南京地理所等關于湖泊甲烷排放的研究獲進展

　　目前，溫室氣體甲烷（CH4）排放量提速增加，致使大氣CH4濃度不斷創新高。而減排首先需要確定不同系統的CH4排放量及其貢獻。大氣CH4排放源分為人為源（煤炭和垃圾填埋等）和自然源（湖泊濕地等）。其中，湖泊濕地等水域貢獻了全球超過一半的CH4排放量。同時，水域CH4排放對溫度敏感。全球變暖正在形成一種反饋機制，導致更多CH4釋放。因此，準確評估水域系統CH4排放量，對剖析CH4排放增長背后的驅動因素至關重要。

　　湖泊雖小卻排放大量CH4，可貢獻水域生態系統70%的CH4排放量。然而，湖泊生物地球化學過程復雜，基于離散樣點的估算存在較大不確定性，致使湖泊CH4排放估算差異高達20多倍。衛星遙感憑借覆蓋范圍廣、信息量大、連續觀測等特點，在湖泊CH4排放量估算方面頗具應用潛力；而由于水體中CH4不是光學活性物質，不能直接遙感。實際上，湖泊CH4排放受水溫、初級生產力、面積、水生植被等不同因子的影響。因此，能否利用這些可以遙感的關鍵參數間接估算湖泊CH4排放量，對于評估湖泊在全球CH4排放量異常增加中的作用及其相對貢獻頗為重要。

　　中國科學院南京地理與湖泊研究所研究員段洪濤課題組以太湖為研究對象，聯合南京信息工程大學、美國耶魯大學等，開展了遙感科學、湖泊科學和大氣科學等多學科的交叉研究。該研究基于太湖藻型湖區長期（2011-2017）、逐月/季度CH4擴散排放的實測數據，在掌握CH4排放氣象要素-理化參數-生物代謝等驅動機制的基礎上，以同步遙感影像反演/計算得的葉綠素a濃度、光合有效輻射數據、地表溫度以及漫衰減系數等為輸入變量，結合隨機森林等深度學習算法，構建了CH4擴散排放的遙感估算模型（R2=0.65, MRE=21%），并重構了過去20年（2002-2020）太湖CH4擴散排放的長時序數據集。

　　研究表明，通過衛星遙感可實現湖泊水面大區域、連續的CH4擴散排放監測，克服了傳統點位觀測-尺度上推的局限性，通過一個湖泊（太湖）的探索性研究，為廣泛分布的湖泊等水體CH4排放估算提供了新思路。

　　相關研究成果以Quantification of diffusive methane emissions from a large eutrophic lake with satellite imagery為題，發表在Environmental Science & Technology上。研究工作得到國家自然科學基金、江蘇省碳達峰碳中和科技創新專項資金項目和中國科學院青年創新促進會等的支持。