【摘 要】
：
湖泊在全球碳循环中发挥着重要作用,而湖泊中溶解CO2浓度(CCO2)控制着其CO2通量的方向及大小,是湖泊CO2排放估算的关键参数.中国第三大淡水湖——太湖虽然具有长期的野外监测数据,但其样点分布在空间和时间上并不均匀,很可能给其CO2排放的估算带来不确定性和偏差.有必要利用更高频率和覆盖范围地遥感手段来弥补野外监测在时空代表性上的不足.本文基于MODIS/Aqua数据反演的叶绿素a浓度、表层水温、漫衰减系数及光合有效辐射产品,通过二次多项式经验模型对太湖藻型湖区表层水体cCO2进行逐像元的估算.并对结果
【机 构】
：
中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室,南京210008;中国科学院大学,北京100049;中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室,南京210008;西北大
论文部分内容阅读
湖泊在全球碳循环中发挥着重要作用,而湖泊中溶解CO2浓度(CCO2)控制着其CO2通量的方向及大小,是湖泊CO2排放估算的关键参数.中国第三大淡水湖——太湖虽然具有长期的野外监测数据,但其样点分布在空间和时间上并不均匀,很可能给其CO2排放的估算带来不确定性和偏差.有必要利用更高频率和覆盖范围地遥感手段来弥补野外监测在时空代表性上的不足.本文基于MODIS/Aqua数据反演的叶绿素a浓度、表层水温、漫衰减系数及光合有效辐射产品,通过二次多项式经验模型对太湖藻型湖区表层水体cCO2进行逐像元的估算.并对结果进行数据质量控制和统计平均得到2002-07-2018-12长时序月平均cCO2数据集.数据集由GeoTiff格式储存,使用GCS_WGS_1984地理坐标系,共包含198个文件.产品估算精度验证结果显示,星地同步像元-样点的遥感估算结果与野外数据的偏差在总体上较小(均方根误差RMSE=12.83 μmol· L-1,无偏百分比偏差UPD=24.03％).同时遥感与野外数据估算的年均值在太湖各个湖区表现出很好的一致性(RMSE＜ 13.24 μmol· L-1,UPD＜25.82％),证明数据的可信度.产品的不确定性评估结果显示,在所有输入变量的随机误差影响下,月均cCO2产品最大可能高估约30％.基于本数据集数据统计得到的结果显示,太湖cCO2表现出明显的季节变化,冬春高夏秋低,西部高东部低;且太湖年平均cCO2在数据集覆盖时间段内表现出显著下降趋势(0.80 μmol·L-1·a-1).本数据集(下载方式:https://doi.org/10.5281/zenodo.4729048[2021-05-18])月平均时间尺度同常规生态环境监测对应,便于分析对比,并且提供了空间分异信息,能够辅助研究深入理解太湖cCO2乃至碳循环过程的时空变化规律,值得推广使用.
其他文献
卫星激光测高数据在湖泊水位测量方面具有重要的应用价值和独特优势,本文针对国产高分七号卫星上装备的线性体制全波形激光测高仪,开展在大型湖泊水位测量方面的应用探讨.介绍了高分七号卫星的基本参数,并与其他类卫星做了对比,分析了影响湖泊水位测量精度的卫星侧摆、大气散射、回波波形饱和等因素,研究了湖泊水面激光点的提取方法,结合ICESat、ICESat-2在青海湖和哈拉湖上的激光点开展了对比分析,并利用RTK-GPS测量方式对呼伦湖冰面激光点进行了实地精度验证.结果 表明,高分七号卫星湖面激光点虽然稀疏,但内部一致
高分辨率卫星的幅宽一般很小,受云雨和轨道回访周期影响,单颗卫星的短时段内覆盖能力有限,因此,单一高分辨率卫星常常无法满足一定时段内的黑臭水体监测需求,需要多源卫星协同监测黑臭水体.为了分析多源高分辨率影像对黑臭水体遥感监测的适用性,本文基于地物光谱仪实测的水体遥感反射率数据,以GeoEye-1、WorldView-2、北京二号(DMC3)、高景一号SV1 (SuperView-1)以及GF-PMS系列(GF-1/1B/1C/1D、GF-2、GF-6)传感器波段进行等效计算,结果表明:(1)采用反射率比值模
青藏高原湖泊数量多、分布广、所占面积大,是亚洲水塔的重要组成部分,其受到人类活动的干扰较少,是理解高原生态环境变化机理的钥匙.青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器,在全球快速变暖背景下其对气候变化的响应如何?本研究基于多源遥感数据监测结果,系统地总结了青藏高原湖泊(大于1 km2)在过去近50 a(1976年-2018年)的面积、水位与水量变化等方面的研究进展.主要结论如下:(1)青藏高原湖泊总数量从1970s的1080个增加到2018年的1424个(+32％),湖泊总面积从4万km2扩张到5万km2(+2
2019-09-12成功发射的资源一号02D卫星(ZY-102D)搭载了新一代可见短波红外高光谱相机AHSI(Advanced Hyperspectral Imager),其丰富的细分波段和较高的空间分辨率在内陆湖库水质监测方面具有较大潜力,但数据可用性有待分析和验证.本研究以中国华东和华北平原的典型富营养湖库(太湖、于桥水库)和中营养湖库(小浪底水库)为研究区,开展基于ZY-102D高光谱影像的叶绿素a浓度反演研究.以3个研究区在46个采样点地面测量的叶绿素a浓度和同步获取影像的遥感反射率作为数据源,基
水量遥感动态监测对于高原堰塞湖风险评估、预报预警和处置决策等具有重要意义.针对高原无资料或缺资料区,充分利用空天遥感技术,文章提出了一种无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感定量估算方法.该方法首先通过遥感水域面积提取,获取堰塞湖淹没空间范围;进而采用不规则复杂多边形中线定位算法,确定堰塞湖中心线位置;然后基于河道中心特定点高程信息,结合局部河道比降估算,生成堰塞湖水下地形河道中线约束因子;再根据河道边坡高程信息和水下地形约束因子自适应拟合出局部堰塞河道的水下未知地形;最后通过三维曲面离散积分实现堰塞湖水
有机悬浮物OSM (Organic Suspended Matter)是湖泊有机碳库的重要组成成分,对研究湖泊生态环境和初级生产力具有重要意义.本研究以太湖、巢湖、涌湖、小兴凯湖、滇池、洪泽湖、呼伦湖和南漪湖8个内陆湖泊为研究区,发展了适合内陆水体的有机悬浮物浓度遥感估算方法.基于B6、B7波段的斜率和B10、B11波段的斜率,首先将水体分为两大类型,即以无机悬浮物占主导的A类水体和以有机悬浮物占主导的B类水体.在此基础上针对不同类型的水体分别建立OSM浓度的遥感估算模型,结果表明,A类水体OSM浓度估算
湖冰物候是反映区域气候变化的直观指标.由于青藏高原湖冰物候的地面观测不足,遥感与模拟成为动态监测湖冰物候变化并揭示其变化机理的重要途径.本文以纳木错为例,通过不同遥感方法获取了纳木错2000年-2015年湖冰物候的动态变化.在此基础上,将遥感与物理基础清晰的湖泊过程模型相结合,重建了纳木错1963年-2018年的湖冰物候序列,并分析了近60 a来纳木错湖冰物候的变化规律.研究结果表明,气候变暖影响下,湖冰融化日期显著提前,纳木错湖泊的冰期以6.4 d/(10 a)的速率显著缩短.未来气温升高2℃的情景下,
季节性冻结与消融的湖冰是气候变化的重要指示器.本文以兴凯湖为例,基于1979年-2019年的被动微波遥感数据获取了兴凯湖的冻融日期,用2000年-2019年的中等分辨率成像光谱仪MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)数据进行了验证,并用气候数据分析了湖冰物候变化的原因.结果 表明被动微波与MODIS遥感数据在湖冰物候提取方面具有较好的一致性,也即MODIS的验证结果表明用低频被动微波亮度温度数据获取湖冰物候的方法是可行的,结果也是可靠的.
离水辐亮度Lw(Water-leaving radiance)是水色遥感现场观测中的关键物理量之一,由其计算获得的遥感反射率Rrs(Remote sensing reflectance)是水色遥感参数反演的最基本参数.天空光遮挡法SBA(Skylight-blocked approach)可以直接测量水体离水辐亮度,作为一种新兴方法具有较强的推广应用潜力.本文介绍了基于天空光遮挡法的便携版漂浮式光学浮标FOBY-P (the Portable Floating Optical Buoy),其具有浮体自阴影
湖泊水体透明度是湖泊水环境状况的综合表征,与多种水质参数关系密切,对湖泊水环境监测具有重要意义.本文的目的 是介绍一种中国大型湖泊(＞20 km2)月平均透明度遥感监测数据集的生成流程、主要特征和应用价值.数据集生产方法是将Liu等(2020)构建的透明度遥感算法应用于GEE (Google Earth Engine)云平台存储的MODIS地表反射率数据.对云、云阴影和陆地等非水体像元,直接利用MODIS反射率数据状态波段所包含的像元状态信息进行快速去除.数据以GeoTiff栅格格式存储,同时保存了像元透