摘要
澳大利亚东南部在2019-2020年夏季经历了密集和地理范围广泛的野火1,2.大火向大气中释放了大量的二氧化碳3..然而,现有的基于火灾清单的排放估算是不确定的4,并为此事件最多变化四倍。在这里,我们借助卫星对一氧化碳的观测来限制排放估计5,一个解析贝叶斯反演6观察排放的二氧化碳和一氧化碳之间的比例7.我们估计从2019年11月到2020年1月二氧化碳排放量为715太克(517-867)。这是五种不同火灾清单估算值的两倍多8,9,10,11,12这与基于这次火灾事件的自下而上自举分析的估计大致一致13.尽管火灾经常发生在澳大利亚北部的热带稀树草原上,但最近发生的火灾在规模和强度上都非常大,烧毁了东南部异常大面积的桉树林13.火灾部分是由气候变化引起的14,15这使得更好的约束排放估算尤为重要。这是因为大气中二氧化碳的积累可能越来越依赖于火灾驱动的气候-碳反馈,正如这次事件所强调的那样16.
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数据可用性
TROPOMI CO的测量方法可从https://s5phub.copernicus.eu.基于gfed4的火灾排放可以从https://www.geo.vu.nl/~gwerf/GFED/GFED4/.基于gps的火灾排放可以从https://apps.ecmwf.int/datasets/data/cams-gfas/.基于qfed的火灾排放可以从https://portal.nccs.nasa.gov/datashare/iesa/aerosol/emissions/QFED/v2.5r1/0.1/QFED/.基于feer的火灾排放可以从https://feer.gsfc.nasa.gov/data/emissions/.基于finn的火灾排放可以从https://www.acom.ucar.edu/Data/fire/.前期和后期排放和CO浓度可从https://doi.org/10.5281/zenodo.4692417.
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参考文献
鲍曼,d.m.等人。野火:澳大利亚需要国家监测机构。自然584, 188-191(2020)。
澳大利亚政府2019年年度气候声明。http://www.bom.gov.au/climate/current/annual/aus/2019/(最后访问时间为2021年7月23日)(2019)。
澳大利亚政府2020年技术更新。估算澳大利亚温带森林森林火灾的温室气体排放:重点关注2019-20年。https://www.industry.gov.au/sites/default/files/2020-04/estimating-greenhouse-gas-emissions-from-bushfires-in-australias-temperate-forests-focus-on-2019-20.pdf(最后访问时间为2021年7月23日)(2020)。
Pan, x等。六个全球生物质燃烧排放数据集:相互比较和在一个全球气溶胶模型中的应用。大气压。化学。理论物理.20., 969-994(2020)。
Veefkind, J. P.等。欧空局Sentinel-5前体上的TROPOMI: GMES任务,用于对气候、空气质量和臭氧层应用的大气成分进行全球观测。遥感,环境.120, 70-83(2012)。
Tarantola,。模型参数估计的逆问题理论与方法(Soc。工业上。达成。数学。,Philadelphia, PA, 2005).
Guerette >。et al。澳大利亚温带森林火灾的微量气体排放:排放因子和对改进燃烧效率的依赖。大气压。化学。理论物理.18, 3717-3735(2018)。
Van der Werf, G. R.等。1997-2016年全球火灾排放估计。地球系统。科学。数据9, 697-720(2017)。
Wiedinmyer, C.等。来自NCAR (FINN)的火灾清单:一个用于估计露天燃烧排放的高分辨率全球模型。Geosci。模型开发.4, 625-641(2011)。
凯泽,J. W.等。基于观测火辐射功率的全球火同化系统估算生物质燃烧排放。Biogeosciences9, 527-554(2012)。
Darmenov, A. & da Silva, A.快速火灾排放数据集(QFED): 2.1、2.2和2.4版本的文档。NASA全球建模和同化办公室https://gmao.gsfc.nasa.gov/pubs/docs/Darmenov796.pdf(最后访问时间为2021年7月23日)(2015)。
Ichoku, C. & Ellison, L.使用卫星火灾辐射功率测量的全球自上而下烟雾气溶胶排放估计。大气压。化学。理论物理.14, 6643-6667(2014)。
鲍曼,d.m.j.s.,等。澳大利亚森林、特大火灾和碳储量减少的风险。植物细胞环境.44, 347-355(2021)。
Van Oldenborgh, G. J.等。澳大利亚森林火灾风险归因于人为气候变化。危险地球系统。Sci.21, 941-960(2021)。
亚伯兰,N. J.等人。气候变化和多变性与澳大利亚东南部大型和极端森林火灾的联系。Commun。地球环境.2, 8(2021)。
舒克拉,P. R.等人(编)。在气候变化与土地:IPCC关于气候变化、荒漠化、土地退化、可持续土地管理、粮食安全和陆地生态系统温室气体通量的特别报告(eds Shukla, p.r. et al.)(在新闻界)。
Andreae, M. O. & Merlet, P.生物质燃烧产生的微量气体和气溶胶的排放。水珠。Biogeochem。周期15, 955-966(2001)。
Van Leeuwen, t.t.等人。生物质燃烧燃料消耗率:现场测量数据库。Biogeosciences11, 7305-7329(2014)。
塞勒,W. & Crutzen, P. J.生物质燃烧对生物圈和大气之间碳总通量和净通量的估计。爬。改变2, 207-247(1980)。
伍斯特,m.j.等人。生物质燃烧定量研究的火辐射能:BIRD实验卫星的推导及与MODIS火灾产品的比较遥感,环境.86, 83-107(2003)。
全球火灾排放数据库4.1版:1997年至今每月和每日。https://www.geo.vu.nl/~gwerf/GFED/GFED4/Readme.pdf(最后访问时间为2021年7月23日)
Yin, Y.等。赤道亚洲火灾碳排放的变异性及其对El Niño的非线性敏感性。地球物理学。卷.43, 10472-10479(2016)。
Huijnen, V.等。2015年东南亚海域的火灾碳排放量是自1997年以来最大的。科学。代表.6, 26886(2016)。
海曼,等人。2015年印度尼西亚火灾的二氧化碳排放量由卫星来源的大气二氧化碳浓度估算。地球物理学。卷.44, 1537-1544(2017)。
Lohberger, S.等。利用Sentinel-1对印度尼西亚2015年火灾影响地区的空间评估和估算碳排放量。水珠。改变生物.24, 644-654(2018)。
Nechita-Banda, N.等人。利用CO卫星数据监测2015年印尼火灾的排放。菲尔。反式。r . Soc。Lond。B373, 20170307(2018)。
施耐辛,O.等人。从太空观察到的2018年11月严重的加州野火:一氧化碳的角度。大气压。化学。理论物理20., 3317-3332(2020)。
Van der Velde, i.r.等人。利用CO和NO在空间上观测生物质燃烧的燃烧效率2由对流层监测仪(TROPOMI)监测。大气压。化学。理论物理.21, 597-616(2021)。
在一张图中总结模型性能的多个方面。j .地球物理学。Res.106, 7183-7192(2001)。
韦恩,A.等人。管理澳大利亚南部野火产生的烟雾并规定燃烧。Dev Env。Sci.8, 535-550(2008)。
赤城,S. K.等。用于大气模式的开放式和家用生物质燃烧的排放因子。大气压。化学。理论物理.11, 4039-4072(2011)。
约克森,R. J.等人。通过机载傅里叶变换红外光谱测量北卡罗来纳州生物质火灾中甲醛、乙酸、甲醇和其他痕量气体的排放。j .地球物理学。Res.104(d23), 30109-30125(1999)。
霍顿,R. A. & Nassikas, A. A. 1850-2015年全球和区域土地利用和土地覆盖碳通量变化。水珠。Biogeochem。周期31, 456-472(2017)。
卢卡斯,C.等。澳大利亚东南部的森林大火天气:近期趋势和预计的气候变化影响.技术报告(丛林火灾CRC和CSIRO海洋和大气研究,墨尔本,澳大利亚,2007年)。
克拉克,H.等。来自全球气候模式的澳大利亚东部未来火灾天气的区域特征。Int。J.荒野大火20., 550-562(2011)。
马修斯等人。桉林的气候变化、燃料和火灾行为。水珠。改变生物.18, 3212-3223(2012)。
蒙泰安,等人。石化有限公司2世界各国排放:2018年报告.(欧盟委员会JRC科学政策报告,2018年)。
赫斯特,d.f.等。澳大利亚生物质燃烧产生的痕量气体排放,见:生物质燃烧与全球变化.(列文编,j.s.)(麻省理工学院出版社,1996)。
劳森,S. J.等。塔斯马尼亚格里姆角海洋空气中生物质燃烧排放的微量气体和颗粒。大气压。化学。理论物理.15, 13393-13411(2015)。
Paton-Walsh, C.等人。使用开径傅里叶变换红外光谱测量澳大利亚植被火灾的新发射因子。第1部分。方法与澳大利亚温带森林火灾。大气压。化学。理论物理.14, 11313-11333(2014)。
Rea, G.等。2013年10月新南威尔士州大火对澳大利亚东部地区空气质量的影响。大气压。环境.131, 150-163(2016)。
Reisen, F.等人。桉树林燃烧和阴燃燃烧PM2.5排放因子的地面实地测量j .地球物理学。Res.123, 8301-8314(2018)。
确认
我们感谢实现TROPOMI仪器的团队,该仪器由空客防务公司和荷兰空间局、荷兰皇家气象研究所(KNMI)、SRON荷兰空间研究所和荷兰应用科学研究组织(TNO)合作组成,由荷兰空间局(NSO)和欧洲空间局(ESA)委托。“哨兵-5前体”是欧盟哥白尼计划的一部分,这里使用了2019年和2020年的哥白尼哨兵数据。WRF模型计算是在SURF合作社的支持下,在荷兰国家电子基础设施上进行的。我们还要感谢在网上可用的火灾排放数据集上工作的大型科学家和技术人员团队。G.R.v.d.W.和I.R.v.d.V.得到了荷兰科学研究组织(NWO;VICI研究计划016.160.324)。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
I.R.v.d.V.分析了数据,设计并运行了模型模拟,并撰写了论文。G.R.v.d.W, S.H.和I.A.对手稿提供了科学建议和详细的评论。j.d.m., t.b., T.A.v.K.和P.T.对手稿和TROPOMI产品提供了额外的评论。J.L.和T.B.开发了TROPOMI CO产品。R.v.H、T.A.v.K、P.T.和R.H.对TROPOMI短波红外(SWIR)校准有贡献。J.P.V.是TROPOMI仪器的主要研究员。
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关于本文
引用本文
van der Velde, i.r., van der Werf, g.r., Houweling, S。et al。庞大的公司2受卫星限制,2019-2020年澳大利亚火灾的释放量。自然597, 366-369(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-03712-y
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DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03712-y
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