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生物质燃烧,包括森林火灾、草原火灾、农作物秸秆露天燃烧和室内燃烧及土壤有机碳的燃烧,会向大气中排放大量的气态和颗粒态污染物,对区域大气环境和全球气候变化起着重要作用。作为全球面积最大、人口最多的一个洲,许多研究结果和统计数据都表明亚洲是生物质燃烧非常频繁和强烈的地区,因此估算亚洲生物质燃烧排放具有十分重要的意义。
最近多年的全球卫星火迹产品已经公布,包括L3JRC产品(空间分辨率为1千米)和MCD45A1产品(空间分辨率为500米)。本研究将这两种产品与其它研究结果及统计数据进行比较后发现MCD45A1产品比L3JRC更加可靠。同时研究表明卫星产品无法有效反演燃烧范围一般较小的农用燃烧,因此本文选择MCD45A1产品对亚洲非农业生物质的燃烧排放进行估算。
研究中使用GlobalCover亚洲地表图(空间分辨率为300米)确定植被覆盖类型;FAO建立的世界土壤资源的参考基准图用于确定亚洲土壤类型;采用MODIS的植被指数(Vegetation Indices,VI,1千米空间分辨率)数据建立与燃烧效率的关系,从而考虑可燃物湿度的影响;MODIS的VCF(Vegetation Continuous Fields,空间分辨率为500米)产品用来确定每一个网格中木本、草本和裸地的相对百分比。
本文采用经典的生物质燃烧排放估算方法建立亚洲2000-2009年的非农业生物质燃烧排放清单,时间分辨率为1天,空间分辨率为500米。各种污染物的年均排放量为:83(69-103)Tg(1Tg=1012g)二氧化碳,6.1(4.6-8.2)Tg一氧化碳,0.38(0.24-0.57)Tg甲烷,0.64(0.36-1.0)Tg非甲烷烃,0.085(0.074-0.10)Tg氮氧化物,0.31(0.17-0.48)Tg氨,0.030(0.024-0.037)Tg二氧化硫,0.023(0.020-0.028)Tg碳黑,0.27(0.22-0.33)Tg有机碳,2.0(1.6-2.6)Tg PM2.5和2.2(1.7-2.9)Tg PM10。燃烧排放具有明显的年际变化和季节变化,其排放峰值一般发生在2、3月和8-10月份。该清单可以为区域和全球的大气空气质量模拟提供基础数据。