東北地理所在內陸水體pCO2定量估算研究中取得進展
大氣中CO2是很重要的一種溫室氣體，對增強溫室效應的貢獻率達到70%。在全球大氣CO2濃度升高和氣候變暖的背景下，CO2在生態系統中的循環流動成為了國際關注焦點，而內陸水體的溫室氣體排放也備受關注。全面、客觀地監測湖泊內陸水體二氧化碳分壓（pCO2），是調控內陸水體CO2排放的重要依據，對進一步評價內陸水體對大氣溫室氣體源匯格局的影響具有重要意義。
中國科學院東北地理所宋開山團隊綜述了目前全球內陸水體pCO2和CO2排放的研究現狀，展望了應用遙感技術進行內陸水體pCO2估算的前景及挑戰。目前，基于實測數據的內陸水體pCO2研究使研究者們對全球內陸水體碳的源匯格局有了較為清晰的認識，但原位實測方法存在較大的時間和地域的限制。同時，水體pCO2存在極強的時空間異質性（圖1），基于原位pCO2監測數據進行空間尺度外推、時間整合以及水-氣界面CO2通量估算時，環境學及生態學常見的統計分析方法存在明顯的不足。而遙感數據具有多尺度、多光譜、多時相的特點，已成為對地表及水體參數進行時空連續觀測的重要技術手段。但水體中溶解CO2沒有光學信號，遙感技術并不能直接捕捉水體pCO2和水氣界面的CO2通量特征，只能通過構建pCO2與遙感可反演的物理或者生物參數的間接關系，進而實現pCO2遙感反演。
圖1 不同內陸水體中pCO2分布情況，數據來源于文獻Aufdenkampe, A.K. et al. Frontiers in Ecology and the Environment, 2011, 9: 53-60, doi:10.1890/100014.
近年來，水生態系統中pCO2的空間衛星遙感觀測技術在大洋和海岸帶水體中取得了突破性發展，相關算法及模型在太平洋、比利時近岸、南海北部以及南大洋等海域取得了較好的研究結果。相對于大洋與海岸帶水體，內陸水體光學特性更為復雜，其水體表層pCO2的影響因素和機制都與海洋存在較大差別，遙感估算湖泊CO2需要考慮更多的影響因子，也存在更大的不確定性。針對遙感估算內陸水體CO2，國外已經基于己有的大量實測數據開展了一些探索性工作，MERIS等產品也在估測湖泊pCO2中得到應用，但是完全實現湖泊水體pCO2衛星遙感長時序監測的研究案例較少。用遙感技術來估算內陸水體CO2通量的研究還處于探索階段，方法本身也存在一定的局限性，但因其在時空覆蓋度上具有巨大優勢，正逐漸成為國際研究熱點和大勢所趨。
該研究成果發表在國際期刊Remote Sensing上，中國科學院東北地理與農業生態研究所溫志丹副研究員為第一作者，宋開山研究員為通訊作者。
該研究得到了中國科學院青年創新促進會（2020234）和國家自然科學基金（42071336，42001311）的共同資助。
論文信息如下：
Wen Zhidan, Shang Yingxini, Lyu Lili, Li Sijia, Tao Hui, Song Kaishan*. A Review of Quantifying pCO2 in Inland Waters with a Global Perspective: Challenges and Prospects of Implementing Remote Sensing Technology. Remote Sensing, 2021, 13(23): 4916. https://doi.org/10.3390/rs13234916
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