气溶胶的环境效应对植被总初级生产力的影响

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气溶胶环境效应可以影响植物饱和水汽压(Vapour pressure deficit,VPD),从而影响植被气孔导度,进而影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程。然而现阶段的气溶胶环境效应对植被的影响存在缺乏系统性等弊端。本研究利用WRF-chem模式,以欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的再分析数据作为驱动数据,中国多分辨率排放清单共享平台人为源排放数据作为人为源排放数据,以华北平原作为研究区,研究时间为2016年4月上半月,设置一组对比试验,分别模拟有无人为源排放源影响下的环境,并以来自中国环境监测总站的全国空气质量数据验证PM2.5和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的地面集成数据库(ISD)站点数据验证气温,再探究气溶胶对环境因素的影响。本研究将有无气溶胶环境下的环境因素带入到植被光合作用模型(Vegetation Photosynthesis Model,VPM)模型中获得两者环境下的总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)。本文主要研究结果如下:(1)气溶胶导致研究区内大部分时段平均气温下降,小部分时段因吸热气溶胶原因导致平均气温轻微上升。由于PM2.5浓度与辐射的关系,模拟结果一天会出现两次降温高峰,分别在早晨7:00和傍晚17:00左右出现。(2)从区域尺度分析,气溶胶模拟结果出现两个高值区域分别是北面的燕山山脉和西面的太行山脉沿线。其原因为山体阻挡作用和山体疏导作用。气溶胶环境效应与气溶胶的关系,受下行辐射与气溶胶种类影响,导致气温不能随PM2.5浓度同步变化,在一些区域出现气温升高的现象。(3)受气溶胶影响,白天平均气温均有所下降,下降范围为0.350%—2.667%。其环境效应导致2016年4月6日(UTM)整个研究区平均GPP下降0.03%—2.55%。(4)从区域尺度分析,虽然气溶胶环境效应(气温)总体以降温为主,但存在区域性增温,导致部分地区GPP最高增加超过5%,但其地区本身GPP却小于1gC*m-2*day-1,其变化绝对值很小。GPP绝对值减少的地区位于山东,江苏,河南和安徽四省交界处减少为0.05gC*m-2*day-1—0.2gC*m-2*day-1,苏北地区绝对值增加为0.05gC*m-2*day-1—0.1gC*m-2*day-1。(5)2016年4月6日,气溶胶环境效应对不同植物影响不同,其影响最大的是农作物。农作物占地453900km2,占总植被面积的59.28%,其GPP减少1.45%,占总GPP减少中的92.97%。
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