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科研进展
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全球大型湖库营养状态遥感监测研究取得重要成果

全球大型湖库营养状态遥感监测研究取得重要成果

  近日,中国科学院数字地球重点实验室科研人员利用MODIS数据开展全球大型湖库营养状态遥感监测研究,取得重要成果。该研究团队历时三年完成了世界上首张全球大型湖库营养状态分布图。该成果已发表在2018年第217期《环境遥感(Remote Sensing of Environment)》期刊。 

  大型湖库水体为人类提供了重要的水资源、渔业资源、能源等,同时也具有重要的环境与生态价值,在全球气候变化、生物多样性保护和人类生存发展等重要地球科学议题中发挥着重要作用。近几十年来,湖库富营养化已经成为全球性环境问题。 

  湖库水体富营养化监测是水色遥感应用的一项重要内容。由于内陆湖库水体光学特性复杂,水体水质参数反演算法的时间和空间扩展性不足,且湖库水体呈破碎性分布,在全球尺度进行湖库营养状态监测一直是水色遥感领域的一大难题。该研究利用水色指数(FUI)以及MODIS红波段对湖库营养状态进行了评价,并设计了全球湖库水体边界自动化提取及验证方案,实现了全球范围的大型湖库营养状态遥感监测。 

  通过研究发现,在2012年全球大型湖库水体中,富营养水体个数占比达63%,面积占比31%;中营养水体个数占比26%,面积占比39%;贫营养水体个数占比11%,面积占比30%。富营养水体面积普遍较小,贫营养水体面积普遍较大。富营养水体主要集中在非洲中部、中国东部、北美洲中北部以及东南部等人口较集中的平原地区,贫营养水体主要集中在高山高原地区,如中国青藏高原、南美洲巴塔哥尼亚高原等地区。 

基于MODIS的首幅(2012年夏季)全球大型湖库水体营养状态分布图

 

  2012年夏季全球典型湖区大型水体水色指数(FUI)和营养状态图: (a)北美洲 Great Lakes 湖区; (b) 欧洲中南部湖区; 

   (c) 非洲 Great Lakes 湖区; (d) 亚洲青藏高原湖区; (e) 亚洲东部长江中下游湖区 

  论文信息: 

  Shenglei Wang, Junsheng Li, Bing Zhang*, et al. Trophic state assessment of global inland waters using a MODIS-derived Forel-Ule index[J]. Remote Sensing of Environment. 2018, 217, 444-460. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425718304012)