東北地理所在青藏高原大型湖泊總懸浮顆粒物時空變化研究中取得新進(jìn)展
青藏高原位于中國第一級階梯，平均海拔高度在4000米以上，對全球變化具有敏感響應(yīng)。該區(qū)域湖泊數(shù)量多、分布廣、所占面積大，是亞洲水塔的重要組成部分。受到全球氣候變化的影響，青藏高原湖泊面積、水位與水量發(fā)生了顯著的變化由于降雨增加、冰川凍土融化。在過去的幾十年里，湖泊面積擴(kuò)張在青藏高原區(qū)域表現(xiàn)較為顯著。在這樣的環(huán)境背景下，青藏高原的湖泊水質(zhì)可能會受到某些因素的影響而發(fā)生變化。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法主要是通過野外水樣采集和實驗室分析相結(jié)合，但該方法對于環(huán)境、氣候復(fù)雜的青藏高原來說存在一定的困難，尤其是對于大范圍的湖泊水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。因此，通過遙感的手段來長期監(jiān)測青藏高原湖泊水質(zhì)動態(tài)變化是非常有必要的。
總懸浮顆粒物（Total suspended matter, TSM）是水環(huán)境評價的重要參數(shù)之一，它直接影響水質(zhì)狀況，決定著水下光場分布，進(jìn)而影響水體的初級生產(chǎn)力。TSM是多種營養(yǎng)鹽與污染物吸附的載體，尤其是氮和磷，它們是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要因素。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)境遙感學(xué)科組科研人員開發(fā)了基于谷歌引擎（Google Earth Engine，GEE）的Landsat遙感影像湖泊TSM反演算法。利用2014-2019年在青藏高原多次野外調(diào)查的秋季采樣數(shù)據(jù)，并結(jié)合GEE平臺上的Landsat天頂角反射率產(chǎn)品，構(gòu)建了精度較高的TSM遙感反演經(jīng)驗?zāi)Ｐ停≧2 = 0.83，RMSE=1.08 mg/L）。通過GEE平臺處理，最終獲取了1990-2020年青藏高原50km2以上大型湖泊秋季TSM結(jié)果。在分析湖泊秋季TSM均值時空動態(tài)變化及其驅(qū)動因素（降雨、風(fēng)速、溫度、湖泊面積、NDVI）之前，根據(jù)朱立平等（2019）青藏高原湖泊水量在不同時期變化特征的研究成果，114個湖泊被分成A-D四類。
研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原南部和部分東北區(qū)域的湖泊有著較低的TSM值。在四種類型的湖泊中，一半以上的湖泊秋季TSM值均低于20mg/L。對于湖泊TSM年際變化趨勢，除了類型D，A-C類型的湖泊TSM更多地表現(xiàn)為顯著性下降的趨勢。通過相對貢獻(xiàn)率分析，湖泊面積對TSM年際變化貢獻(xiàn)率最大（82.2%），其次為風(fēng)速（11.0%）。進(jìn)一步對比分析湖泊整個區(qū)域與非擴(kuò)張區(qū)域的TSM值，發(fā)現(xiàn)湖泊面積的擴(kuò)張區(qū)域?qū)φ麄€湖泊的TSM具有重要的影響。
圖1 青藏高原不同類型湖泊秋季TSM均值分布情況
圖2 青藏高原湖泊TSM與環(huán)境因子間的影響機(jī)制（“+”和“-”分別表示正向和負(fù)向作用）
該研究成果發(fā)表在國際期刊Science of the Total Environment（IF=10.753）上，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所陶慧博士為第一作者，宋開山研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點研究項目（XDA19070501）資助。
文章信息：Tao, H., Song, K., Liu, G., Wen, Z., Lu, Y., Lyu, L., Shang, Y., Li, S., Hou, J., Wang, Q. and Wang, X., 2022. Variation of satellite-derived total suspended matter in large lakes with four types of water storage across the Tibetan Plateau, China. Sci. Total Environ., 157328. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157328.
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