강수량 추세는 건조 환원 질소 침착의 기여도를 증가시킵니다.

Apr 30, 2023

npj 기후 및 대기 과학 6권, 기사 번호: 62(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

전 세계적으로 산화질소 배출이 평준화됨에 따라 감소된 질소(NHx = NH3 + NH4+)의 대기 퇴적은 점차 중요해지고 있으며, 특히 건식 퇴적은 식물 성장에 큰 위협이 됩니다. 중국에서 측정된 습한 NHx의 역사적 퇴적 데이터와 중국에서 모델링된 건조 NHx의 조합은 1980년 이후로 건성 NHx 퇴적이 실질적으로 증가해 왔다는 것을 암시합니다(4.50% yr−1, p<0.05). 여기에서 화학 수송 모델(WRF-EMEP) 결과는 다음과 같습니다. 이는 NH3 배출의 변화가 지배적인 요인이 아니라 건조 NHx 퇴적의 지속적 증가 추세를 초래하는 반면, 기후 변화로 인한 강수 패턴의 추세는 약한 비와 더 빈번한 연속 강우 현상(2회 연속 비오는 날 이상)을 나타냅니다. 건식 NHx 침착의 증가에 기여합니다. 이는 RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따라 중국에서 2030~2100년 기간 동안 각각 0.12% 및 0.23% yr−1(p < 0.05)의 비율로 NHx 침적을 습식에서 건식 형태로 계속 이동시킬 것입니다. 북미와 유럽에 대한 추가 분석에서는 강수 패턴을 ~30%에서 ~35%로 변경함으로써 건조 NHx 퇴적 기여도가 지속적으로 증가하는 중국과 유사한 결과를 보여줍니다. 따라서 우리의 연구 결과는 강수량 패턴의 변화가 북반구에서 NHx 퇴적을 습윤 형태에서 건식 형태로 이동시키는 데 점점 더 많은 영향을 미친다는 사실을 밝히고 총 NHx 퇴적 기반 제어 전략에서 보다 엄격한 NH3 배출 제어로 전환해야 할 필요성을 강조합니다. 잠재적인 부정적인 생태학적 영향을 완화하기 위해 건식 NHx 퇴적을 목표로 합니다.

전 세계 질소 순환의 중요한 구성 요소인 질소 퇴적은 전 세계적으로 지난 100년 동안 2배 증가했으며1, 중국에서는 1980년부터 2010년까지2 60% 증가했습니다. 이는 농업의 급속한 확장 및 화석 연료 연소 증가와 관련된 반응성 질소 배출의 결과입니다3 . 이러한 반응성 질소 종에는 환원된(NHx = NH3 + NH4+) 화합물과 산화된(NOy = NOx(NO + NO2) + 산화 생성물) 화합물이 포함됩니다. NOx 배출이 지속적으로 감소함에 따라 NHx 퇴적은 점점 더 중요해지고 있으며, 그 기여도는 현재 미국과 유럽에서 전체 질소 퇴적의 60~85%에 달합니다4,5,6. 강화된 NHx 퇴적은 질소가 제한된 지역에서 작물 생산과 식물 성장에 유리한 반면, 과도한 NHx 퇴적은 NOy 퇴적에 비해 전 세계 생물 다양성 손실 및 부영양화를 비롯한 질소에 민감한 생태계에 더 큰 피해를 유발합니다8.

대기 중 NHx 제거는 건식 또는 습식 공정을 통해 이루어질 수 있습니다1,9,10. 습식 퇴적은 주로 강우, 진눈깨비, 안개, 눈, 우박에 의한 청소를 통해 발생하는 반면, 건식 퇴적은 지표면으로의 수직 난류 이동에 의해 발생합니다8,9. 건식 NHx 퇴적(종종 기체 NH3에 의해 지배됨)은 식물 종 구성 변화를 촉진하고 종 피복 및 다양성을 훨씬 더 빠르게 감소시키는 지속적인 과정이며, 동일한 단위의 습식 NHx 퇴적에 비해 식물 성장에 더 큰 위협을 가합니다12,13. 이전 연구에서는 NHx 증착의 시공간적 변화와 생태학적 영향을 특성화했습니다. 그러나 이러한 연구의 주요 초점은 기존 네트워크에서 측정하기가 상대적으로 쉽기 때문에 습식 NHx 증착에 맞춰져 있는 반면, 장기 및 대규모 건식 NHx 증착은 직접 측정의 기술적 어려움으로 인해 덜 연구되었습니다. 및 건식 증착을 모니터링합니다. 건식 NHx 증착은 최근 전체 NHx 증착의 중요한 구성 요소인 것으로 보고되었습니다14,15. 과거의 측정 기반 습식 NHx 퇴적과 모델 기반 건식 NHx 퇴적 데이터의 결합을 기반으로 Yu et al.16은 1980년부터 중국에서 총 NHx 퇴적에 대한 습식 및 건식 퇴적의 상대적 기여도에 변화가 있었다고 제안했습니다. 2015년까지; 이전에는 습식 퇴적이 전체 NHx 퇴적을 지배했지만, 모델링된 건식 대 습식 NHx 퇴적 비율(\({R}_{{\rm{NH}}x({\rm{dry/wet}})}\))은 점차적으로 1980년부터 2015년까지 증가하여 이제 습식 및 건식 퇴적이 전체 NHx 퇴적에 거의 동일한 기여를 하는 지점에 이르렀습니다(그림 1). 따라서 건조 NHx 퇴적과 \({R}_{{\rm{NH}}x({\rm{dry/wet}})}\)가 중국에서 왜 증가했는지 더 잘 이해할 필요가 시급합니다. 모델링된 퇴적물에 따르면 지난 수십 년 동안, 특히 NH3 배출이 2005년 이후 안정적으로 유지되었을 때16.