南京大学 | 卫星观测揭示自20世纪80年代以来全球湖泊颜色的广泛变化

文摘   2025-01-04 08:59   湖北  
关注+星标🌟,好文及时看
应众多读者的需求和建议,遥感地理视界创建了学习交流群,想加入交流的可扫描下方二维码添加。请进群后按照群公告备注如“学位-学校(或机构)-昵称”格式(详情请查看公众号置顶推文)。

(一)文章信息
  • 标题:Satellite Observations Reveal Widespread Color Variations in Global Lakes Since the 1980s

  • 期刊:《Water Resources Research》(中科院1区TOP, IF=4.6)

  • 作者:Xiaoyi Shen, et al.

  • doi:10.1029/2023WR036926

(二)研究背景
湖泊颜色是反映当地生态状态的重要指标,其变化可以揭示湖泊的物理和生化过程。然而,全球湖泊颜色的变化及其驱动因素尚不清楚。本研究利用1984年至2021年的3200万次一致性卫星观测数据,分析了全球67,579个湖泊的长期颜色分布和变化。研究发现,蓝色湖泊主要位于高纬度和高海拔地区,绿色湖泊在人口密集的中纬度地区更为普遍,而大多数红色和黄色湖泊位于南半球。这些变化与湖泊流域的植被状况、人口、水量变化和湖泊面积密切相关。研究结果对监测全球湖泊的生态状态和支持水资源可持续发展具有重要意义。

(三)研究数据与方法
研究使用了1984年至2021年的Landsat 5、7和8卫星数据集,这些数据具有30米空间分辨率,并在Google Earth Engine平台上进行处理。研究排除了面积小于1平方公里的小湖泊,因为它们的表面反射率更容易受到周围陆地的影响。研究使用了可见光主波长(λd)来表示单个湖泊的表面颜色,并通过将卫星反射率转换为色度颜色空间中的颜色波长来估算湖泊的λd。研究还使用了气候、景观和人类活动的数据集来识别全球湖泊颜色变化的驱动因素,包括月平均温度、总降水量、风速数据,以及基于MODIS的16天归一化植被指数(NDVI)数据集。研究使用了机器学习方法——回归树分析,来检测这些因素与湖泊颜色变化之间的潜在关系。

(四)研究结果

研究结果显示,全球湖泊颜色自1980年代以来发生了广泛的变化,其中58%的全球湖泊显著向更短的可见光波长转变,即湖泊颜色变得更蓝。这种变化在温带和寒带地区更为常见。全球湖泊颜色变化的空间异质性明显,高纬度地区如北美、北欧和加拿大西部的湖泊λd显著下降,而中纬度地区的一些湖泊λd显著增加。此外,湖泊颜色变化与流域植被状况、人口、水量变化和湖泊面积密切相关。流域NDVI是控制湖泊颜色变化的最主要因素,高NDVI地区湖泊颜色更倾向于更蓝,且水量减少。在低NDVI地区,人口和湖泊面积与湖泊颜色变化的关系更为密切。人口密集地区的湖泊颜色变化更明显,而人口稀少地区的湖泊颜色变化受湖泊大小影响更大。研究还发现,较小和较浅的湖泊更可能经历λd的下降趋势。

(五)研究结论

本研究基于近40年的连续Landsat观测数据集,调查了全球67,579个湖泊的颜色变化。研究发现,全球湖泊颜色正在发生显著变化,且不同大陆、气候区、类型和属性的湖泊显示出不同的颜色变化趋势。通过整合长期湖泊颜色观测与气候、景观和人类活动数据,研究识别出流域NDVI、人口、水量变化和湖泊面积是影响湖泊颜色变化的因素。这些发现为评估湖泊生态状态和环境条件的变化提供了重要见解,并有助于提高对气候、人为影响和湖泊颜色之间复杂相互作用的理解。此外,这些发现可以指导政策制定者制定更明智、实际的湖泊和环境保护政策,因为颜色变化与湖泊属性和地球化学过程相关,包括湖表温度、湖分层、碳储存、生产力和浮游生物及食物链。

文章来源 :

Shen, X., Ke, C. Q., Duan, Z., Cai, Y., Li, H., & Xiao, Y. (2025). Satellite observations reveal widespread color variations in global lakes since the 1980s. Water Resources Research, 61(1), e2023WR036926.

免责声明 :

本公众号发布的内容仅供学习交流使用,内容版权归原作者所有。如有侵犯您的权益,请及时与我们联系。


END

可扫码获取PDF文档
点击关注

回复“1114获取全文

关注后记得加🌟

| 期待下一次相遇


往期推荐

【JAG好文推荐】基于Sentinel-1 SAR图像的极化与空间信息多尺度机器学习洪水映射方法

2024-12-05

TGRS好文推荐】MGPACNet: 用于图像融合分类的多尺度几何先验感知跨模态网络

2024-12-04

【ISPRS好文推荐】PolyR-CNN:用于端到端多边形建筑物轮廓提

2024-12-03

遥感地理视界
致力于分享遥感科学、地理科学、深度学习相关的最新前沿的顶刊文章。分享数据建模/软件操作/论文绘图等相关知识。文章和科研学术推广欢迎来稿,联系方式:eco_rs_gis@163.com或VX: ECO_RS_GIS 感谢您的关注!
 最新文章