南京地理所等機構用“天眼”監測太湖二氧化碳排放變化

中科院太湖湖泊生態系統研究站供圖

太湖的溶解二氧化碳具有強烈的時空動態變化。日前，中科院南京地理與湖泊研究所—西北大學聯合團隊，利用衛星遙感高時空監測優勢以及太湖湖泊生態系統國家野外觀測研究站監測數據，建立了針對太湖的溶解二氧化碳遙感估算模型，重新評估了過去近20年太湖二氧化碳排放的時空變化。相關成果近日發表在《環境科學與技術》上。

已有研究表明，湖泊水體溶解二氧化碳濃度相對大氣通常會過飽和，使得湖泊成為重要的碳源。不過，論文通訊作者、西北大學教授、中科院南京地理與湖泊研究所研究員段洪濤告訴《中國科學報》，由于湖泊內部物理和生物地球化學過程的影響，湖泊二氧化碳排放的時空分布通常表現出高度的非均質性，從而導致湖泊二氧化碳排放估算存在很大的不確定性。

“衛星遙感手段可以提供相對高頻、連續和大尺度的觀測數據。”論文第一作者、中國科學院南京地理與湖泊研究所博士研究生齊天賜介紹說，雖然水體溶解二氧化碳并不具有光學特性，但是根據地球化學循環理論，與控制溶解二氧化碳濃度的生物地球化學過程有關的大多數環境變量，都可以從衛星數據中得出。因此，可以通過衛星反演的環境變量，間接對溶解二氧化碳進行大規模和長期的估算，與實地調查相比，可以更高分辨率地確定整個湖泊的二氧化碳通量。

研究團隊利用太湖長期的MODIS衛星數據和野外實測數據，以MODIS獲得的葉綠素a濃度、表層水體溫度、光合有效輻射的漫衰減系數和光合有效輻射量為自變量輸入，建立了針對太湖的溶解二氧化碳估算模型。結果顯示，在開闊水域中，葉綠素a高的水域中二氧化碳濃度較低，而葉綠素a低的混濁水域中二氧化碳濃度較高;而太湖北部湖灣有許多入湖河流污染嚴重，產生嚴重的富營養化和藻類積累，導致高葉綠素a和高二氧化碳濃度并存的情況。

研究人員指出，2003~2018年，太湖月均二氧化碳濃度表現出較大的變化，夏季和秋季(6月至11月)的二氧化碳濃度較低，而冬季和春季(12月至5月)的二氧化碳濃度較高。2003~2018年，太湖夏季的平均二氧化碳通量比春季和冬季低約60%，秋季甚至出現負通量，成為碳匯。