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。該區域湖泊數量多、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，湖泊面積擴張在青藏高原區域表現較為顯著。在這樣的環境背景下，青藏高原的湖泊水質可能會受到某些因素的影響而發生變化。傳統的水質監測方法主要是通過野外水樣采集和實驗室分析相結合，但該方法對于環境、氣候復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進行監測。因此，通過遙感的手段來長期監測青藏高原湖泊水質動態變化是非常有必要的。
總懸浮顆粒物（Total suspended matter, TSM）是水環境評價的重要參數之一，它直接影響水質狀況，決定著水下光場分布，進而影響水體的初級生產力。TSM是多種營養鹽與污染物吸附的載體，尤其是氮和磷，它們是導致水體富營養化的主要因素。中國科學院東北地理與農業生態研究所水環境遙感學科組科研人員開發了基于谷歌引擎（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查的秋季采樣數據，并結合GEE平臺上的Landsat天頂角反射率產品，構建了精度較高的TSM遙感反演經驗模型（R2 = 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結果。在分析湖泊秋季TSM均值時空動態變化及其驅動因素（降雨、風速、溫度、湖泊面積、NDVI）之前，根據朱立平等（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。
研究發現，青藏高原南部和部分東北區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更多地表現為顯著性下降的趨勢。通過相對貢獻率分析，湖泊面積對TSM年際變化貢獻率最大（82.2%），其次為風速（11.0%）。進一步對比分析湖泊整個區域與非擴張區域的TSM值，發現湖泊面積的擴張區域對整個湖泊的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與環境因子間的影響機制（“+”和“-”分別表示正向和負向作用）
該研究成果發表在國際期刊Science of the Total Environment（IF=10.753）上，中國科學院東北地理與農業生態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院戰略重點研究項目（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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