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近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員王新明團隊與清華大學(xué)教授張強、加州大學(xué)爾灣分校教授亞歷克斯·岡瑟等合作，在《自然·通訊》上發(fā)表了基于GEE-MEGAN框架的新模型。該模型可在10—30米尺度實現(xiàn)近實時生物源揮發(fā)性有機物排放估算，并支持全球應(yīng)用，助力精準(zhǔn)治理城市空氣污染。

植物葉片持續(xù)釋放的生物源揮發(fā)性有機物全球排放量約為人為活動排放源的7倍多，且反應(yīng)活性更強。它們通過參與臭氧和二次有機氣溶膠的生成，深刻影響區(qū)域和全球大氣環(huán)境質(zhì)量和氣候變化，并對公眾健康構(gòu)成重大威脅。尤其在城市化與氣候變暖背景下，高溫會促進揮發(fā)性有機物排放，加劇臭氧和顆粒物污染，威脅呼吸系統(tǒng)、心血管健康及人體發(fā)育。然而，在城市、森林邊緣等人類活動強烈、景觀破碎的區(qū)域，傳統(tǒng)模型因分辨率低、參數(shù)更新滯后而偏差顯著。

新模型動態(tài)融合多源遙感與機器學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)了對葉面積指數(shù)和植物功能類型等關(guān)鍵參數(shù)的實時更新，從而支持從局地級到全球級的多尺度高精度排放估算。

經(jīng)驗證，新模型表現(xiàn)出更好精度與一致性：與全球多站點通量觀測數(shù)據(jù)比對，揮發(fā)性有機物通量的誤差降低21.6%至48.6%；葉面積指數(shù)估算也比傳統(tǒng)方法誤差降低約9%至12%。同時，新模型計算效率大幅提升，以南美地區(qū)為例，模型運行速度提高約81至102倍，數(shù)據(jù)傳輸量減少97%至99%。

新模型顯著提升了對城市和森林邊緣區(qū)域生物源揮發(fā)性有機物的估算能力。以倫敦、洛杉磯、巴黎、北京為例，新模型估算的揮發(fā)性有機物排放強度較傳統(tǒng)模型高出1.6—25倍，能夠有效識別零星綠地、行道樹與灌叢的貢獻。

這一模型能夠更精準(zhǔn)地評估生物源揮發(fā)性有機物對空氣污染的影響，并將排放估算細(xì)化至街區(qū)和社區(qū)尺度，為城市差異化管控與綠化規(guī)劃、優(yōu)化城市樹種配置、制定協(xié)同減排策略提供支持。

在人類活動頻繁的森林邊緣地區(qū)，新模型有助于揭示“氣候變暖—生物源揮發(fā)性有機物增加—臭氧與氣溶膠變化”之間的復(fù)雜反饋機制，提升氣候和空氣質(zhì)量綜合評估的可靠性。同時，該模型計算高效、使用便捷，推動高分辨率揮發(fā)性有機物估算從專業(yè)研究走向普惠應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于城市更新、熱浪應(yīng)對、生態(tài)修復(fù)評估及碳與氣溶膠協(xié)同治理等多個場景。