阿根廷巴塔哥尼亚野火烟雾扩散模型与卫星观测的对比评估及其对空气质量的影响研究

本研究针对南美巴塔哥尼亚地区特大野火事件，通过APIFLAME排放模型、WRF气象模型和CHIMERE化学传输模型的多系统耦合，首次量化了不同烟雾喷射高度（2500/5000米）对NO2 和气溶胶光学厚度（AOD）的差异化影响。结果显示，标准配置能较好再现羽流时空演变，而5000米喷射方案使AOD偏差最低（28.8%），为南半球野火污染远程传输机制研究提供了关键数据支撑。

　　

野火正成为全球气候变化背景下日益严峻的环境挑战。2018年阿根廷巴塔哥尼亚的夏季野火烧毁超过100万公顷土地，释放出巨量CO、NO_x
、VOCs和PM_2.5
，其排放量甚至超过该国全年交通与炼油厂的总和。这类事件不仅造成即时生态灾难，更通过大气污染物远程传输威胁人类健康——已有研究证实野火PM_2.5
与心肺疾病住院率显著相关。然而，南半球尤其缺乏针对野火烟雾三维扩散过程的精准模拟系统，这极大限制了区域空气质量预警能力。

为解决这一科学难题，阿根廷国家航天活动委员会（CONAE）的María Fernanda García Ferreyra团队在《Environmental Pollution》发表重要研究。该工作创新性地构建了APIFLAME-WRF-CHIMERE多模型耦合系统，首次评估了不同烟雾喷射高度对污染物扩散的影响，并利用NASA的MAIAC/MODIS和KNMI的QA4ECV/OMI卫星数据进行验证。

研究采用三大关键技术：1) APIFLAME动态火灾排放模型计算每小时生物质燃烧排放；2) WRF-ARW v3.8.1气象模型提供3km高分辨率气象场；3) CHIMERE v2017化学传输模型模拟污染物三维传输，特别测试了标准羽流上升模型与固定喷射高度（2500/5000米）的差异。验证数据来自2018年1-3月巴塔哥尼亚野火期间的卫星观测。

【Modeling system】
通过耦合APIFLAME、EDGAR人为排放清单、WRF和CHIMERE模型，建立了从排放源到大气传输的全链条模拟体系。其中APIFLAME基于MODIS火点数据计算燃烧面积与排放因子，WRF提供边界层参数化方案，CHIMERE则采用CBM-Z化学机制处理气相化学过程。

【Case study】
针对2017-2018年夏季巴塔哥尼亚特大野火事件的分析显示，火灾排放的CO和NMVOCs远超常规排放源，其中NO_x
排放达阿根廷全年交通排放的1.5倍。卫星观测到AOD值异常升高区域与火点位置高度吻合。

【Conclusions】
研究得出三大关键结论：1) 标准配置（含羽流上升模型）最能准确再现烟雾时空演变，其NO₂
柱浓度与卫星数据相关性ρ>0.69；2) 5000米固定喷射高度方案表现最优，使AOD偏差降至28.8%，较2500米方案降低18个百分点；3) 应用卫星平均核函数后，模型与OMI的NO₂
数据偏差缩窄至-10.38%~3.93%。

该研究首次证实喷射高度对南美野火污染物模拟的决定性影响，为CONAE空气质量预警系统升级提供理论依据。作者特别指出，未来需整合更新的VIIRS火点数据，并开发适用于南美草原生态系统的排放因子库。这项成果不仅填补了南半球野火污染研究的空白，更为全球气候变化背景下极端火灾事件的应急响应树立了技术范式。