東北地理所在湖泊CO2排放通量遙感估算研究中取得新進(jìn)展
在全球大氣CO2濃度升高和氣候變暖的背景下，CO2的源匯及在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)流動成為國際關(guān)注焦點。不同研究表明全球湖泊對大氣CO2的年貢獻(xiàn)量0.11- 0.57 Pg，如此大的評估差異主要是因為野外監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是中小型湖泊觀測數(shù)據(jù)的缺乏造成的。全面、客觀地監(jiān)測湖泊CO2排放量，對精準(zhǔn)評價湖泊在全球碳循環(huán)中的作用具有重要意義。
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)科組的研究人員，對東北地區(qū)不同季節(jié)湖泊表層水體二氧化碳分壓（pCO2）進(jìn)行了多次實測與分析，并基于Landsat衛(wèi)星影像，構(gòu)建了適用于東北湖泊表層水體pCO2的XGBoost模型（擬合精度R2=0.86，RMSE=148.73 μatm；驗證精度R2=0.71，RMSE=186.14 μatm），并將該模型應(yīng)用于湖泊表層水體pCO2反演（圖1），結(jié)果表明，自1985——2023年，東北地區(qū)湖泊pCO2年均值處于下降趨勢；基于pCO2遙感反演結(jié)果和氣象等數(shù)據(jù)，估算1985年、2010年和2020年東北地區(qū)湖泊（面積>1km2）水-氣界面CO2年排放通量分別為1.74 Tg、1.19 Tg和0.62 Tg，到2023年已為負(fù)值，東北地區(qū)湖泊正在經(jīng)歷由潛在的大氣CO2碳源向碳匯轉(zhuǎn)變的過程；研究推測湖泊營養(yǎng)程度的變化可能是導(dǎo)致東北湖泊水-氣界面CO2年排放通量變化的一個主要原因。本研究對深入理解湖泊在全球氣候變化過程中的作用具有重要意義。
該研究成果發(fā)表在國際期刊Ecological Indicators上，由碩士研究生趙瑞雪（第一作者）、溫志丹研究員（共同通訊作者）、尚盈辛副研究員（共同通訊作者）和宋開山研究員等共同完成。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（42471358、U24A20582）和吉林省科技發(fā)展計劃項目（20240101034JJ）等共同資助。
圖1 東北地區(qū)湖泊表層水體pCO2分布格局（2023年）
論文信息如下：Zhao Ruixue,Wen Zhidan*,Shang Yingxin*,Liu Ge,Tao Hui,Fang Chong,Li Sijia,Yu Xiangfei,Yang Qian,Liu Jiping,and Song Kaishan: Satellite estimation of pCO2 and quantification of CO2 fluxes in lakes in the context of climate change,Ecological Indicators,2025,178,114062.
鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.114062
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