东北地理所在中国湖冰遥感监测的研究中取得进展

在高纬与高海拔地区，全球约有65%左右的湖泊冬季结冰，我国除了云贵湖泊群外，都有不同程度的结冰现象。湖冰的光学性质控制着冰下水体的温度及生态系统变化，开展湖冰的时空变化特征、明确湖冰光学特性，对揭示全球气候变化背景下湖冰光辐射传输、能量平衡和冰下生态过程具有重要意义。

监测湖泊冰物候变化，分析湖冰的光学特性，可为湖冰生态系统遥感监测提供理论依据。中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境遥感学科组的科研人员选择我国松嫩平原地区典型湖泊为研究对象，历经五个寒冬，进行了野外调查采样，结合MODIS卫星数据实现了湖泊冰情监测，并系统分析了淡咸水湖泊冰体及冰下水体光学吸收物质CDOM的差异。结果表明：东北地区湖冰年际变化趋势为湖泊解冻时间逐年延后、融化时间提前、且冰封期缩短（图1a）；冰封过程依赖于湖泊形态，而解冻过程更依赖于气候变化；湖冰中DOC和DIC含量要明显低于冰下水体，湖泊深度及冰厚度对湖水中污染物在冰体及冰下水体中的分布具有重要影响；与冰下水对比，湖冰中含有较多低芳香性的光学活性物质CDOM；与淡水湖相比，咸水湖冰及冰下水体中的CDOM物质都具有更较的低芳香性（图1b）。本研究成果可为进一步明确湖冰与冰下水体初级生产力变化提供理论依据，也为高纬-高寒地区冬季湖泊管理与冰情监测提供了技术支撑。

图1湖泊湖冰及水质参数变化趋势图; a. 2013-2016年不同湖泊湖冰变化趋势图, b, 湖泊冰封期质参数变化趋势图

该系列研究由中国科学院东北地理与农业生态研究所宋开山研究员（第一作者和通讯作者）、杨倩博士后（第一作者）及美国印第安那大学/普渡大学Pierre-André Jacinthe教授等共同完成，得到国家自然科学基金项目（41730104，41471293）资助。相关结果发表在国际期刊Journal of Hydrology和International Journal of Remote Sensing。

论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169419301581

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01431161.2019.1579939?journalCode=tres20

Song, K., Wen, Z., Jacinthe, P.-A., Zhao, Y. and Du, J. Dissolved carbon and CDOM in lake ice and underlying waters along a salinity gradient in shallow lakes of Northeast China. Journal of Hydrology, 2019, 571: 545-558.

Yang, Q., Song, K., Wen, Z., Hao, X. and Fang, C. Recent trends of ice phenology for eight large lakes using MODIS products in Northeast China. International Journal of Remote Sensing, 2019, 1-23.