利用卫星监测中国水稻主产区的甲烷排放
编号:396 访问权限:仅限参会人 更新:2025-03-27 20:58:55 浏览:46次 口头报告

报告开始:2025年04月19日 09:00(Asia/Shanghai)

报告时间:10min

所在会场:[S2-4;S2-7;S2-11] 专题2.4 多尺度大气化学数值模拟和资料同化 / 专题2.7 甲烷温室气体的排放量化和大气物理化学过程 / 专题2.11 对流层臭氧与大气光化学污染 [S2-4] 专题2.4 多尺度大气化学数值模拟和资料同化

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摘要
Rice cultivation is one of the major anthropogenic methane sources in China and globally. However, accurately quantifying regional rice methane emissions is often challenging due to highly heterogeneous emission fluxes and limited measurement data. This study attempts to address this issue by quantifying regional methane emissions from rice cultivation with a high-resolution inversion of satellite methane observations from the Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI). We apply the method to the largest rice-producing province (Heilongjiang) in China for 2021. Our satellite-based estimation finds a rice methane emission of 0.85 (0.69 – 1.03) Tg a−1 from the province, or an average emission factor of 22.0 (17.8 – 26.6) g m−2 a−1 when normalized by rice paddy areas. The satellite-based analysis reveals a 2 to 4 times lower bias in widely used global and national inventories, which lack up-to-date regional information. The inversion reduces the uncertainty of regional rice emissions by 73% relative to bottom-up estimates based on field flux measurements. The satellite inversion also shows that the highest rice methane emissions occur in June during the tillering stage of rice, decreasing towards ripening, indicating that the predominant water management practice in the region involves drainage and intermittent flooding after initial flooding. Process-based modeling further suggests that this practice can lead to a reduction of methane emissions by more than 50% compared to continuous flooding rice paddies and natural wetlands.

水稻是中国乃至全球最主要的人为甲烷排放源之一,然而由于排放通量的高度时空异质性且观测数据稀缺,区域水稻甲烷排放的准确量化面临极大挑战。本研究基于TROPOMI卫星甲烷观测数据,构建高分辨率反演模型对水稻种植区域的甲烷排放进行量化,从而有效解决这一难题。我们将该方法应用到2021年中国最大水稻生产省份——黑龙江,发现该省的水稻甲烷排放量为0.85 (0.69–1.03) Tg a−1,经种植面积标准化后的平均排放因子为22.0 (17.8–26.6) g m−2 a−1。基于卫星观测的反演分析揭示,广泛使用的全球和国家排放清单存在2–4倍低估,这与清单缺乏最新的区域信息相关;相较于基于稻田实地通量观测作为排放因子的“自下而上”估算,反演方法可将区域水稻排放的不确定性降低73%。卫星反演结果还显示,水稻甲烷排放的峰值出现在6月水稻分蘖期,随后排放逐渐减少,印证该地区主要的水管理方法为初期淹水后实施排水晒田和间歇灌溉。基于过程模型结果进一步验证,与连续灌溉的稻田和自然湿地相比,该管理方式可减少50%以上的甲烷排放。
关键词
甲烷排放,水稻,反演模型,卫星观测,中国东北
报告人
梁若思
博士生 西湖大学

稿件作者
梁若思 西湖大学
张羽中 西湖大学
胡祺雯 中山大学
李婷婷 中国科学院大气物理研究所
李施华 中山大学
袁文平 北京大学
徐佳路 北京师范大学珠海分校
赵瑜佳 西湖大学
张佩璇 西湖大学
陈维 西湖大学
庄明浩 中国农业大学
沈国锋 北京大学
陈子冲 香港科技大学(广州)
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  • 会议日期

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    2025

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    2025

  • 04月10日 2025

    初稿截稿日期

  • 04月20日 2025

    注册截止日期

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中国科学院大气物理研究所
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