飞机观测显示模式少算了野火释放的CO和VOCs

论文信息

Constraining emissions of volatile organic compounds from western US wildfires with WE-CAN and FIREX-AQ airborne observations

Jin et al. Atmospheric Chemistry and Physics (2023) DOI: 10.5194/acp-23-5969-2023

WE-CAN飞机观测与三套标准模拟以及GFAS火灾排放放大3倍试验的CO垂直廓线
飞机测得的CO明显高于三套标准模拟;在GFAS敏感性试验中将火灾排放放大3倍后,模拟与观测的差距明显缩小。改编自 Jin 等(2023),CC BY 4.0。

飞机观测显示模式少算了野火释放的CO和VOCs

飞机采到的烟羽都有对应火灾记录,模式却把CO和VOCs算得太少。

野火烟雾预报,往往从卫星“看见”火开始。可知道哪里在烧,只是第一步。排放清单还要回答两个问题:烧掉了多少植被?又释放了多少一氧化碳(CO)和挥发性有机物(VOCs)?我们把两次大型飞机观测和美国西部地面站的CO记录放在一起,检验模式能不能把这些气体算准。

四个主要发现

  • 总量看起来差不多,分到每种化合物却能相差5倍。 把模式中的14类VOCs加在一起,三套清单给出的总量只相差约30%–40%。可具体到单种化合物,估算值最多相差5倍。
  • 清单找到了火,模式却把气体增量算得太低。 WE-CAN飞机采到的烟羽,都能在三套清单中找到对应的大型火灾。可模式给出的CO、丙烷、苯和甲苯火灾相关增量,只有飞机观测增量的约七分之一到三分之一。
  • 把排放放大3倍,也只解决了部分问题。 将模式中的GFAS火灾排放调到原来的3倍后,CO和多种直接排放的VOCs更接近观测,多种含氧VOCs却仍然偏低。剩余偏差可能来自遗漏的前体物排放、对二次生成过程的描述不够完整,或两者共同作用。这项试验用于诊断偏差,并不意味着所有火灾排放都应该乘以3。
  • 飞机和地面站都看到了相似的偏差。 两类观测都显示模式低估了火灾相关CO。把各类VOCs相对于CO的排放比加总后,模式中14类生物质燃烧VOCs的合计值,只有飞机实测161种VOCs合计值的约一半。这说明模式纳入的VOC种类还不够完整。

Jin, L., Permar, W., Selimovic, V., Ketcherside, D., Yokelson, R. J., Hornbrook, R. S., Apel, E. C., Ku, I.-T., Collett Jr., J. L., Sullivan, A. P., Jaffe, D. A., Pierce, J. R., Fried, A., Coggon, M. M., Gkatzelis, G. I., Warneke, C., Fischer, E. V., and Hu, L. (2023). Constraining emissions of volatile organic compounds from western US wildfires with WE-CAN and FIREX-AQ airborne observations. Atmospheric Chemistry and Physics, 23, 5969–5991. https://doi.org/10.5194/acp-23-5969-2023