ORCHIDEE 和 MEGAN 模型中的全球生源性挥发性有机化合物排放及其对关键参数的敏感性

摘要。在全球植被模型 ORCHIDEE（Organizing Carbon and Hydrology in Dynamic EcosystEm）中开发了新版本的生源性挥发性有机化合物（BVOCs）排放方案，其中包括扩展的生物源排放化合物清单、更新的排放因子（EFs）、几乎所有化合物对光的依赖性以及多层辐射方案。在 2000–2009 年期间，使用该模型，我们估计全球年均排放量为：异戊二烯 465 Tg C yr−1、单萜 107.5 Tg C yr−1、甲醇 38 Tg C yr−1、丙酮 25 Tg C yr−1 以及倍半萜 24 Tg C yr−1。模型结果与最先进的排放预算进行了比较，表明 ORCHIDEE 的排放量在已发表估算的范围内。将 ORCHIDEE 的 BVOC 排放量与自然气体和气溶胶排放模型（MEGAN）的估算值进行了对比，该模型在生源性排放和大气化学界被广泛使用。我们的结果表明，这两个模型的全球排放预算总体上吻合良好。与 MEGAN 估算相比，ORCHIDEE 的排放量中异戊二烯高 8 %、甲醇低 8 %、丙酮高 17 %、单萜高 18 %、倍半萜高 39 %。在区域尺度上，ORCHIDEE 和 MEGAN 之间最大的差异突出表现在北温带地区的异戊二烯（ORCHIDEE 排放量高出 21 Tg C yr−1），以及北部和南部热带地区的单萜（ORCHIDEE 分别高出 4.4 和 10.2 Tg C yr−1）。两个模型之间的地理差异主要与不同的 EF 和植物功能型（PFT）分布有关，而季节周期的差异主要由叶面积指数（LAI）的差异驱动。对两个模型都进行了敏感性测试，以探讨对 LAI 和光依赖比例（LDF）等关键变量或参数的响应。ORCHIDEE 和 MEGAN 的排放受到 LAI 变化的不同影响，其响应高度取决于所考虑的化合物。将 LAI 缩放 0.5 和 1.5 倍时，ORCHIDEE 的全球异戊二烯排放变化分别为 −21 和 +8 %，MEGAN 为 −15 和 +7 %；ORCHIDEE 的全球单萜排放变化分别为 −43 和 +40 %，MEGAN 为 −11 和 +3 %。通过使用 MODIS LAI 强迫 ORCHIDEE 进行进一步的敏感性测试，证实了 ORCHIDEE 排放模块对 LAI 变化的高度敏感性。我们发现 MEGAN 对 LDF 参数的变化比 ORCHIDEE 更敏感。我们的结果强调了进一步探索 BVOC 排放估算变异性的重要性和必要性，以及利用模型研究所估算不确定性的潜力。