內(nèi)陸湖泊水體是全球氣候變化和碳循環(huán)重要的調(diào)節(jié)器。全球湖泊水體有機碳埋藏量大約相當于全球海洋的一半，其中500km2以下的湖泊占到60-70%。顆粒有機碳POC是碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)中最容易沉淀和變化的部分，它在隔離碳和聯(lián)系生物傳遞中的化合物中的角色也尤為重要。因此為了更好地探究內(nèi)陸湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)和主要有機碳組分的命運，對POC的定量研究工作十分重要。POC濃度的高度時空不均勻性使得衛(wèi)星遙感測量成為研究POC動力學的強有力的工具，但由于內(nèi)湖湖泊水體光學特性復雜，對它們的估算還面臨很大的挑戰(zhàn)。在國家“863”計劃、國家自然科學基金等項目聯(lián)合資助下，中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊環(huán)境遙感團隊段洪濤等研究人員，在內(nèi)陸湖泊水體POC濃度遙感估算方面取得新進展。
該研究利用長江中下游56個湖泊的大量數(shù)據(jù)，分析了內(nèi)陸湖泊水體中POC濃度與水體葉綠素濃度、懸浮物濃度等水體環(huán)境要素之間的相關性，并結合POC的來源、組成及其與生物傳遞過程的聯(lián)系，深入剖析了POC與水體光學特性之間的內(nèi)在關系，建立了基于MODIS Aqua衛(wèi)星數(shù)據(jù)的具有較高精度、較強適用性的POC 濃度反演算法；并將該算法應用到2003-2013年MODIS長時間序列數(shù)據(jù)，重構了長江中下游湖泊群POC濃度的時空分布情況。結果表明湖泊春季水體POC濃度從長江中游至下游大體上呈增加趨勢；另外，在一些小湖泊中，春季POC的時序動態(tài)會受當?shù)貧庀髼l件的影響，特別是降水和風速；而較大湖泊對氣溫則更加敏感。該研究為內(nèi)陸水體碳循環(huán)研究提供了長時間尺度信息，進一步拓展了遙感在水體碳循環(huán)中的應用。
該項成果發(fā)表在Environmental Research Letters 雜志2014年第9期，審稿人認為“該研究可能是第一個利用MODIS數(shù)據(jù)估算POC的嘗試……非常有趣”（The manuscript by Duan et al. is probably the first attempt to estimate lake POC from MODIS data. The other POC studies I found used different sensors that do not have comparable spatial and temporal resolution. Therefore, the results of this study are very interesting）。該成果是南京地理所湖泊環(huán)境遙感團隊繼2012年在該刊發(fā)表溶解性有機碳（DOC）遙感模型研究以來，湖泊水體碳遙感估算方面的又一顯著成果。
POC衛(wèi)星遙感估算模型：a)模型構建；b)模型驗證
2003-2013年4月份長江中下游湖泊群MODIS Aqua衛(wèi)星反演的POC濃度平均值
