Модели качества воздуха и загрязнения озоном для лесных территорий могут быть слишком упрощенными

Новое исследование влияния видового разнообразия деревьев в пологе леса на количество выделяемых им предшественников озона показывает, что современные модели атмосферной химии могут недооценивать важность видового состава и размера деревьев для загрязнения озоном. Об этом заявил ведущий автор работы Александр Брайан, научный сотрудник Северо-Восточного центра климатических наук Университета Массачусетса в Амхерсте.

Детали опубликованы в ранней онлайн-версии журнала Atmospheric Environment. По словам Брайана, модели загрязнения озоном хорошо предсказывают качество воздуха в городах, где изначально и возникла проблема. Однако при попытке применить те же модели в лесных условиях, без автомобилей и заводов, они дают сбой. Текущие модели обычно представляют лес как один доминирующий вид или смесь нескольких, что может не отражать правильный набор соединений, выделяемых деревьями.

Лесные деревья естественным образом выделяют биогенные летучие органические соединения (БЛОС) — монотерпены и изопрен. В атмосфере они соединяются с оксидом азота (NO), который в основном выделяется почвами, и образуют загрязнитель — озон. Для исследования Брайан использовал данные о соотношении видов деревьев на площадке радиусом 60 метров на биологической станции в Мичигане и измерил высоту 248 лиственных и хвойных деревьев.

Лиственные деревья, такие как осина и дуб, выделяют изопрен в зависимости от света и температуры, а большинство хвойных — монотерпены только в зависимости от температуры. Это важно, так как освещенность в лесу варьируется. Исследователи добавили данные о высоте деревьев для вертикального расслоения в свою модель и провели симуляции с двумя схемами эмиссии: однородной и неоднородной (смешанной) кроной.

Результаты показали, что при модификации моделей важно максимально реалистично учитывать, как тип листвы меняется по высоте леса. Необходимо знать количество, высоту и долю высоких деревьев, так как они получают больше всего света и имеют наибольший потенциал для эмиссии предшественников озона. Также было обнаружено, что снижение выбросов БЛОС из-за потери осины на 10% больше, когда учитывается неоднородность полога.

Брайан отмечает, что эти выводы применимы к лесам северо-востока США и Среднего Запада, где смешаны лиственные и хвойные деревья. Однако, хотя эта модель сложнее предыдущих, пока неясно, улучшает ли добавленная сложность симуляцию лесной химии. Тем не менее, теперь известно, что такие симуляции очень чувствительны к тому, как структура леса представлена в моделях.