东北地理所在不同因素变化对湖泊反照率影响机制方面取得重要进展
湖泊反照率是湖泊水面反射的太阳辐射能量与入射太阳辐射能量的比值,直接影响水-气界面的辐射特征与能量平衡,对局地气候、生态环境有重要影响。然而,以往水体反照率的研究对象多为海洋水体,缺乏对湖泊反照率的长期系统观测与研究,影响湖泊反照率的主控因子也有待进一步厘定。
针对上述问题,东北地理所水环境遥感学科组的研究人员采集了不同湖泊的反照率数据和水质数据,揭示了太阳高度角、水质参数、风速等多种因子对湖泊反照率的影响机制。
研究结果表明,采样区湖泊反照率大小主要集中在0.04-0.28之间,反照率>0.10的湖泊所占比例较大,为73%。反照率数值较大的湖泊是洋沙泡和查干花泡。从空间分布规律来看,吉林西部大部分湖泊反照率较大,其大小分布在0.10-0.28之间,吉林中东部湖泊反照率较低,值分布在0.04-0.10之间。
图1 采样点湖泊反照率空间分布
影响因素方面:①太阳高度角是湖泊反照率变化的首要控制因子。湖泊反照率随着太阳高度角增大而降低;② 在不同太阳高度角区间内,湖泊反照率值均呈现随悬浮物浓度升高而增大的趋势。对于总悬浮物中无机颗粒物占主导的水体,其内部反射的散射辐射量主要由水体内的无机悬浮物含量决定,而后者能将部分透射进入水体中的太阳短波辐射经后向散射重新返回大气。③ 湖泊反照率和叶绿素a浓度(Chl-a)在低太阳高度角时无明显相关性。在高太阳高度角时,反照率呈现随Chl-a浓度升高而升高的正相关关系,但相较于悬浮物浓度对湖泊反照率大小的贡献程度,Chl-a浓度要小得多。④ 风浪通过影响浅水湖泊悬浮物浓度从而间接影响湖泊反照率。⑤ CDOM和颗粒物吸收在较短波长具有强吸收作用,影响入射太阳辐射的分配及其光谱分布。但并无足够证据表明CDOM和颗粒物吸收会使湖泊反照率降低,本研究区内湖泊反照率的变化主要取决于无机颗粒物的后向散射特性。
图2 不同因子和湖泊反照率的关系
该研究发表在国际环境科学与生态学期刊《Ecological Indicators》(IF=6.263),由东北地理所杜嘉高级工程师(第一作者兼通讯作者)、周昊昊硕士研究生(共同通讯作者)和宋开山研究员等共同完成。研究得到国家自然科学基金(42171374)、中国科学院战略性先导科技专项课题(XDA28080500)和国家重点研发计划(2021YFD1500103)等项目的共同资助。
论文信息:Du, J*., Jacinthe, P. A., Song, K., & Zhou, H*. 2023. Water surface albedo and its driving factors on the turbid lakes of Northeast China. Ecological Indicators, 146, 109905.
链接:https://doi.org/ 10.1016/j.ecolind.2023.109905
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