关于地球生物圈对空气质量影响的新见解

由明尼苏达大学研究人员团队领导的一项新研究提供了对影响地球大气的最重要化学物质之一的全球卫星首次测量结果。

异戊二烯是一种天然的碳氢化合物，每年由植物和树木排放到大气中，大约每年5000亿公斤。异戊二烯具有化学反应性，一旦进入大气，它就会与人为污染相结合，对空气质量产生不利影响。异戊二烯还会与大气中的主要氧化剂(称为OH自由基)发生反应，因此会降低大气净化自身污染物和温室气体的能力。

科学家们使用大气模型来预测当前和未来的大气成分和空气质量，并诊断大气清除温室气体和空气污染物的能力。但是由于稀疏的地面测量，异戊二烯的排放速率非常不确定，科学家还不确定异戊二烯在多大程度上抑制或维持大气中OH自由基的作用。

现在，研究人员已经开发出了有史以来首次来自太空的异戊二烯全球测量方法。研究人员利用跨轨红外测深仪(CrIS)卫星传感器的观测结果，开发了一种检索方法，该方法使用机器学习来确定世界不同地区的异戊二烯大气浓度。他们将这些测量结果与大气建模相结合，以测试当前对全球异戊二烯排放以及异戊二烯如何影响大气氧化的科学理解。这项研究将于9月9日星期三在《自然》杂志上发表。

密西根大学土壤，水和气候系的教授迪伦·米勒说：“异戊二烯是全球大气化学最重要的推动力之一。” “这些卫星测量结果使人们对地球生物圈和大气层如何相互作用有了新的认识。”

通过将CrIS异戊二烯测量值与其他卫星数据相结合，研究人员首次能够估计异戊二烯源区域上来自太空的OH的丰度。这些观察结果支持了最近基于实验室和理论的发现：异戊二烯的排放确实降低了大气中的OH，但强度不如最初所认为的那么强。结果，即使存在天然异戊二烯排放物，大气也保持了清除其自身污染的显着能力。将这些测量结果与其他基于天基的数据相结合，将为研究OH随时间的变化打开新的大门。

这项研究为多年研究，研究了季节间的异戊二烯变化及其对全球大气的影响奠定了基础。来自这些新卫星测量的信息也可以用于改善当前的大气模型，以更准确地预测不断变化的气候中的空气质量为目标。

研究人员发现：

异戊二烯的卫星测量结果显示，亚马逊地区的模型被高估了。这些差距表明强烈需要更好地了解热带异戊二烯和其他反应性化学物质的排放。

在南部非洲，CrIS的测量值揭示了一个主要的异戊二烯热点，而自下而上的预测却没有。这表明有必要在这个研究不足的地区进一步研究异戊二烯的来源。

“这些新的卫星测量结果表明，尽管我们对异戊二烯化学的理解越来越好，但我们仍需了解很多异戊二烯排放量在地球不同生态系统中的变化情况，”土壤，水利部研究员Kelley Wells说。和M的食品，农业与自然资源科学学院的气候。

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