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PM2.5与农业有何生态联系


随着工业化和城市化的迅速发展,大气气溶胶含量显著增加,大气气溶胶的这种变化对生态环境特别是农业生产的影响,也逐渐引起人们的关注。那么,气溶胶浓度增加会对作物生产产生哪些影响呢?
  大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系。大气气溶胶的产生过程复杂,种类繁多,根据成分来源主要分为人为源气溶胶(硫酸盐类、氮化物类、氟化物类、黑碳类和金属粉尘)和自然源气溶胶(火山灰和沙尘类)。大气气溶胶的自然来源主要是海洋、土壤和生物圈以及火山等,人为来源主要是化学燃料的燃烧、工农业生产等。
  工业革命以来,人类活动不断地向大气排放大量有害气体和颗粒,其中包括像二氧化硫和氮氧化合物等。它们不仅自身直接污染大气,还会在大气中通过非均相化学反应逐渐转化成硫酸盐和硝酸盐粒子,形成危害更为严重的二次气溶胶。来自自然源的气溶胶如沙尘,也由于土地利用的变化而发生着改变。王春乙说,研究表明,过去几十年里,人类活动排放的硫化物的全球平均值(约90%在北半球)要比自然排放量高1.5~3.6倍,在北半球一些工业发达地区,人类活动的排放量高出自然排放量的10倍还多。二氧化硫排放在西欧和北美近几年虽已得到一定的控制,但在世界其他地区的排放仍迅速增长,而亚洲是二氧化硫排放量增长最快的地区。
  王春乙说,我国的气溶胶类型以硫酸盐型气溶胶为主,其次是烟尘和沙尘气溶胶。这主要是因为作为全球最大的发展中国家,在我国的能源结构中,煤的使用多年来一直高居首位(约占70%)。我国二氧化硫排放量的增长一方面使酸雨污染加重,区域扩大,另一方面使大气中硫酸盐气溶胶增加,辐射强迫作用增强,最终影响气候和生态环境。
  由于气溶胶的气候效应和环境问题,气溶胶已成为国际学术界的热点研究问题之一。近几年,国外逐步有人开始在气溶胶的气候效应基础上,探索气溶胶对植被的可能影响。对于气溶胶增长较快的我国来说这不仅是一个科学问题,更是一个急需解答的现实问题。
  王春乙介绍说,早在20世纪70年代就有专家指出,大气气溶胶的辐射强迫效应在全球或区域尺度上可能减缓温室气体带来的影响,气溶胶导致的辐射量减少也必然会影响农作物的生长。大气气溶胶一般通过改变光合有效辐射(photosyntheticallyactiveradiation,PAR)的数量和质量或气候因素(温度、降水、直接改变PAR)等来影响植物的生长发育,即大气中的气溶胶粒子吸收、散射太阳辐射,使地面接收太阳辐射减少,导致植物PAR随之减少,造成农作物生长发育受到影响。有的研究估计,在我国气溶胶浓度极高的地区烟尘可降低农作物产量达30%之多。
  王春乙和他的研究小组,利用模型模拟分析当AOD(大气气溶胶光学厚度)分别取不同数值时作物光合有效辐射的变化,结果表明,随着大气气溶胶光学厚度的逐渐增大,作物的光合有效辐射量随之减少。随着大气中气溶胶光学厚度的增加,玉米、冬小麦及水稻的产量均呈下降趋势。当在不同区域AOD分别取其典型值时,对于东北区域,当AOD为0.25时,晚熟和早熟玉米产量比气溶胶不存在时分别降低18%和20%;对于华北区域,当AOD为0.45时,冬小麦产量比气溶胶不存在时分别降低12%;对于南方区域,当AOD为0.78时,晚稻和早稻产量比气溶胶不存在时分别降低17%和21%。王春乙指出,由于学科发展的限制,这种模拟结果存在一定的不确定性,在一定程度上夸大了气溶胶对农作物影响的负效应。

谁知道怎么在http://aeronet.gsfc.nasa.gov/网中查询气溶胶光学厚度和水汽含量


在ENVI中对可见光数据进行FLAASH大气校正时,结果中可以获得当时水汽柱为2.9224CM,依据气压和绝对湿度的关系,从NASA 官网上输入影像中心经纬度获得温度数据,得到当时大气水汽含量为1.97G/CM2。根据此时的水汽含量,得到 LANDSAT8两个热红外通道的大气通过率分别为0.83和0.74。
上面的数据只是举例子,这回你懂了没有
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