zhǎng)江三角洲等地，EDVI因子可以顯著提高模擬和觀測(cè)的時(shí)間相關(guān)性（大于0.1）。總體上看，在中國(guó)東南部，通過(guò)結(jié)合EDVI水分脅迫因子，模型能更準(zhǔn)確地模擬異戊二烯的時(shí)空變化特征，體現(xiàn)了微波植被指數(shù)EDVI對(duì)植被含水量隨時(shí)間變化的準(zhǔn)確指征及對(duì)植被排放的影響。

在全球變暖大背景下，植被異戊二烯以及其他VOCs排放將更頻繁地受到水分脅迫影響，進(jìn)而影響整個(gè)大氣環(huán)境。該文章首次將衛(wèi)星遙感的大面積微波植被指數(shù)應(yīng)用于區(qū)域異戊二烯的排放模擬，為大區(qū)域植被排放的準(zhǔn)確估計(jì)提供了新思路和方法，有助于更好地對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行評(píng)估。該研究受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、中國(guó)自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)自然科學(xué)基金-貝爾蒙特論壇國(guó)際合作項(xiàng)目、江蘇省氣候變化創(chuàng)新合作中心項(xiàng)目等的支持。

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