由明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究提供了對(duì)影響地球大氣的最重要化學(xué)物質(zhì)之一的全球衛(wèi)星首次測(cè)量結(jié)果。

異戊二烯是一種天然的碳?xì)浠衔?，每年由植物和?shù)木排放到大氣中，大約每年5000億公斤。異戊二烯具有化學(xué)反應(yīng)性，一旦進(jìn)入大氣，它就會(huì)與人為污染相結(jié)合，對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。異戊二烯還會(huì)與大氣中的主要氧化劑(稱為OH自由基)發(fā)生反應(yīng)，因此會(huì)降低大氣凈化自身污染物和溫室氣體的能力。

科學(xué)家們使用大氣模型來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前和未來(lái)的大氣成分和空氣質(zhì)量，并診斷大氣清除溫室氣體和空氣污染物的能力。但是由于稀疏的地面測(cè)量，異戊二烯的排放速率非常不確定，科學(xué)家還不確定異戊二烯在多大程度上抑制或維持大氣中OH自由基的作用。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了有史以來(lái)首次來(lái)自太空的異戊二烯全球測(cè)量方法。研究人員利用跨軌紅外測(cè)深儀(CrIS)衛(wèi)星傳感器的觀測(cè)結(jié)果，開(kāi)發(fā)了一種檢索方法，該方法使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)確定世界不同地區(qū)的異戊二烯大氣濃度。他們將這些測(cè)量結(jié)果與大氣建模相結(jié)合，以測(cè)試當(dāng)前對(duì)全球異戊二烯排放以及異戊二烯如何影響大氣氧化的科學(xué)理解。這項(xiàng)研究將于9月9日星期三在《自然》雜志上發(fā)表。

密西根大學(xué)土壤，水和氣候系的教授迪倫·米勒說(shuō)：“異戊二烯是全球大氣化學(xué)最重要的推動(dòng)力之一。” “這些衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果使人們對(duì)地球生物圈和大氣層如何相互作用有了新的認(rèn)識(shí)。”

通過(guò)將CrIS異戊二烯測(cè)量值與其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)相結(jié)合，研究人員首次能夠估計(jì)異戊二烯源區(qū)域上來(lái)自太空的OH的豐度。這些觀察結(jié)果支持了最近基于實(shí)驗(yàn)室和理論的發(fā)現(xiàn)：異戊二烯的排放確實(shí)降低了大氣中的OH，但強(qiáng)度不如最初所認(rèn)為的那么強(qiáng)。結(jié)果，即使存在天然異戊二烯排放物，大氣也保持了清除其自身污染的顯著能力。將這些測(cè)量結(jié)果與其他基于天基的數(shù)據(jù)相結(jié)合，將為研究OH隨時(shí)間的變化打開(kāi)新的大門。

這項(xiàng)研究為多年研究，研究了季節(jié)間的異戊二烯變化及其對(duì)全球大氣的影響奠定了基礎(chǔ)。來(lái)自這些新衛(wèi)星測(cè)量的信息也可以用于改善當(dāng)前的大氣模型，以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)不斷變化的氣候中的空氣質(zhì)量為目標(biāo)。

研究人員發(fā)現(xiàn)：

異戊二烯的衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果顯示，亞馬遜地區(qū)的模型被高估了。這些差距表明強(qiáng)烈需要更好地了解熱帶異戊二烯和其他反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)的排放。

在南部非洲，CrIS的測(cè)量值揭示了一個(gè)主要的異戊二烯熱點(diǎn)，而自下而上的預(yù)測(cè)卻沒(méi)有。這表明有必要在這個(gè)研究不足的地區(qū)進(jìn)一步研究異戊二烯的來(lái)源。

“這些新的衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果表明，盡管我們對(duì)異戊二烯化學(xué)的理解越來(lái)越好，但我們?nèi)孕枇私夂芏喈愇於┡欧帕吭诘厍虿煌鷳B(tài)系統(tǒng)中的變化情況，”土壤，水利部研究員Kelley Wells說(shuō)。和M的食品，農(nóng)業(yè)與自然資源科學(xué)學(xué)院的氣候。