北极地区热融湖塘甲烷排放特征及影响因素

北极地区显著升温导致多年冻土快速退化,进而发育形成大量热融湖塘,是温室气体排放热点。通过对1992—2023年2月北极热融湖塘甲烷(CH_(4))研究结果的整合梳理,本研究系统揭示了北极地区热融湖塘CH_(4)排放特征、热融湖塘的CH_(4)循环过程以及微生物机制。结果显示:北极地区CH_(4)年平均排放通量约为(7.78±19.60)g CH_(4)·m^(-2)·a^(-1),不同区域存在显著差异,高排放区出现在东西伯利亚和阿拉斯加地区[(23.40±26.50)g CH_(4)·m^(-2)·a^(-1);(11.00±26.40)g CH_(4)·m^(-2)·a^(-1)]。冒泡排放是北极热融湖塘CH_(4)排放的主导途径,年排放通量约为(13.80±28.60)g CH_(4)·m^(-2)·a^(-1),占比可达52.02%。湖塘沉积物类型对热融湖塘CH_(4)排放具有重要影响,叶叨码冻土区的排放为(17.90±32.90)g CH_(4)·m^(-2)·a^(-1),是非叶叨码冻土区的3.24倍。同时,泥炭地热融湖塘CH_(4)的主要排放途径及变化存在一定的不确定性,其对气温升高的响应可能略不同于其他湖泊,对气候变化具有高度敏感性。热融湖塘扩张与排水的变化趋势以及CH_(4)产生过程与氧化过程对热融湖塘的CH_(4)排放潜力同样具有重要影响。目前,北极地区热融湖塘CH_(4)排放的系观测仍然存在诸多空白,尤其缺乏多种排放途径的联合观测,对CH_(4)微生物过程认识不足。该研究能够进一步加深对北极地区热融湖塘排放特征及具体排放机制的认识,为评估该地区热融湖塘CH_(4)排放潜力及其对气候变化的影响提供科学参考。

AMAP评估报告解读:短寿命气候强迫因子特征及其对北极气候变化的影响

基于北极理事会北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布的“短寿命气候强迫因子(SLCFs)对北极气候、空气质量和人类健康的影响”科学评估报告,本文系统解读了黑碳(BC)、甲烷(CH_(4))、臭氧(O3)与硫酸盐(SO_(4)^(2-))气溶胶等短寿命气候强迫因子特征及其对北极气候变化的影响。报告指出:BC、O3和CH_(4)共同促进了北极地区的快速变暖,而SO_(4)^(2-)气溶胶对北极气候变化具有致冷效应,由此减缓了由CO_(2)和SLCFs导致的部分增暖效应。全球人为源CH_(4)排放量以及北极大气中的CH_(4)含量持续增加,苔原退化、泥炭地融化、森林火灾频发等导致北极地区BC和有机碳气溶胶排放日益增多,气候变暖进一步导致更大范围且更加频繁的森林火灾和冻土退化,对BC与CH_(4)等释放以及气候效应形成正反馈。因此,SLCFs减排将有利于北极地区生态环境的健康可持续发展。本文同时讨论了北极地区SLCFs评估的不确定性以及未来的研究展望。

基于随机森林算法的中国西南地区林火发生预测模型构建及驱动因子

林火直接破坏森林资源,改变森林的结构与功能,影响局地甚至全球气候状况并威胁人类生命和财产安全,在气候变暖背景下林火将更加频发,因此开展林火预测/预报研究至关重要。利用MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)的温度异常/火产品(MOD14A1)获取逐日林火数据,分析了2001—2018年中国西南地区林火时空分布特征;采用随机森林算法,综合考虑气象、地形、可燃物状况及植被等林火驱动因子,构建了中国西南地区干、湿季林火发生预测模型,系统分析了西南地区干湿季林火发生的主要驱动因子。结果表明:(1)中国西南地区林火主要集中分布于云南大部、四川西南部及贵州南部地区,并呈集聚分布特征;林火多发于干季,占林火发生总次数的96.5%,年林火发生次数呈阶段性变化特征,2001—2014年呈现显著增加趋势,随后表现为不显著减少趋势;(2)构建的干、湿季林火发生预测模型能较准确地模拟林火发生状况:训练期模型准确率分别处于82.94%—83.99%与85.12%—90.31%之间,AUC(Area Under Curve)值分别处于0.908—0.914与0.922—0.965之间;测试期模型准确率分别为79.73%和83.27%,AUC值分别为0.886和0.855;(3)海拔是西南地区林火发生最关键的限制因子,林火多集中于中海拔区,而在低海拔和高海拔地区林火不易发生,这与人类活动密切相关。当日的气象条件是干季林火发生次重要的驱动因子,可燃物的温湿度状况则是湿季林火发生次重要的驱动因子。FWI系统指标(Fire Weather Index)在西南地区有较好的适用性且对于区域干湿季林火发生均有重要的影响,因此在西南地区林火预测/预报工作中有必要引入FWI系统指标。