自2000年以來中國(guó)大型湖庫透明度變化分析

地表湖泊和水庫水體為人類社會(huì)提供重要的水資源，具有寶貴的生活、生產(chǎn)和生態(tài)價(jià)值。近幾十年來，在全球變暖、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)的背景下，我國(guó)湖庫水環(huán)境受到了來自氣候變化與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的雙重壓力。

湖庫透明度是反映湖庫清澈程度和評(píng)價(jià)湖庫富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)重要指標(biāo)。通常情況下，湖庫透明度越高，水體質(zhì)量越好，流域生態(tài)環(huán)境也越好。已有相關(guān)資料表明，從上世紀(jì)60年代開始，我國(guó)湖泊透明度總體呈持續(xù)下降趨勢(shì)，其中東部平原地區(qū)湖泊透明度下降明顯。

為此，國(guó)家各級(jí)政府和環(huán)保部門制定了一系列有關(guān)水環(huán)境污染防治和水資源保護(hù)的措施，尤其是在2000年以后，國(guó)家加大了水環(huán)境保護(hù)力度，2006年發(fā)布了《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》，設(shè)立了水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（簡(jiǎn)稱水專項(xiàng)），“十二五”期間出臺(tái)了《水質(zhì)較好湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)總體規(guī)劃（2013-2020）》， 2015年發(fā)布了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱水十條），在行動(dòng)上深化落實(shí)“綠水青山就是金山銀山”的理念。

那么，自2000年以來我國(guó)大型湖庫水環(huán)境在近二十年究竟發(fā)生了怎樣的變化？湖庫流域生態(tài)治理成效如何呢？

中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院張兵研究員帶領(lǐng)的水環(huán)境遙感團(tuán)隊(duì)，多年來在不同區(qū)域尺度范圍水環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究領(lǐng)域做了大量研究工作。針對(duì)內(nèi)陸湖庫水體光學(xué)特性復(fù)雜、隨區(qū)域和季節(jié)變化差異大的特點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)定量分析研究了水體顏色參量（水體顏色指數(shù)和色度角）與水體透明度之間的相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建了基于水體顏色指數(shù)和色度角的湖庫透明度遙感反演算法，在全國(guó)大范圍不同類型湖庫中進(jìn)行算法模型檢驗(yàn)，利用MODIS遙感數(shù)據(jù)對(duì)2000-2017年全國(guó)153個(gè)面積大于25平方公里的大型湖庫透明度進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)序時(shí)空變化監(jiān)測(cè)，并結(jié)合氣象水文和人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)全國(guó)大型湖庫透明度變化的氣候人為影響因子進(jìn)行了討論分析。相關(guān)成果發(fā)表在2020年第247卷 Remote Sensing of Environment 上。

結(jié)果表明：從全國(guó)空間分布來看，截至2017年，中國(guó)大型湖庫透明度呈現(xiàn)明顯的“西高東低”分布格局（圖1），其中青藏高原湖區(qū)湖庫透明度最高，平均透明度達(dá)3.5米，蒙新高原湖區(qū)平均透明度1.9米，云貴高原湖區(qū)平均透明度1.3米，東部平原湖區(qū)平均透明度0.5米，而東北山地與平原湖區(qū)平均透明度最低，僅為0.2米；2000-2017年間中國(guó)大型湖庫透明度總體呈上升趨勢(shì)，其中，青藏高原湖區(qū)湖庫經(jīng)歷了較為劇烈的透明度變化，平均上升速率為 4.5 厘米/年，蒙新高原湖區(qū)透明度平均上升速率為1.0厘米/年，云貴高原湖區(qū)透明度平均上升速率0.1厘米/年，東部平原湖區(qū)透明度平均上升速率為0.3厘米/年，東北山地與平原湖區(qū)透明度平均上升速率為0.3厘米/年。

圖1. 2000-2017年中國(guó)大型湖庫夏季平均透明度及透明度顯著變化遙感監(jiān)測(cè)圖

結(jié)合氣象水文和經(jīng)濟(jì)人口數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：中國(guó)湖庫透明度“西高東低”的空間格局主要與東西部湖庫水深和所處流域生態(tài)環(huán)境差異有關(guān)。青藏高原湖區(qū)湖庫透明度普遍較高，且在近十幾年青藏高原湖區(qū)湖庫透明度上升明顯，其變化直接因素為湖庫水位上升和徑流生態(tài)環(huán)境改善。東部湖區(qū)湖庫透明度普遍較低，并從1960年代開始透明度持續(xù)下降，但自2000年以來，東部湖庫透明度開始呈現(xiàn)微弱上升趨勢(shì)，表明近二十年我國(guó)在東部湖庫水污染防治與區(qū)域環(huán)境治理方面取得了一些成效，水環(huán)境持續(xù)惡化趨勢(shì)已得到一定逆轉(zhuǎn)。

該研究由空天信息創(chuàng)新研究院王勝蕾博士（第一作者）、張兵研究員（通訊作者）聯(lián)合國(guó)內(nèi)外合作團(tuán)隊(duì)共同完成，得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)博士后基金等項(xiàng)目資助。

參考文獻(xiàn)：

1. Wang, S., Li, J., Zhang, B.*, Lee, Z. et al. 2020. Changes of water clarity in large lakes and reservoirs across China observed from long-term MODIS. Remote Sensing of Environment, 247.

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425720303199

作者：王勝蕾、李俊生、張兵

來源：中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院