湖泊反照率反應了水體表面對太陽(yáng)輻射的反射能力，是影響熱通量的重要的指示參數。充分認識湖泊反照率的變化機理，對于研究干旱、半干旱區的水氣相互作用特征，改進(jìn)干旱區水面過(guò)程參數化方案，改善對上層湖泊溫度的模擬，研究全球陸地能量和水汽循環(huán)具有十分重要的現實(shí)意義。然而，以往水體反照率的研究對象多為海洋水體，對內陸湖泊水體的研究較少，且目前大多數全球氣候模式(GCMs)仍然使用固定值來(lái)表示湖泊反照率，導致模式中水體反照率與實(shí)際觀(guān)測值不相關(guān)或負相關(guān)的情況出現。內陸湖泊懸浮顆粒物含量復雜多樣，富營(yíng)養化水平差異顯著(zhù)，因此其反照率更加難以精確估算，這已成為制約湖泊輻射能量平衡定量研究的瓶頸。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)湖泊反照率反演模型，揭示湖泊反照率變化的主導因素。

　　針對上述問(wèn)題，東北地理所水環(huán)境遙感學(xué)科組的研究人員利用大量實(shí)測水體反照率數據和水質(zhì)數據，通過(guò)窄波段向寬波段轉換的方法，提出針對哨兵2號(Sentinel-2A)影像湖泊反照率反演的算法，同時(shí)揭示不同渾濁度水平典型湖泊反照率時(shí)空格局變化的主控因素。

湖泊反照率遙感反演技術(shù)流程

　　研究結果表明，反演模型的R²為0.62.RMSE為0.039.研究區湖泊反照率的值分布在0~0.45之間，平均值為0.14.湖泊反照率高值出現在松嫩平原湖區南部，大小在0.28~0.45之間，低值聚集區出現在齊齊哈爾湖泊群，吉林中部湖區也有低值出現，大小在0~0.10之間。典型湖泊中，反照率均值大小排列為：洋沙泡>石頭口門(mén)水庫>查干湖>月亮泡>二龍湖>新立城水庫。

湖泊反照率遙感反演結果

　　不同水質(zhì)因子中，懸浮物濃度(TSM)的大小是影響湖泊反照率空間分布的主導因子。TSM和Albedo的總體相關(guān)性達到了0.85.且在低濃度時(shí)表現出強相關(guān)性，而葉綠素-a濃度(Chl-a)和Albedo的相關(guān)性較低，為0.47.

湖泊反照率和懸浮物濃度的關(guān)系

　　該研究發(fā)表在水文學(xué)頂級期刊《Journal of Hydrology》(中科院一區TOP)，由東北地理所杜嘉高級工程師(第一作者兼通訊作者)、周昊昊碩士研究生(共同通訊作者)和宋開(kāi)山研究員等共同完成。研究得到國家自然科學(xué)基金(42171374)、中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項課題(XDA28080500)和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(2021YFD1500103)等項目的共同資助。

　　論文信息：Du, J*., Zhou, H*., Jacinthe, P. A., & Song, K. 2023. Retrieval of lake water surface albedo from Sentinel-2 remote sensing imagery. Journal of Hydrology, 617. 128904.

　　鏈接：https://doi.org/ 10.1016/j.jhydrol.2022.128904