南京地理所等機構用“天眼”監(jiān)測太湖二氧化碳排放變化

中科院太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站供圖

太湖的溶解二氧化碳具有強烈的時空動態(tài)變化。日前，中科院南京地理與湖泊研究所—西北大學聯(lián)合團隊，利用衛(wèi)星遙感高時空監(jiān)測優(yōu)勢以及太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國家野外觀測研究站監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立了針對太湖的溶解二氧化碳遙感估算模型，重新評估了過去近20年太湖二氧化碳排放的時空變化。相關成果近日發(fā)表在《環(huán)境科學與技術》上。

已有研究表明，湖泊水體溶解二氧化碳濃度相對大氣通常會過飽和，使得湖泊成為重要的碳源。不過，論文通訊作者、西北大學教授、中科院南京地理與湖泊研究所研究員段洪濤告訴《中國科學報》，由于湖泊內部物理和生物地球化學過程的影響，湖泊二氧化碳排放的時空分布通常表現(xiàn)出高度的非均質性，從而導致湖泊二氧化碳排放估算存在很大的不確定性。

“衛(wèi)星遙感手段可以提供相對高頻、連續(xù)和大尺度的觀測數(shù)據(jù)?！闭撐牡谝蛔髡?、中國科學院南京地理與湖泊研究所博士研究生齊天賜介紹說，雖然水體溶解二氧化碳并不具有光學特性，但是根據(jù)地球化學循環(huán)理論，與控制溶解二氧化碳濃度的生物地球化學過程有關的大多數(shù)環(huán)境變量，都可以從衛(wèi)星數(shù)據(jù)中得出。因此，可以通過衛(wèi)星反演的環(huán)境變量，間接對溶解二氧化碳進行大規(guī)模和長期的估算，與實地調查相比，可以更高分辨率地確定整個湖泊的二氧化碳通量。

研究團隊利用太湖長期的MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)和野外實測數(shù)據(jù)，以MODIS獲得的葉綠素a濃度、表層水體溫度、光合有效輻射的漫衰減系數(shù)和光合有效輻射量為自變量輸入，建立了針對太湖的溶解二氧化碳估算模型。結果顯示，在開闊水域中，葉綠素a高的水域中二氧化碳濃度較低，而葉綠素a低的混濁水域中二氧化碳濃度較高;而太湖北部湖灣有許多入湖河流污染嚴重，產(chǎn)生嚴重的富營養(yǎng)化和藻類積累，導致高葉綠素a和高二氧化碳濃度并存的情況。

研究人員指出，2003~2018年，太湖月均二氧化碳濃度表現(xiàn)出較大的變化，夏季和秋季(6月至11月)的二氧化碳濃度較低，而冬季和春季(12月至5月)的二氧化碳濃度較高。2003~2018年，太湖夏季的平均二氧化碳通量比春季和冬季低約60%，秋季甚至出現(xiàn)負通量，成為碳匯。