基于卫星遥感和GIS技术的西双版纳地区BVOC异戊二烯排放研究

Xishuangbanna in southern China is one of the high BVOC isoprene emission areas in the world. In situ measurements with differential optical absorption spectroscopy (DOAS) are used to address formaldehyde(HCHO) emission in the area. Space-borne formaldehyde column measurements from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) and Global Ozone Monitoring Experiment(GOME) from 2003 to 2012 are also presented to address spatial distribution of isoprene emission in Xishuangbanna. This research presents a geographic information systems(GIS) model to relate BVOC isoprene emission to environmental drivers such as light intensity, temperature, landscape factor and foliar density. Data and techniques have recently become available which can permit new improved estimates of isoprene emissions over Xishuangbanna. The techniques are based on Guenther et al.'s(1993,1999)model. Isoprene emission results from MEGAN（Model of Emissionsof Gases and Aerosols from Nature）with the same inputs are carried out to compare with the GIS model results. City planners and environmental authorities may use the derived models for estimating isoprene emission, transportation, and the potential impact on air quality over the region.

西双版纳是我国唯一保存的一块热带雨林区,森林面积占全州总面积的70%以上，作为全球BVOC排放的高值区之一，目前对该区域的研究主要集中在植物释放合成BVOC的生理生态基础以及控制BVOC释放速率的主要因素及机理两个方面。本研究将通过地面观测建立基于DOAS技术的区域甲醛浓度排放清单，利用卫星遥感甲醛数据反演地面异戊二烯排放浓度，并对该地区2003~2012 年间异戊二烯排放浓度的空间格局变化进行分析。基于Guenther等提出的计算异戊二烯排放速率模型的基础上，首次在该区域利用GIS技术分别将光照、温度、叶生物量密度等作为影响因素图层进行建模，计算异戊二烯排放速率，并估算该地区全年的排放量。本研究旨在利用GIS技术建立一种新的异戊二烯排放速率和总量的计算方法，并结合该地区人口、土地利用、经济林种植等数据综合分析异戊二烯的排放变化原因，也为进一步探讨该地区植被对大气环境的贡献提供重要依据。

本课题通过对异戊二烯的重要示踪产物甲醛的地面在线观测和卫星资料对比分析，并结合地形资料、植被分布、生物质燃烧、人口分布等数据综合分析了西双版纳地区甲醛排放的空间分布及其影响因素。并利用GIS技术将光和有效辐射、温度、叶生物量密度等作为影响因素图层进行建模，初步计算了异戊二烯的排放速率，为该地区植被对大气环境的贡献提供了重要依据。课题主要研究成果如下：.（1）通过近2年的甲醛地面观测，很好地验证了卫星数据在该地区的准确性并完成了相应的误差分析工作，为下一步利用近十年的卫星数据资料分析该地区的甲醛排放空间分布奠定了基础。.（2）利用2006年-2015年的OMI甲醛数据分析了西双版纳地区的排放情况，结果显示该地区的甲醛浓度近10年间变化不大，且主要受到植物排放的影响，在每年的3,4月份甲醛浓度出现成倍的增长，主要是由于生物质燃烧的影响，并伴随有远距离传输的影响。.（3）在空间分布方面，原始森林的BVOC排放影响明显高于该地区占土地面积约20%的人工橡胶林的排放影响，且主要分布在勐海县和勐腊县，而人口密度较高的景洪县反而位于甲醛浓度的低值区，进一步说明了西双版纳地区的甲醛浓度主要受到植物排放BVOC的影响。.（4）基于Guenther等提出的计算异戊二烯排放速率模型的基础上，利用GIS技术将光照、温度、叶生物量密度等作为影响因素图层进行建模，初步计算了异戊二烯的排放量。