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湖泊水体碳遥感估算研究取得进展

已有 3533 次阅读 2014-8-22 14:08 |系统分类:论文交流

内陆湖泊水体是全球气候变化和碳循环重要的调节器。全球湖泊水体有机碳埋藏量大约相当于全球海洋的一半，其中500km²以下的湖泊占到60-70%。颗粒有机碳POC是碳循环和生态系统中最容易沉淀和变化的部分，它在隔离碳和联系生物传递中的化合物中的角色也尤为重要。因此为了更好地探究内陆湖泊生态系统中的碳循环和主要有机碳组分的命运，对POC的定量研究工作十分重要。POC浓度的高度时空不均匀性使得卫星遥感测量成为研究POC动力学的强有力的工具，但由于内湖湖泊水体光学特性复杂，对它们的估算还面临很大的挑战。在国家863计划、国家自然科学基金等项目联合资助下，南京地理与湖泊研究所湖泊环境遥感团队段洪涛等研究人员，在内陆湖泊水体POC浓度遥感估算方面取得重要进展。

本研究利用长江中下游56个湖泊的大量数据，分析了内陆湖泊水体中POC浓度与水体叶绿素浓度、悬浮物浓度等水体环境要素之间的相关性，并结合POC的来源、组成及其与生物传递过程的联系，深入剖析了POC与水体光学特性之间的内在关系，建立了基于MODIS Aqua卫星数据的具有较高精度、较强适用性的POC 浓度反演算法；并将该算法应用到2003-2013年MODIS长时间序列数据，重构了长江中下游湖泊群POC浓度的时空分布情况。结果表明湖泊春季水体POC浓度从长江中游至下游大体上呈增加趋势；另外，在一些小湖泊中，春季POC的时序动态会受当地气象条件的影响，特别是降水和风速；而较大湖泊对气温则更加敏感。该研究为内陆水体碳循环研究提供了长时间尺度信息，进一步拓展了湖泊水色遥感在水体碳循环中的应用。

该项成果发表在Environmental Research Letters杂志2014年第9期，审稿人认为“该研究可能是第一个利用MODIS数据估算POC的尝试……非常有趣”（The manuscript by Duan et al. is probably the first attempt to estimate lake POC from MODIS data. The other POC studies I found used different sensors that do not have comparable spatial and temporal resolution. Therefore, the results of this study are very interesting）。该项成果是南京地理与湖泊研究所湖泊环境遥感团队，继2012年在该刊发表溶解性有机碳（DOC）遥感模型研究以来，湖泊水体碳遥感估算方面的又一显著成果。Environmental Research Letters是环境类著名期刊，2013年最新影响因子为4.090。