三峡大坝对长江颗粒有机碳输运影响的长时间序列遥感研究

2019-02-22

       近日,我室与浙江大学地球科学学院联合培养的博士生-刘东(已毕业,现工作于中国科学院南京地理与湖泊研究所)在遥感TOP期刊Remote Sensing of Environment上发表了利用长时间序列高空间分辨率遥感资料研究三峡大坝修建对长江颗粒有机碳(POC)输运影响的论文,该论文为其博士期间成果,通讯作者为我室白雁研究员。

       按流量,长江是全球第四大河流,每年输运了大量的陆源POC至中国东海。长江流域内逐渐增强的人为活动正不断改变其物质输运通量,如长江流域内近5000 座人工水库明显降低了其泥沙输运通量。长江干流的三峡大坝正常运行近10年后,其对长江POC输运通量的长时间序列影响还未见专门报道。本研究在长江大通水文站进行了一年期月尺度的连续光学-生化参数同步观测,构建了可应用于高空间分辨率Landsat卫星数据的POC遥感反演算法,对大通站POC浓度及通量进行了长时间序列估算。结果表明:受三峡大坝截留悬浮泥沙TSM的影响,2000-2016年长江大通断面POC浓度(p < 0.01)与POC通量(p < 0.01)都呈指数显著降低的趋势。三峡大坝稳定运行后,2011 - 2016年大通断面POC平均浓度为0.92 ± 0.32 mg/l,POC平均月通量为7.32 ± 5.15 × 104 t C/month。三峡库区对湿季(5-10月)高TSM/POC比率的上游来水的过滤作用更加明显,从而削弱了大通POC输运的干湿季差异,尤其是POC浓度 (图1)。2000 - 2005年,大通断面干湿季的POC浓度分别为1.9 ± 1.6 mg/l和3.8 ± 3.7 mg/l,而2011 - 2016年分别为0.8 ± 0.3 mg/l和1.1 ± 0.4 mg/l。长江入海POC通量降低会减少陆源POC在东海的埋藏量,进而会改变东海通过底层水雾状层(nepheloid layer)向大洋输运的POC通量。本研究拓展了高空间分辨率遥感的应用范围,对利用长时间序列的遥感数据研究人为活动影响下的全球河流POC输运变化有重要意义。

引用:Dong Liu, Yan Bai*, Xianqiang He, Delu Pan, Chen-Tung Arthur Chen, Teng Li, Yi Xu, Chaohai Gong, Lin Zhang, (2019). Satellite-derived particulate organic carbon flux in the Changjiang River through different stages of the Three Gorges Dam. Remote Sensing of Environment, 223, 154-165.

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图 1.大通POC浓度的长时间序列遥感反演结果。(a) 2000-2016年POC浓度变化;(b) 2000-2016年干湿季平均POC浓度比较;(c)三峡建设及运行三个期间的干湿季平均POC浓度。