湖泊水體富營養(yǎng)化現(xiàn)已成為一個全球性的普遍問題，與之相伴的一個現(xiàn)象是藍藻水華的頻繁暴發(fā)。遙感技術(shù)具有監(jiān)測范圍大、速度快、周期性強、成本相對低廉等優(yōu)點，能夠彌補常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測方法定時定點的不足，節(jié)省大量的人力、物力，是進行藍藻水華監(jiān)測的最佳選擇之一。雖然近年來針對II類水體水華遙感監(jiān)測的研究已取得了巨大的進步，但由于太湖水體光學(xué)組分復(fù)雜，以及遙感影像大氣校正困難等諸多條件的限制，在太湖獲得長時間序列的藍藻定量反演數(shù)據(jù)仍然是難以攻克的難題。在國家“863”計劃、國家自然科學(xué)基金等項目聯(lián)合資助下，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊環(huán)境遙感馬榮華研究團隊，在內(nèi)陸湖泊水體藻藍素濃度遙感定量反演方面取得新進展。
藻藍素（Phycocyanin, PC）是藍藻攜帶的獨有色素，具有獨特的吸收特征光譜。該研究利用PC的吸收特性，設(shè)計并建立了一個新的PC反演模型。研究從理論上推導(dǎo)、分析、并模擬了使用該方法進行PC遙感反演的可行性，然后使用實測數(shù)據(jù)驗證，獲得基于實測遙感反射比(Remote sensing reflectance, Rrs)的PC反演模型。使用輻射—傳輸方程模擬將該模型推導(dǎo)到瑞利反射率(Rayleigh-corrected reflectance, Rrc)上，并將其應(yīng)用于MERIS長時序的Rrc數(shù)據(jù)得到PC分布結(jié)果。根據(jù)光譜分析、圖像對比、直方圖對比等一系列科學(xué)分析手段證明了該算法對氣溶膠，薄云，太陽耀斑以及懸浮泥沙等干擾都不敏感，因此使得太湖MERIS有效數(shù)據(jù)從<1%提升到>50%。據(jù)此建立的基于MERIS的長時間序列（2002-2012）的PC數(shù)據(jù)集，揭示了季節(jié)性變化、年際變化、以及不同湖區(qū)的相異性。通過將此算法思路試用于其它湖泊如滇池、巢湖等，顯示了這種思路具有較好的可移植性，為推廣于長江中下游湖泊提供了重要理論基礎(chǔ)。
該項成果已經(jīng)被Remote Sensing of Environment 期刊接受（2014，154：298–317）。這是南京地理所湖泊環(huán)境遙感團隊繼2012年在該刊發(fā)表內(nèi)陸湖泊水體PC遙感反演算法研究以來，在湖泊水體藻華定量反演研究方面的又一顯著成果，該成果使得湖泊藍藻的監(jiān)測從地面推向太空，可以利用衛(wèi)星實現(xiàn)藍藻的定量監(jiān)測與估算。
利用MEIRS衛(wèi)星遙感影像反演的2003-2011年藻藍素逐年平均分布
利用MEIRS衛(wèi)星遙感影像反演的2003-2011年藻藍素逐月平均分布
