摘要
大气氨通过其在形成颗粒物方面的重要作用，影响空气质量，并对人类健康和预期寿命产生影响1，2．环境中过量的氨也会导致生态系统的酸化和富营养化3.，4，5以及气候变化6．人为排放在自然排放中占主导地位，主要来自农业、家庭和工业活动7．然而，在不同的空间尺度上，氨预算总额和特定来源的排放归属仍然高度不确定7，8，9．在这里，我们使用从IASI近十年的每日卫星观测中获得的高分辨率大气氨地图，对世界氨排放热点进行了识别、分类和量化。我们报告了248个直径小于50公里的热点，除了一个可以追溯到自然源的热点外，我们将它们与单一点源或农业和工业点源集群联系在一起。最先进的EDGAR发射清单10大多数情况下与较大区域的卫星产生的排放通量在三倍以内一致。然而，它并不能充分代表我们所确定的大多数点源，并且至少将其中三分之二的排放低估了一个数量级。特别是工业排放者经常被发现移位或失踪。我们的研究结果表明，有必要全面重新审视人为氨源的排放清单，并考虑这些源随时间的快速演变。这将有助于更好地评估大气氨的健康和环境影响，并实施适当的氮管理战略。
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数据可用性
北半球3.地图可在NetCDF和KMZ格式。后一个文件包括识别的热点和源区域，并在补充信息．该增刊还收录了28幅热点插图。NH的NetCDF文件3.地图和重新分析的IASI NH3.数据集(ANNI-NH3.方法中描述的-v2.1R-I)可从PANGAEA存储库(https://doi.org/10.1594/PANGAEA.894736）;IASI NH的最新版本3.数据集可从AERIS数据基础设施(http://iasi.aeris-data.fr)．北半球3.IASI的产品也将由EUMETCast在EUMETSAT大气监测卫星应用设施(AC-SAF;http://ac-saf.eumetsat.int)。
参考文献
Lelieveld, J.， Evans, J. S, Fnais, M.， Giannadaki, D. & Pozzer, a .全球范围内室外空气污染源对过早死亡的贡献。自然525， 367-371(2015)。
鲍尔，S. E.， Tsigaridis, K. & Miller, R.世界粮食种植造成的显著大气气溶胶污染。地球物理学。卷．43， 5394-5400(2016)。
加洛韦，J.等。氮级联。生物科学53， 341-356(2003)。
Bobbink, R.等人。氮沉积对陆生植物多样性影响的全球评估:综合。生态。:．20.， 30-59(2010)。
佩尔，H. W.，加德纳，W. S.，麦卡锡，M. J.，佩尔斯，B. L. &威廉，S. W.藻华:值得注意的氮。科学346， 175(2014)。
辛德尔，D. T.等。改进气候强迫对排放的归因。科学326， 716-718(2009)。
萨顿，m.a.等。朝着氨排放和沉积的气候依赖范式。菲尔。反式。r . Soc。B368， 20130166(2013)。
张敏，李杰，李志刚，张瑞文。大气排放中活性氮的研究。大气压。化学。理论物理．9， 7657-7677(2009)。
Behera, S.， Sharma, M.， Aneja, V. & Balasubramanian, R.大气中的氨:关于排放源、大气化学和陆地物体沉积的综述。环绕。科学。Pollut。Int >．20.， 8092-8131(2013)。
全球大气研究排放数据库(EDGAR)，发布版本4.3.1http://edgar.jrc.ec.europa.eu/overview.php?v=431(2016)。
黄，等。中国高分辨率氨排放清单。水珠。Biogeochem。周期26， gb1030(2012)。
孟，W.等。利用来自住宅和交通部门的新数据，改进燃烧和工业源的全球高分辨率氨排放清单。环绕。科学。抛光工艺．51， 2821-2829(2017)。
克拉利斯，L.，克莱博，C.，丹德纳，F.，赫特曼斯，D. &科赫尔，P.-F.。全球氨分布由红外卫星观测得到。Nat。Geosci．2， 479-483(2009)。
谢泼德，m.w.等。TES氨回收策略和氨的空间和季节变化的全球观测。大气压。化学。理论物理．11， 10743-10763(2011)。
云顿等人。大气氨的全球分布、时间序列和误差特征3.)来自IASI卫星观测。大气压。化学。理论物理．14， 2905-2922(2014)。
谢泼德，M. W. & Cady-Pereira, K. E.交叉跟踪红外探测器(CrIS)对流层氨的卫星观测。大气压。量。科技．8， 1323-1336(2015)。
华纳，J. X.等。从太空探测到世界主要农业地区大气中氨含量增加。地球物理学。卷．44， 2875-2884(2017)。
街道，d.g.等。卫星回收的排放估计:当前能力的审查。大气压。环境．77， 1011-1042(2013)。
朱，L.等。利用TES遥感观测和GEOS-Chem伴随模型约束美国氨排放。j .地球物理学。研究大气压．118， 3355-3368(2013)。
云顿等人。评价4年大气氨(NH3.)，利用IASI卫星观测和lotos - euro模式的结果。j .地球物理学。研究大气压．119， 9549-9566(2014)。
Whitburn, S.等人。一种灵活而鲁棒的神经网络isi - nh3.检索算法。j .地球物理学。研究大气压．121， 6581-6599(2016)。
IFDC。全球工厂氨容量清单．报告没有。ifdc - fsr -10 (ifdc, 2016)。
全球合成气数据库www.globalsyngas.org(2018)。
Yasar, S, Orhan, H. & Erensayin, C.研究土耳其Basmakci县鸡蛋农场的营养和生产特征。世界幼禽。科学。J．59， 249-259(2003)。
西奥博尔德，m.r.等人。纳米比亚克洛斯角，海狗栖息地的氨排放。地球物理学。卷．33， l03812(2006)。
Riddick, S.等人。依赖环境的海鸟氨排放的高时间分辨率建模:鸟粪模型的描述和测试。大气压。环境．161， 48-60(2017)。
Uematsu, M.等。三宅岛火山爆发引起的北太平洋西部初级生产力的增强。地球物理学。卷．31， l06106(2004)。
Clerbaux等。使用热红外IASI/MetOp测深仪监测大气成分。大气压。化学。理论物理．9， 6041-6054(2009)。
Clarisse, L.等人。氨的卫星监测:圣华金河谷的案例研究。j .地球物理学。Res．115， d13302(2010)。
云顿等人。IASI NH版本23.神经网络检索算法:近实时和再分析数据集。大气压。量。科技．10， 4905-4914(2017)。
Walker, J. C.， Dudhia, A. & Carboni, E.使用MetOp红外大气探测干涉仪证明了一种检测痕量物种的有效方法。大气压。量。科技．4， 1567-1580(2011)。
Dee, D. P.等。era -中期再分析:数据同化系统的配置和性能。Q. J. R. meteol。Soc．137， 553-597(2011)。
奥古斯特等人。IASI在Metop-A上:在轨道运行五年后进行2级操作回收。匡特。光谱学。Radiat。为我国．113， 1340-1371(2012)。
云顿等人。对氨的验证(NH3.)来自IASI卫星的测量结果。大气压。量。科技．8， 1575-1591(2015)。
Dammers, E.等人。isi - nh的评价3.地面傅里叶变换红外光谱测量。大气压。化学。理论物理．16， 10351-10368(2016)。
Warner J. X.， Wei Z.， Strow, L. L.， Dickerson, R. R. & Nowak, J. B. 13年AIRS测量记录中全球对流层氨分布。大气压。化学。理论物理．16， 5467-5479(2016)。
维尼格，m.o.等人。OMI对流层NO的验证2在美国宇航局戈达德太空飞行中心使用直太阳模式布鲁尔测量柱密度。j .地球物理学。Res．113， d16s45(2008)。
菲奥列托夫，V. E.，麦克林登，C. A.，克罗特科夫，N.，莫兰，M. D.和杨，K. SO估计2使用OMI检索排放。地球物理学。卷．38， l21811(2011)。
陆，Z.， Streets, d.g .， de Foy, B. & Krotkov, N. A.臭氧监测仪器对SO年际增加的观测22005年至2012年期间印度燃煤电厂的排放。环绕。科学。抛光工艺．47， 13993-14000(2013)。
Pommier, M.， McLinden, C. A. & Deeter, M.基于太空观测的特大城市CO排放的相对变化。地球物理学。卷．40， 3766-3771(2013)。
朱，L.等。德克萨斯州东部高活性挥发性有机化合物的人为排放，从HCHO柱的卫星(OMI)测量的过采样推断。环绕。卷．9， 114004(2014)。
de Foy, B.， Lu, Z.， Streets, D. G.， Lamsal, L. N. & Duncan, B. nx来自OMI NO的排放和寿命2卫星的检索。大气压。环境．116， 1-11(2015)。
菲奥列托夫，V. E.，麦克林登，C. A.，克罗特科夫，N.和李2来自OMI估算的点源。地球物理学。卷．42， 1969-1976(2015)。
克罗特科夫，n.a.等人。区域SO的Aura OMI观测2也没有22005 - 2015年污染变化。大气压。化学。理论物理．16， 4605-4629(2016)。
麦克林登，C. A.等。全球空气污染中缺失二氧化硫来源的天基探测。Nat。Geosci．9， 496-500(2016)。
马苏因，A.;布鲁内尔，P.;AAPP文档，科学描述附件，AAPP导航．报告没有。nwpsaff - mf - ud -005 (eumetsat, 2011)。
Giglio, L.， Schroeder, W. & Justice, C. O.收集了6种MODIS主动火灾探测算法和消防产品。遥感，环境．178， 31-41(2016)。
Whitburn, S.等人。热带生物质燃烧地区的氨排放:卫星衍生排放与自下而上的火灾清单之间的比较。大气压。环境．121， 42-54(2015)。
Whitburn, S.等人。2015年厄尔尼诺期间印尼泥炭火灾的氨排放量翻了一番Niño。地球物理学。卷．43， 11007-11014(2016)。
布维，M. &巴西西，R.意大利地热发电厂电力对环境的影响。j .干净。刺激．66， 301-308(2014)。
王，S.等。大气氨及其对上海区域空气质量的影响科学。代表．5， 15842(2015)。
罗伊，s.m.等人。估算来自人为非农业来源的氨排放．最终报告草案(美国环境保护署，2004)。
他们，N.等。火山,所以2来自卫星数据的通量:利用OMI、GOME-2、IASI和MODIS进行的调查。大气压。化学。理论物理．13， 5945-5968(2013)。
雅各布，d。J。大气化学概论(普林斯顿大学出版社，普林斯顿，1999)。
朱，L.等。氨双向交换和牲畜日变化方案的全球评价。大气压。化学。理论物理．15， 12823-12843(2015)。
de Foy, B.， Wilkins, J. L.， Lu, Z.， Streets, d.g. & Duncan, B. N.基于卫星数据估算地表排放和化学物质寿命方法的模型评估。大气压。环境．98， 66-77(2014)。
克里帕，等人。四十年来欧洲空气质量的改善:区域政策-产业与全球影响的相互作用。大气压。化学。理论物理．16， 3825-3841(2016)。
确认
IASI是欧洲气象卫星利用组织(EUMETSAT)和法国国家空间研究中心(CNES，法国)的联合任务。比利时的研究由F.R.S.-FNRS和比利时国家科学、技术和文化事务联邦办公室(Prodex安排IASI.FLOW)资助。L.C.是比利时frs - fnrs的研究助理(Chercheur Qualifié)。中国中心感谢CNES的科学合作和财政支持。我们感谢宗德罗先生的讨论和阿斯托雷卡先生在确定某些热点方面的协助。我们非常感谢荷兰组织(TNO)在报告中提出的不确定性分析中使用的lotos - euro数据补充信息．
审核人信息
自然感谢F. Boersma和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
M.V.D.和L.C.首次获得了NH的超分辨图谱3.并对资料来源进行识别、分类、量化，撰写稿件，制作图表。l.c.， M.V.D, S.W.和j.h.l。负责检索算法的开发和IASI NH3.数据集。D.H.负责开发正向模型。C.C.和p.f.对结果的文本和解释做出了贡献，并监督了研究。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1源区域和热点位置。
全球九年NH3.具有已识别热点的平均值(以分子/平方厘米为单位)、其相关通量估估值(黑圈)和源区域(白色矩形)。共指出248个热点地区和178个源头地区(见补充信息详情)。还提供了正文中讨论的热点的位置和名称。最大的平均NH3.在印度河流域(巴基斯坦)发现了一个柱，值为1.1 × 1017分子厘米−2．
扩展数据图2卫星足迹平均。
IASI/Metop-A早晨NH两天(2016年7月20日和21日)的例子3.在波河流域的观测(以分子每平方厘米为单位)。IASI的椭圆足迹在0.01°× 0.01°高分辨率网格上平均，并按其足迹面积的倒数加权。地图数据来自谷歌地球和陆地卫星/哥白尼。
扩展数据图3尼罗河三角洲和河谷的分类和过采样平均值。
右图显示了过采样平均值(在0.01°× 0.01°网格上;最大值3.1 × 1016分子厘米−2）;左面板显示了传统的分箱平均值(在0.25°× 0.25°网格上;最大值为2.2 × 1016分子厘米−2) IASI/Metop-A上午NH3.2008年至2016年的观测结果(以每平方厘米分子为单位;12 × 12公里2在最低点);看到方法获取详细信息。分辨率的提高允许识别苏伊士湾北部的两个点源，Ain Sukhna(1)和Al-Adabiya(2)，这是不能用更传统的网格方法单独挑选出来的。
扩展数据图4 IASI NH3.年度分布。
每年北半球3.几个热点地区的地图(以每平方厘米分子为单位):(从上到下)Marvdasht(伊朗)，Ferghana(乌兹别克斯坦)，Torreón(墨西哥)，Secunda(南非)，Nicaro(古巴;图中蓝色。4)、巴考(罗马尼亚;图中的橙色。4)、上拉兰区(秘鲁;图中的绿色。4)、安州(朝鲜;紫色的无花果。4)和五彩湾(中国;图中黄色。4)．由于数据可用性降低，2008年和2009年的分布更加嘈杂方法)．在Landsat-5(2008-2009年)、-7(2010-2012年)和-8(2013-2016年)图像(底部面板)中可以看到五彩湾工业点源。地图数据来自谷歌地球和陆地卫星/哥白尼。
补充信息
补充信息
该文件包含:热点插图-为论文中提到的28个热点(其位置在图SI1中指明)中的每个提供了详细的六面板图;NH3.寿命表列出了文献中报道的氨寿命估计值;对不同因素(数据采样、垂直廓线、日变率-图SI2 -和背景校正-图SI3 -)的不确定度分析，这些因素对基于卫星的NH的总体不确定度有贡献3.排放估算(表SI2和图SI4)和补充参考文献。
补充数据
氨热点和区域目录-确定，分类和量化nhh3.热点和源区域。对于热点，文件包括纬度(LAT，北纬)、经度(LON，东纬)、名称、省或州、国家、来源、基于卫星的排放通量(IASI, kg/s)、工业EDGAR排放通量(EDGAR IND, kg/s)、农业EDGAR排放通量(EDGAR AGR, kg/s)、考虑区域(area, km)2)和以卫星为基础的每公顷和每年排放通量(IASI，公斤/公顷/年);对于源区域，该文件包括纬度限制(最小LAT和最大LAT，北纬)、经度限制(最小LON和最大LON，东纬)、名称、省或州、国家、源、基于卫星的排放通量(IASI, kg/s)、EDGAR总排放通量(EDGAR, kg/s)、区域面积(area, km)2)和以卫星为基础的每公顷和每年排放通量(IASI，公斤/公顷/年)。
补充数据
氨图和目录(KMZ)。IASI NH全球9年平均值3.KMZ格式的超精细分辨率(0.01°×0.01°)卫星观测。该地图已饱和到2∙1016molec /厘米2．“IASI_NH3_9yr_AM_2e16_KMZ.zip”文件包括一个可以在谷歌Earth中直接打开的KMZ文件(一旦未压缩)，由NH .zip文件组成3.图、已识别的热点(工业-NH3_hotspots_ind−、农业- NH3_hotspots_agr−、自然- NH3_hotspots_nat−和未确定- NH3_hotspots_nd−)和源区域(NH3_regions)。
权利和权限
关于本文
引用本文
M.云顿，L.克拉丽斯，S.惠特本。et al。工农业氨点源暴露。自然564， 99-103(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0747-1
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-018-0747-1
关键字
- 红外大气探测干涉仪
- 全球大气研究排放数据库(EDGAR)
- 排放通量
- 排放清单
- 山毛榉岛
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