1.研究背景
河流三角洲和沿海湿地正面临严重威胁，包括因海平面上升以及上游筑坝和水道化导致的沉积物短缺而加剧的地面沉降和侵蚀。预测脆弱海岸线对环境变化的响应变得越来越关键，因为生态系统健康、水质、土地流失的变化对当地经济和公共健康产生了毁灭性的影响。总悬浮颗粒物浓度（TSS）是当地利益相关者监测水质的重要水质参数，有助于了解沿海侵蚀或淤积过程的变化，并预测海岸线的稳定性。TSS表明沉积物的状态，在近岸系统中的监测可以帮助理解沿海侵蚀或淤积过程的变化。
密西西比河三角洲平原是北美洲面积最大的河流三角洲系统，拥有脆弱的海岸线，是一个集交通基础设施、关键生态系统和自然资源于一体的国家枢纽。沉积物供应不足、淤积下降、地面沉降和侵蚀共同威胁着密西西比河三角洲平原海岸线的稳定性，这些地区正迅速流失土地。
2.创新之处
NASA在2021年路易斯安那州外业活动期间收集的原位和机载测量光谱数据被用于研究颗粒物浓度（TSS）与固有光学特性之间的关系，以评估遥感反演的可行性。这些数据还被用来开发和验证用于反演TSS和POC/TSS的算法。这些算法与现有方法进行了比较，并应用于AVIRIS-NG影像，以捕捉美国路易斯安那州沼泽河口水域中悬浮颗粒物（TSS）的季节性和空间变化。
本研究为利用遥感技术进行近岸悬浮颗粒物（TSS）制图提供了一个重要参考案例。该研究考虑了以下因素：1.异常宽泛的悬浮颗粒物（TSS）浓度范围和种类多样性，2.协同获取的现场和机载光谱测量数据支持算法验证，3.在近岸水域获取的高质量AVIRIS-NG影像。我们分析了TSS浓度和碳含量的时空变化，并评估了制图成果在解析水动力条件和沉积物来源方面的能力。
3.关键图表
图1 美国路易斯安那州沿海地区的研究区域（包括现场采样站、采样时期和相应的河流流量）
图2 在高季节性河流流量下（2021年4月1日）对TSS（总悬浮颗粒物）进行遥感反演
4.主要结论
机载成像光谱已被证明在监测总悬浮颗粒物（TSS）和颗粒有机碳与总悬浮颗粒物比值（POC/TSS）方面具有较高的可靠性，能够在不同浓度范围内实现精确反演，并展示其在空间和时间上的动态变化。可见光-近红外（Vis–NIR）偏最小二乘回归（PLSR）算法成功捕捉了浑浊近岸水域和较清澈沿海水域中的TSS分布，揭示了季节性变化及沉积物输运动态。研究也指出了TSS反演中的一些挑战，尤其是在浅水中因底部反射引起的影响。此外，该研究探索了遥感评估影响沉积物输运的颗粒特性（如组成和粒径）的可行性，PLSR算法同样成功反演了POC/TSS。研究强调了未来高光谱遥感任务可以通过改进大气校正和验证数据集来提升沉积物遥感监测的潜力。本研究开发的算法适用于即将开展的卫星TSS监测任务，也有望实现对脆弱沿海区域沉积物和碳动态的持续监测。
5.发表信息
Harringmeyer J P, Ghosh N, Weiser M W, et al. A hyperspectral view of the nearshore Mississippi River Delta: Characterizing suspended particles in coastal wetlands using imaging spectroscopy[J]. Remote Sensing of Environment, 2024, 301: 113943.
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