湖泊反照率反應了水體表面對太陽輻射的反射能力，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，改進干旱區水面過程參數化方案，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具有十分重要的現實意義。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)仍然使用固定值來表示湖泊反照率，導致模式中水體反照率與實際觀測值不相關或負相關的情況出現。內陸湖泊懸浮顆粒物含量復雜多樣，富營養化水平差異顯著，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，迫切需要開發湖泊反照率反演模型，揭示湖泊反照率變化的主導因素。
針對上述問題，東北地理所水環境遙感學科組的研究人員利用大量實測水體反照率數據和水質數據，通過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，同時揭示不同渾濁度水平典型湖泊反照率時空格局變化的主控因素。
湖泊反照率遙感反演技術流程
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的總體相關性達到了0.85.且在低濃度時表現出強相關性，而葉綠素-a濃度(Chl-a)和Albedo的相關性較低，為0.47.
湖泊反照率和懸浮物濃度的關系
該研究發表在水文學頂級期刊《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)和宋開山研究員等共同完成。研究得到國家自然科學基金(42171374)、中國科學院戰略性先導科技專項課題(XDA28080500)和國家重點研發計劃(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
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