東北地理所在湖泊反照率遙感反演研究方面取得進展
軍工資源網(wǎng) 2023年02月13日湖泊反照率反應了水體表面對太陽輻射的反射能力,是影響熱通量的重要指示參數(shù)。充分認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,導致模式中水體反照率與實際觀測值有不相關或負相關的情況出現(xiàn)。內陸湖泊懸浮顆粒物含量復雜多樣,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因素。
針對上述問題,中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所研究人員利用大量實測水體反照率數(shù)據(jù)和水質數(shù)據(jù),通過窄波段向寬波段轉換的方法,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。
研究結果表明,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。
不同水質因子中,懸浮物濃度(TSM)的大小是影響湖泊反照率空間分布的主導因子。TSM和Albedo的總體相關性達到了0.85,在低濃度時表現(xiàn)出強相關性,而葉綠素-a濃度(Chl-a)和Albedo的相關性較低,為0.47。
相關成果發(fā)表在Journal of Hydrology上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。
湖泊反照率遙感反演技術流程
湖泊反照率遙感反演結果
湖泊反照率和懸浮物濃度的關系