東北地理所在湖泊反照率遙感反演研究方面取得重要進(jìn)展
湖泊反照率反應(yīng)了水體表面對太陽輻射的反射能力，是影響熱通量的重要的指示參數(shù)。充分認(rèn)識湖泊反照率的變化機理，對于研究干旱、半干旱區(qū)的水氣相互作用特征，改進(jìn)干旱區(qū)水面過程參數(shù)化方案，改善對上層湖泊溫度的模擬，研究全球陸地能量和水汽循環(huán)具有十分重要的現(xiàn)實意義。然而，以往水體反照率的研究對象多為海洋水體，對內(nèi)陸湖泊水體的研究較少，且目前大多數(shù)全球氣候模式(GCMs)仍然使用固定值來表示湖泊反照率，導(dǎo)致模式中水體反照率與實際觀測值不相關(guān)或負(fù)相關(guān)的情況出現(xiàn)。內(nèi)陸湖泊懸浮顆粒物含量復(fù)雜多樣，富營養(yǎng)化水平差異顯著，因此其反照率更加難以精確估算，這已成為制約湖泊輻射能量平衡定量研究的瓶頸。因此，迫切需要開發(fā)湖泊反照率反演模型，揭示湖泊反照率變化的主導(dǎo)因素。
針對上述問題，東北地理所水環(huán)境遙感學(xué)科組的研究人員利用大量實測水體反照率數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)，通過窄波段向?qū)挷ǘ无D(zhuǎn)換的方法，提出針對哨兵2號(Sentinel-2A)影像湖泊反照率反演的算法，同時揭示不同渾濁度水平典型湖泊反照率時空格局變化的主控因素。
湖泊反照率遙感反演技術(shù)流程
研究結(jié)果表明，反演模型的R2為0.62.RMSE為0.039.研究區(qū)湖泊反照率的值分布在0~0.45之間，平均值為0.14.湖泊反照率高值出現(xiàn)在松嫩平原湖區(qū)南部，大小在0.28~0.45之間，低值聚集區(qū)出現(xiàn)在齊齊哈爾湖泊群，吉林中部湖區(qū)也有低值出現(xiàn)，大小在0~0.10之間。典型湖泊中，反照率均值大小排列為：洋沙泡>石頭口門水庫>查干湖>月亮泡>二龍湖>新立城水庫。
湖泊反照率遙感反演結(jié)果
不同水質(zhì)因子中，懸浮物濃度(TSM)的大小是影響湖泊反照率空間分布的主導(dǎo)因子。TSM和Albedo的總體相關(guān)性達(dá)到了0.85.且在低濃度時表現(xiàn)出強相關(guān)性，而葉綠素-a濃度(Chl-a)和Albedo的相關(guān)性較低，為0.47.
湖泊反照率和懸浮物濃度的關(guān)系
該研究發(fā)表在水文學(xué)頂級期刊《Journal of Hydrology》(中科院一區(qū)TOP)，由東北地理所杜嘉高級工程師(第一作者兼通訊作者)、周昊昊碩士研究生(共同通訊作者)和宋開山研究員等共同完成。研究得到國家自然科學(xué)基金(42171374)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項課題(XDA28080500)和國家重點研發(fā)計劃(2021YFD1500103)等項目的共同資助。
論文信息：Du, J*., Zhou, H*., Jacinthe, P. A., & Song, K. 2023. Retrieval of lake water surface albedo from Sentinel-2 remote sensing imagery. Journal of Hydrology, 617. 128904.
鏈接：https://doi.org/ 10.1016/j.jhydrol.2022.128904
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