帝企鹅（Aptenodytes forsteri）在陆地附着的海冰上繁殖，这使它们特别容易受到全球变暖的影响。在帝企鹅繁殖时，需要稳定的陆地附着海冰（或称陆地固定冰），这种海冰附着于陆地、冰架或搁浅的冰山。据预测，南极陆地固定海冰的范围将在未来几十年内迅速减少，到本世纪末，这一物种预计将失去90%的繁殖种群。在2023年已观测到海冰显著减少。尽管如此，由于栖息地的偏远性和恶劣的环境条件，大多数帝企鹅种群仍未得到充分研究。迫切需要新的策略来更好地了解这一物种及其对环境变化的反应。
2、创新之处
由于大多数帝企鹅种群尚未通过地面观测进行调查，基于卫星影像的调查提供了用于估算种群数量的主要数据集。随着卫星影像分辨率的不断提高，基于卫星影像的调查在估算全球种群数量和检测趋势方面具有巨大的潜力。然而，即使在当前可实现的最高分辨率下（约0.3 米），基于卫星影像的调查仍无法提供精确到个体级别的测量，而是根据种群占据的区域面积来估算动物数量。
本研究的目的是提出一种策略，以弥补基于卫星影像调查的不确定性，并根据在南半球春夏季（9月至12月）测量的种群面积，估算种群每年的繁殖配对数量及其年度繁殖成功率。该方法可以分为三个步骤。首先，我们通过建立种群密度与种群所在地的温度、风速、太阳辐射和湿度之间的关系（“WindWill模型”），将地面或卫星影像中的种群覆盖面积转换为个体数量。其次，我们提出了一种物候模型，该模型描述了种群内每天存在的个体数量如何取决于繁殖对数量和繁殖成功率，并用地面个体计数对该模型进行基准测试。第三，我们反演物候模型，根据繁殖季末期在种群地点获得的成年动物的稀疏计数，以推断繁殖配对数量和繁殖成功率。
3、关键图表
图1.利用windwill模型预测企鹅种群密度
图2.企鹅个体数量的人工计数
图3关键物候参数的模型估算
4、主要结论
帝企鹅正面临日益加剧的环境威胁和生存压力。对这种南极海鸟种群规模和数量趋势的监测主要依赖于繁殖季末期拍摄的卫星影像，此时光照条件足以捕捉高质量的遥感影像，但种群占据情况仍然具有高度可变性。为了修正这种可变性导致的估算误差，我们开发了一种基于遥感技术的物候模型，该模型可以通过单季仅需六个数据点预测繁殖对数量和出巢雏鸟数量，以及关键的物候事件，如到达、孵化和觅食时间等。
5、发表信息
Winterl A, Richter S, Houstin A, et al. Remote sensing of emperor penguin abundance and breeding success[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 4419.
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