近日，中國科學技術大學地球和空間科學學院和火災科學重點實驗室雙聘教授李銳團隊與香港科學技術大學顧達薩教授合作，利用微波植被指數(shù)EDVI對中國地區(qū)植被排放異戊二烯過程進行了數(shù)值模擬，成果證明了EDVI指示植被含水量對模擬結果的優(yōu)化。相關研究成果以“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專業(yè)畢業(yè)博士生張宇翔（現(xiàn)在北京大學工作）。

異戊二烯（Isoprene）是大氣中最重要的揮發(fā)性有機物 (VOCs) 之一，對二次有機氣溶膠、臭氧的生成具有關鍵作用，其氧化產物甲醛也是重要大氣污染物。異戊二烯的自然來源主要是植被排放。

植被排放異戊二烯過程受到光照、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水分脅迫進行約束，但在大區(qū)域監(jiān)測該變量難度很大、往往會引起額外的模擬誤差。而且，土壤濕度的變化無法準確反映植被內部含水量的變化。因此，采用新的變量對植被排放受到的水分脅迫進行估計顯得十分必要。

課題組自主研發(fā)的星載被動微波植被指數(shù)EDVI被廣泛應用于陸地生態(tài)碳、水通量研究，具有監(jiān)測植被含水量變化的能力。基于EDVI這一植被指數(shù)產品，該研究設計了新的水分脅迫因子（EDVI水分脅迫因子，簡：EDVI因子）引入Model of Emission of Gases and Aerosols from Nature (MEGAN) 排放模型，同時使用光學植被指數(shù)NDVI和EVI進行實驗對照，設計了6組模擬實驗（無水分脅迫，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)星遙感觀測約束的異戊二烯排放數(shù)據(jù)進行了對比。結果表明，各個模擬和衛(wèi)星觀測結果都具有較好的時空一致性（空間相關性>0.8，時間相關性>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果更接近于衛(wèi)星觀測結果，模擬的絕對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的時間相關性（約0.05）；而在云貴高原和長江三角洲等地，EDVI因子可以顯著提高模擬和觀測的時間相關性（大于0.1）。總體上看，在中國東南部，通過結合EDVI水分脅迫因子，模型能更準確地模擬異戊二烯的時空變化特征，體現(xiàn)了微波植被指數(shù)EDVI對植被含水量隨時間變化的準確指征及對植被排放的影響。

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，進而影響整個大氣環(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)域植被排放的準確估計提供了新思路和方法，有助于更好地對大氣環(huán)境進行評估。該研究受到國家重點研發(fā)計劃課題、中國自然科學基金重點項目、中國自然科學基金-貝爾蒙特論壇國際合作項目、江蘇省氣候變化創(chuàng)新合作中心項目等的支持。

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