短命な気候変動要因とその前駆体の生物圏-大気交換を測定する

Measuring Biosphere-Atmosphere Exchange of Short-Lived Climate Forcers and Their Precursors.

• Delphine K Farmer
• Mj Riches

抄録

概要生物圏における反応性微量ガスの交換は、大気への反応性有機炭素の主要な供給源であり、オゾン（O）と二次有機エアロゾル（SOA）の形成に影響を与えている。Oとエアロゾル粒子はともに短命の気候促進剤であり、地球の放射バランスに影響を与え、その発生源と吸収源は化学的に複雑である。しかし、生物圏はまた、O、エアロゾル、およびそれらの前駆体を含む有機化合物および無機化合物の沈着源としても機能しています。湿潤沈着と乾性沈着は、大気中の微量ガスと粒子の寿命に重要な役割を果たし、その結果、地球の放射バランスに影響を与える可能性があります。最近の測定技術の進歩により、微量ガスと粒子のフラックスの新しいフィールド観測が可能になりました。最近の測定技術の進歩により、微量ガスと粒子のフラックスの新しいフィールド観測が可能になった。揮発性有機化合物（VOC）排出の葉室測定では、モノテルペンの異性体間の排出量の違いに加えて、光合成と個々のVOCの排出量の両方において、葉から葉へのばらつきと植物から植物へのばらつきがあることが明らかになっています。生物圏は、モノテルペンや他の生物起源のVOCの酸化生成物の発生源と吸収源の両方として機能している。最近、化学イオン化質量分析法の開発により、揮発性有機酸の測定が可能になりましたが、これは温度に依存する生態系の強い発生源であると同時に、キャノピー内化学からの発生源でもあります。また、キャノピー内化学は粒子のフラックスにも影響を与えているが、粒子の正味の交換は沈着が支配しているはずである。化学的に分解された粒子フラックスのフィールド観測から、森林の交換を推進する競合するプロセスが同時に存在することが明らかになった。これらの競合するプロセスを分離するために、我々はブラックカーボンを粒子沈着の不活性トレーサーとして使用している。我々の最近の測定は、大気中の粒子寿命を制御する上での湿潤沈着の重要性を示している。全体的に、新しい測定技術は、フィールドと実験室の両方での観測を可能にし、生物圏と大気の相互作用と気候プロセスへの影響の理解を向上させた。

ConspectusExchange of reactive trace gases over the biosphere is a key source of reactive organic carbon to the atmosphere and thus influences the formation of both ozone (O) and secondary organic aerosol (SOA). Both O and aerosol particles are short-lived climate forcers and impact the radiative balance of the planet, and their sources and sinks are chemically complex. However, the biosphere also acts as a deposition sink for organic and inorganic compounds, including O, aerosols, and their precursors. Wet and dry deposition provides a key lever on the lifetime of trace gases and particles in the atmosphere and thus on their potential to influence the radiative balance of the planet. The fluxes of reactive trace gases and particles are part of an atmospheric biogeochemical cycle that includes feedbacks through drought and other climate components.Recent advances in measurement techniques have enabled new field observations of trace gas and particle fluxes. Our method development has focused on the leaf, branch, and forest level, although satellite measurements coupled to modeling also provide promising new approaches to constraining trace gas fluxes. Leaf chamber measurements of volatile organic compound (VOC) emissions highlight leaf-to-leaf and plant-to-plant variability in both photosynthesis and emissions of individual VOCs, in addition to differences in emissions across different isomers of monoterpenes. Isomers obviously have different chemical properties (e.g., reaction rates with OH radicals, SOA yield) and thus hold different potentials as precursors for short-lived climate forcers.The biosphere acts as both sources and sinks of the oxidation products of monoterpenes and other biogenic VOCs. Developments in chemical ionization mass spectrometry have recently enabled measurements of volatile organic acids, which demonstrate a strong temperature-dependent ecosystem source, as well as a source from in-canopy chemistry. In-canopy chemistry also influences particle fluxes, although deposition should dominate their net exchange. Our field observations of chemically resolved particle fluxes demonstrate the simultaneous, competing processes driving forest exchange. To separate out these competing processes, we use black carbon as an inert tracer for particle deposition. Our recent measurements demonstrate the importance of wet deposition in controlling particle lifetime in the atmosphere. Overall, new measurement techniques have enabled both field and laboratory observations to improve our understanding of biosphere-atmosphere interactions and their influence on climate processes.