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2019年全球生物質燃燒CO2排放研究

文章來源:參考網 | 發布日期:2020-04-24 | 作者: | 點擊次數:

摘 要:生物質燃燒源長久以來一直是溫室氣體的重要排放源,這些排放顯著影響生態系統生產力、全球大氣化學和氣候變化,對人類健康和環境構成威脅。本文采用GFEDv4公布的火災排放數據集,估算了2019年全球生物質燃燒排放的CO2總量高達783Pg,并分析了時空變化情況,三個主要排放地區是非洲南部、南美洲中部和南亞東南亞地區,在7月至9月出現年內排放高峰值。

關鍵詞:生物質燃燒;GFEDv4;時空變化

1 緒論

生物質是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源,全球14%左右的能源需求來自生物質能源。森林、濕地與草原火災和季節性的大范圍農業廢棄物露天焚燒,向大氣中注入大量溫室氣體(例如,CO2,CH4和N2O),對生態系統生產力、全球大氣化學和氣候變化產生重大影響。生物質燃燒排放的溫室氣體通過吸收地表向大氣傳遞的熱輻射,影響地氣系統熱輻射的收支平衡導致地表變暖,引發土壤沙漠化和冰川退縮等嚴重的負面影響。CO2作為在大氣中存在壽命最長的溫室氣體(可長達150年左右),占全部溫室氣體的27%,同時其濃度的增加對增強溫室效應的貢獻約為65%,微小的濃度變化都會產生很強的溫室作用,因此生物質燃燒CO2排放量的估算就顯得尤為重要。全球火災排放數據庫(Global Fire Emissions Database,GFED)是目前不同類型火災的污染氣體排放量估算數據精準、應用廣泛與權威的數據集,有助于我們獲得生物質燃燒CO2排放的時空變化情況。這對于探索全球火災對大氣的污染以及為制定和實施綠色可持續發展政策具有重要意義和參考價值,提供了數據支持。

2 數據來源與方法

本文使用了2019年1月至12月GFEDv4全球火災排放數據,獲得了全球的包括森林、濕地與草地火災以及農業廢棄物焚燒所導致大氣CO2排放量的時空分布。該數據集提供了從1997年7月至今的每月燃燒面積和每月排放量,空間分辨率為0.25°×0.25°,可獲得碳(C)、干物質(DM)和二氧化碳(CO2)等其他排放數據。此版本4數據集中的火災面積采用了Giglio等人[1]研究的一種基于主動火的MODIS傳感器燃燒區映射算法,所有地區的燃燒面積都精確到10%以內,“小型”火災的燃燒區域是基于Randerson等人[2]和van der Werf等人[3]更新的燃燒區域地圖外的主動火災探測。我們利用Matlab軟件提取燃燒面積和干物質排放數據,基于GFEDv4官方公布的排放因子估算CO2的排放量,從而得到2019年全球生物質燃燒CO2總排放量圖,如下:

3 全球CO2排放時空變化

3.1 全球CO2排放空間分布

根據數據結果得出2019年全球生物質燃燒所導致的CO2排放總量高達7.83Pg。從圖1可以看出,全球各地區由于人口密度不同、生物質存儲量以及氣候條件的差異,生物質燃燒CO2排放量存在明顯的空間差異。其中,南非、南美洲中部地區以及南亞東南亞地區CO2排放量較高,這些都是植被火災比較嚴重的地區。其中,非洲南部是熱帶大草原地區,常年存在面積較大的持續性草原火災;南美洲大部分地區屬于熱帶雨林氣候,森林面積占全洲總面積的50%以上,近年來亞馬遜地區森林砍伐現象嚴重,至2019年已經有1330平方英里的雨林消失,降雨量也在持續減少,火災使得雨林變得越來越干燥,由此惡性循環;南亞東南亞經歷了快速砍伐森林和油棕種植園的泥炭地燃燒等,是一個易受火災影響的地區,尤其是印度尼西亞泥炭地燃燒,雖然燃燒面積小,但其燃燒深入地底可達10-20m,且具有大量的生物質沉積物。

3.2 全球CO2排放年內變化

從圖2中可見7-9月為高峰期,最高值在8月可達129Pg。這期間的排放量貢獻來源于非洲南部的持續性草原火災從6月份開始逐漸蔓延并擴大。其次,2019年南美洲部分地區在7月進入旱季后,亞馬遜雨林發生了嚴重火災,7月、8月巴西森林著火點累計達76720處,較2018年同期上漲85%,2019年8月較7月同期激增175%,亞馬遜地區森林大火持續燃燒了16天。盡管生物質燃燒會造成嚴重的全球問題,生物質燃燒事件對區域大氣環境的影響往往因重視程度不夠而低估。

4 結論

本文采用GFEDv4公布的火災排放數據集獲得的2019年全球生物質燃燒CO2排放時空分布,結果表明,南非、南美洲中部地區和南亞東南亞地區CO2排放量偏高,2019年年內高峰值在7-9月,主要原因是南美洲亞馬遜熱帶雨林發生持續時間長的大型森林火災。近年來生物質燃燒向大氣中排放CO2所引發的溫室效應愈發顯著,因此,了解和掌握生物質燃燒CO2排放的時空變化情況,對減少溫室氣體排放、火災控制政策以及改善局部地區空氣質量狀況有重要意義。

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