中国森林火灾大气污染物排放的时空变化特征

温暖干燥的气候条件有利于森林火灾的发生。森林植被燃烧导致大量颗粒物和微量气体的排放，对空气质量恶化和人类健康产生重要影响。目前，对中国森林火灾排放的研究大多集中在特定区域，且时间分辨率相对较粗。近期大气环境研究中心博士研究生宋荣利用自然环境的交互式火灾和排放算法（INFERNO），结合当地燃料负荷数据、特定源排放因子和高分辨率土地覆盖数据，编制了中国2020年森林火灾排放清单，并在省级层面对森林燃烧排放的变化进行了分析。该成果以“Spatial andtemporal variation of air pollutant emissions from forest fires in China”为题发表于AtmosphericEnvironment期刊。

研究发现，我国森林火灾呈聚集分布，主要分布在西南和东南林区，与MODIS观测结果相一致。2020年中国森林燃烧排放的CO₂、CO、CH₄、NO_x、SO₂、PM_2.5、OC 和 BC的总量分别为 3.06×10⁴、1.87×10³、96.92、34.95、13.84、208、116.03 和9.95 Gg (表1)。高排放主要集中在云南、四川、广东和湖南，其森林燃烧排放的各种污染物的总贡献超过60%。中等排放主要分布在黑龙江、吉林、福建、江西、广西、浙江和陕西，占总排放量的32%。重庆、安徽和河南排放水平相对较低，仅占森林火灾污染物排放总量的0.7% (图1)。

表1 2020年中国森林火灾排放大气污染物的区域/省级情况 (单位: Gg).

 

图1 2020年中国不同季节森林火灾排放CO₂、CO、CH₄ 和PM_2.5的空间分布（2020年单位: g m^-2 yr^-1; 季节单位: g m^-2 season^-1).

 

中国森林火灾主要集中在春、冬季，排放高峰期为1-4月，期间污染物排放总量占70%，而5-12月的林火排放量相对较少 (图2)。因此，加强和有效控制我国1至4月的森林火灾，对改善区域空气质量具有重要意义。由于不同地区森林燃烧活动和气候条件的差异，月排放量因地区而异。西南和华南地区的林火排放量在夏季最少，这主要是由于这些区域夏季降水较多，导致森林火灾活动较少，而东北、西北和华北地区的排放量在冬季达到最少。华南、西南、华东和华中地区森林火灾污染物排放主要集中在1-4月，而东北、西北和华北地区主要集中在3、4、5、8月。因此，各地区应根据自身的历史资料和条件，来采取相应的措施控制森林火灾的发生。

 

图2 2020年中国七大地理区域森林火灾各污染物排放的月度分布.

 

本研究中的火灾排放模块可与气象模式和空气质量模式耦合，以估计火灾的发生和在线计算污染物排放。森林火灾排放清单可满足实时空气质量预报和区域气候建模的要求。此外，它还可为空气污染控制和碳中和政策制定提供基础数据。

 

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119156