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甲烷(CH4)是仅次于二氧化碳(CO2)的第二大人为温室气体,同时还会影响其他温室气体丰度,进而加剧全球变暖趋势。然而,全球平均大气CH4浓度年际变化极不规律,近年来更是呈现不断攀升趋势。现阶段对大气CH4浓度变化的原因仍未了解清楚,CH4源汇研究尚存很大局限性和不确定性。中国是全球CH4人为排放大国,同时位于CH4浓度高值区,了解并掌握中国大气CH4浓度时空分布及其驱动机制对于完善CH4源汇平衡、科学有效制定CH4减排政策、实现1.5℃温控目标、减缓区域乃至全球气候变化具有重要意义。本研究基于地面站点和卫星遥感观测的CH4浓度资料,结合区域人类活动、气象条件和自然环境要素,客观分析我国大气CH4浓度的时空变化规律,并基于EDGAR清单开展了我国CH4人为排放的时空分布格局及其对CH4浓度的驱动作用探究。本研究的主要结论如下:(1)基于中国3个大气本底站(北京上甸子站[SDZ]、台湾鹿林站[LLN]、青海瓦里关站[WLG])地面观测资料,选取全球大气本底站(美国夏威夷莫纳罗亚站[MLO])监测数据作为对比,结果表明WLG站(R=0.92,P<0.01)和LLN站(R=0.89,P<0.01)大气CH4浓度与MLO站高度相似,并于2007年之后呈现快速增长趋势;SDZ站(R=-0.01)大气CH4浓度与MLO站存在很大差异,且站点CH4浓度全年季节和月离散度波动较大,表明城市背景下大气CH4浓度的变化更加复杂。此外,各站点CH4浓度表现为SDZ站(1948.43±39.20 ppb)>WLG站(1873.17±14.29ppb)>LLN站(1846.04±24.09 ppb)>MLO站(1825.12±15.23 ppb),进一步证实中国大气CH4浓度高于全球平均水平。相对于气温和风速而言,降水量对站点CH4浓度的影响程度更高;局地人为排放对部分站点CH4浓度具有显著正向效应。(2)Sentinel-5P卫星遥感反演产品显示2018年中国大气CH4浓度具有明显的空间聚集和时间变化特征。空间上,CH4浓度范围为1779.80~1928.53 ppb,高值区集中在塔里木盆地、吐鲁番盆地、华北平原、长江中下游平原和四川盆地;低值区则分布在青藏高原和东北北部地区。不同土地利用类型中,不透水面(1875.28±13.62 ppb)和农田(1867.48±13.56 ppb)下的CH4浓度均值及稳定程度最高。山西和西藏存在CH4高浓度高波动敏感区,并推测与煤炭开采及冰川和冻土融化有关。时间上,CH4浓度季节平均值表现为秋季(1863.87±17.68 ppb)>夏季(1857.53±16.29 ppb)>冬季(1843.43±26.70 ppb)>春季(1841.09±27.15 ppb),且以中南地区夏秋季CH4浓度为最高。青藏高原作为全国低值区,其CH4浓度在夏季(1845.04±14.21 ppb)和秋季(1849.32±14.67 ppb)出现明显上升。(3)基于地理探测器模型的大气CH4浓度影响因素分析结果显示,8个驱动因子对CH4浓度空间分布的解释力为气温(0.74)>高程(0.60)>国内生产总值(0.41)>人口数量(0.35)>日照时数(0.20)>降水量(0.15)>增强型植被指数(0.13)>风速(0.08),且气温和高程的交互作用对CH4浓度空间分布的解释力最强(0.82),与上述因子引发的CH4源汇变化有关,而社会经济因素对我国东北及西部地区CH4浓度空间分布的解释力最弱。(4)1970~2018年中国CH4人为排放具有明显的时空演变规律。年际变化上,大致分为4个阶段,即缓慢增长的低值阶段(0.69%)(1970~2001年)、高速增长的中值阶段(3.18%)(2002~2010年)、缓慢增长的高值阶段(0.73%)(2011~2014年)、缓慢下降的高值阶段(-0.67%)(2015~2018年)。空间分布上,以黑河—腾冲线为界,呈现出东高西低的分布格局,且CH4人为排放重心已由湖北省转移至河南省境内。长期趋势上,我国大部分地区CH4人为排放呈上升状态,兼具正向持续性,上升和下降幅度最大区域分别为华北平原和东南地区。从CH4浓度对人为排放的响应上看,东部地区具有明显高排放高浓度特征,青藏高原和东北北部地区具有明显低排放低浓度特征,而新疆三大盆地(塔里木、准格尔和吐鲁番盆地)则表现出低排放高浓度的异常现象,存在油气系统CH4排放被低估的可能。2018年中国CH4人为排放总量达6448.10万吨,其中能源活动排放占有很大比重(40.77%),其次是农业活动排放(34.75%),最后是废弃物处理排放(24.48%)。