Детали появляются в раннем выпуске онлайн журнала, Атмосферной Окружающей среды. Как Брайан объясняет, «Модели загрязнения озона действительно успевают при предсказании качества воздуха в городских районах, потому что это – то, где проблема началась. Наши атмосферные модели химии были все проверены и оптимизированы для городских исследований качества воздуха.
Но когда мы пытаемся проверить те те же самые модели в лесном режиме без автомобилей и фабрик, модели ломаются».Текущие модели обычно представляют лес как единственную доминирующую разновидность дерева или смесь некоторых, таким образом, они могут не захватить правильное соединение комплексов, выделенных от деревьев и их продуктов окисления, говорит он. «Урок от этого исследования – то, что мы, возможно, должны включать больше сложности в моделирование», говорит он.Даже с этой подсказкой о том, как модели могли бы быть улучшены, Брайан и коллеги отмечают, величина естественной эмиссии изменчивого органического соединения (VOC) все еще «очень сомнительна из-за сложности эмиссии и химии» в засаженных деревьями областях.Лесные деревья естественно испускают биогенные монотерпены VOCs и изопрен, два главных предшествующих компонента, которые объединяются в атмосфере с азотной окисью (NO), которая выделена, главным образом, почвами, чтобы сформировать озон загрязнителя.
НЕТ был когда-то найден в очень низких концентрациях в воздухе до индустриализации и деятельности человека, такой как ведущие грузовики, поезда и автомобили изменили атмосферную химию, говорит Брайан.Для этого исследования, в то время как он был докторантом Аллисон Штайнер, эксперта по взаимодействиям атмосферы биосферы в Мичиганском университете, Брайан использовал данные, собранные другими по отношению разновидностей дерева в 197-футовом (60-метровом) кругу на биологической станции университета на северном Более низком Полуострове. Он также измерил высоту 248 широколиственных и деревьев с листом иглы в кругу.
Широколиственные деревья, такие как осина и дуб выделяют изопрен как функцию света и температуры, в то время как большинство деревьев с листом иглы испускает монотерпены как функцию температуры только, указывает он. Это важно, потому что лесной свет варьируется должный заштриховать от листьев и ветвей, «таким образом, вертикальное местоположение broadleaves и листьев иглы, вероятно, имеет значение для того, сколько они испускают», объясняет он.Брайан и коллеги использовали данные о высоте дерева, чтобы добавить, что вертикальное иерархическое представление к их модели эмиссии тогда провело моделирования, используя две различных схемы эмиссии. Каждый моделировал гомогенную смесь широколиственных и деревьев с листом иглы с вертикально однородными потенциалами эмиссии.
Другой случай включает разнородный или смешанный навес с потенциалами эмиссии, которые менялись в зависимости от пропорции листвы от каждой разновидности дерева в каждом образцовом слое. Потенциалы эмиссии тогда преобразованы в ставки эмиссии тот же самый путь в обоих моделированиях, используя тот же самый ежедневный цикл света и температуры, контроль, который позволил исследователям изолировать эффект различных распределений типа листа.
Брайан говорит, «Мы нашли, что в изменении этих моделей, может быть важно представлять максимально реалистично, как тип листа изменяется всюду по высоте леса. Вы должны знать, сколько там высокие деревья, насколько высокий они и какой процент леса они представляют, потому что это деревья, которые получают самое легкое и таким образом имеют самый большой потенциал для испускания предшественников озона».
В целом, результаты «подчеркивают важность соответствующего представления сложностей лесной структуры навеса, моделируя легко-зависимую биогенную эмиссию VOC и химию», заявляют авторы.Они также моделировали гомогенный и разнородный навес с осиной и березой, удаленной, чтобы оценить воздействие разнородности навеса на прогнозах биогенной химии VOC в последних последовательных лесах.
Они нашли, что снижения эмиссии VOC от потери осины были на 10 процентов больше, когда разнородность рассмотрели.Брайан говорит, что эти результаты generalizable через Северо-восток, потому что леса там и на Среднем Западе являются так же смесью широколиственного растения и северных деревьев с листом иглы, растущих в более прохладных широтах.
Но он предостерегает, что, в то время как эта модель более сложна, чем ее предшественники, не ясно, улучшает ли добавленная сложность моделирование лесной химии. «Однако мы теперь знаем, что лесные моделирования химии очень чувствительны к тому, как лесная структура представлена в моделях», добавляет он.