溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)，是湖泊最大的有机碳库，也是全球碳循环中的重要组成部分。有色溶解性有机物(chromophoric dissolved organic matter, CDOM)作为DOM中主要的光学活性物质，与生物地球化学循环等多个过程密切相关，对紫外辐射也具有强烈吸收作用，能有效阻止紫外线进入水下生态系统。过去几十年，中国湖泊及其流域环境发生了显著变化，势必会改变CDOM浓度和组成。然而，由于长时序高分辨率数据的缺失，中国湖泊CDOM浓度及组成长期变化规律及驱动尚不清楚。  

　　中国科学院南京地理与湖泊研究所施坤等研究人员利用卫星遥感观测，揭示了自1986年以来中国1km²以上湖泊CDOM浓度和组成的时空变化模式及驱动机制。研究成果分别以Widespread decrease in chromophoric dissolved organic matter in Chinese lakes derived from satellite observations和Increased dominance of terrestrial component in dissolved organic matter in Chinese lakes为题，发表在国际权威学术期刊Remote Sensing of Environment和Water research上。  

　　研究使用CDOM在350nm处的吸收系数(a_CDOM(350))以及275nm-295nm以及350nm-400nm的光谱斜率比值(SR: S_275-295/S_350-400)分别表征CDOM的浓度和组成。基于全国范围内的湖泊实地调查数据以及Landsat卫星地表反射率数据，构建了基于波段组合的CDOM浓度和组成的遥感反演模型(图1(a))，并结合Landsat-5、Landsat-7、Landsat-8卫星评估了我国2462个面积大于1km²的湖泊CDOM浓度及组成的时空变化模式和驱动机制。  

　　研究发现我国湖泊CDOM浓度呈现“东高西低”的空间分布格局(图1(b))。在1986-2021年，我国湖泊平均a_CDOM(350)总体以-0.25 m^-1/10年的速率下降，其中下降速度最快的区域是东北湖区 (-0.38 m^-1/10年)，其次是蒙新湖区 (-0.36 m^-1/10年)、东部湖区 (-0.31 m^-1/10年)、青藏高原湖区(-0.23 m^-1/10年)和云贵湖区 (-0.20 m^-1/10年)。此外，由于人类活动强度和自然地理环境的差异，SR呈现出明显的“西高东低”的空间分布格局。在1986-2021年，SR总体以-0.06/10年的速率下降，其中64.37%的湖泊SR显著下降，15.42%的湖泊SR无显著变化，仅有20.20%的湖泊SR增加。SR的广泛下降表明了近四十年来中国湖泊CDOM的陆源组份在持续增加。  

　　结合流域气候变化、植被覆盖和人类活动程度等因素，研究分析了全国湖泊CDOM浓度和组合时空变化的驱动机制，结果显示区域植被覆盖度的增加是青藏高原湖泊CDOM浓度下降的主要驱动因素，而水质改善是东部平原湖泊CDOM浓度下降的主因。人类活动的增加是CDOM的陆源组份增加的主要驱动因素，说明人类活动和城市化进程对中国湖泊CDOM的来源组成产生了重要的影响。  

　　该项研究为中国湖泊环境保护和水质管理监测提供了有价值的参考，对于深入理解人类活动和气候变化影响下的湖泊碳循环具有重要的意义。  

　　中国科学院南京地理与湖泊研究所施坤研究员为论文的通讯作者，合作者包括秦伯强、张运林研究员等人。研究得到了国家自然科学基金、第二次青藏科考及中国科学院南京地理与湖泊研究所青年科学家小组等项目的联合资助。  

　　相关论文链接：  

　　https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113848  

　　https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.121019  

图1 研究框架和主要结果。模型构建和卫星观测(a)，全国湖泊CDOM浓度和组成的时空变化模式(b)，全国湖泊CDOM浓度和组成时空变化的驱动机制(c)