編者按：從古至今，人類從未停止過探索未知世界的腳步，認知世界的能力和手段與日俱增。中科院之聲與中國科學院空天信息創新研究院聯合開設“觀天測地”專欄，為大家介紹天上地上探索的那些事兒，帶來空天信息領域最新進展，普及科學知識。
地表湖泊和水庫水體為人類社會提供重要的水資源，具有寶貴的生活、生產和生態價值。近幾十年來，在全球變暖、經濟高速發展和城鎮化加速推進的背景下，我國湖庫水環境受到了來自氣候變化與人類經濟活動的雙重壓力。
湖庫透明度是反映湖庫清澈程度和評價湖庫富營養化的一個重要指標。通常情況下，湖庫透明度越高，水體質量越好，流域生態環境也越好。已有相關資料表明，從上世紀60年代開始，我國湖泊透明度總體呈持續下降趨勢，其中東部平原地區湖泊透明度下降明顯。
為此，國家各級政府和環保部門制定了一系列有關水環境汙染防治和水資源保護的措施，尤其是在2000年以後，國家加大了水環境保護力度，2006年發佈了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》，設立了水體汙染控制與治理科技重大專項（簡稱水專項），“十二五”期間出臺了《水質較好湖泊生態環境保護總體規劃（2013-2020）》， 2015年發佈了《水汙染防治行動計劃》（簡稱水十條），在行動上深化落實“綠水青山就是金山銀山”的理念。
那麼，自2000年以來我國大型湖庫水環境在近二十年究竟發生了怎樣的變化？湖庫流域生態治理成效如何呢？
中國科學院空天信息創新研究院張兵研究員帶領的水環境遙感團隊，多年來在不同區域尺度範圍水環境動態監測研究領域做了大量研究工作。針對內陸湖庫水體光學特性複雜、隨區域和季節變化差異大的特點，該團隊定量分析研究了水體顏色參量（水體顏色指數和色度角）與水體透明度之間的相關關係，構建了基於水體顏色指數和色度角的湖庫透明度遙感反演算法，在全國大範圍不同類型湖庫中進行算法模型檢驗，利用MODIS遙感數據對2000-2017年全國153個面積大於25平方公里的大型湖庫透明度進行了長時序時空變化監測，並結合氣象水文和人類經濟活動數據對全國大型湖庫透明度變化的氣候人為影響因子進行了討論分析。相關成果發表在2020年第247卷 Remote Sensing of Environment 上。
結果表明：從全國空間分佈來看，截至2017年，中國大型湖庫透明度呈現明顯的“西高東低”分佈格局（圖1），其中青藏高原湖區湖庫透明度最高，平均透明度達3.5米，蒙新高原湖區平均透明度1.9米，雲貴高原湖區平均透明度1.3米，東部平原湖區平均透明度0.5米，而東北山地與平原湖區平均透明度最低，僅為0.2米；2000-2017年間中國大型湖庫透明度總體呈上升趨勢，其中，青藏高原湖區湖庫經歷了較為劇烈的透明度變化，平均上升速率為 4.5 釐米/年，蒙新高原湖區透明度平均上升速率為1.0釐米/年，雲貴高原湖區透明度平均上升速率0.1釐米/年，東部平原湖區透明度平均上升速率為0.3釐米/年，東北山地與平原湖區透明度平均上升速率為0.3釐米/年。
圖1. 2000-2017年中國大型湖庫夏季平均透明度及透明度顯著變化遙感監測圖
結合氣象水文和經濟人口數據分析發現：中國湖庫透明度“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環境差異有關。青藏高原湖區湖庫透明度普遍較高，且在近十幾年青藏高原湖區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環境改善。東部湖區湖庫透明度普遍較低，並從1960年代開始透明度持續下降，但自2000年以來，東部湖庫透明度開始呈現微弱上升趨勢，表明近二十年我國在東部湖庫水汙染防治與區域環境治理方面取得了一些成效，水環境持續惡化趨勢已得到一定逆轉。
該研究由空天信息創新研究院王勝蕾博士（第一作者）、張兵研究員（通訊作者）聯合國內外合作團隊共同完成，得到國家重點研發計劃和中國博士後基金等項目資助。
參考文獻：
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：中國科學院空天信息創新研究院
