水利系龍笛團(tuán)隊(duì)研制高時(shí)間分辨率青藏高原湖泊水位與水量變化數(shù)據(jù)集 提供遙感監(jiān)測(cè)湖泊溢流風(fēng)險(xiǎn)解決方案

清華新聞網(wǎng)11月4日電 10月28日，清華大學(xué)水利水電工程系龍笛副教授團(tuán)隊(duì)在地學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)》(Earth System Science Data)上發(fā)表題為“基于多源測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)和陸地衛(wèi)星岸線(xiàn)觀(guān)測(cè)的高時(shí)間分辨率青藏高原湖泊2000至2017年水位及水量變化數(shù)據(jù)集”(High-temporal-resolution water level and storage change data sets for lakes on the Tibetan Plateau during 2000–2017 using multiple altimetric missions and Landsat-derived lake shoreline positions)的研究論文。這是清華大學(xué)師生首次以第一作者身份在該刊物發(fā)表論文，該期刊影響因子為10.951。

青藏高原是我國(guó)湖泊分布最廣泛的地區(qū)，近年來(lái)受氣候變化影響，青藏高原湖泊面積普遍呈擴(kuò)張狀態(tài)。作為區(qū)域陸地與大氣間水量和能量交換的重要源匯項(xiàng)，湖泊水位及水量變化信息對(duì)于水文、氣象、氣候變化等研究有重要的科學(xué)意義。另一方面，湖泊擴(kuò)張對(duì)周邊的基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)田牧場(chǎng)都會(huì)造成威脅——位于可可西里地區(qū)的鹽湖距離下游的鐵路沿線(xiàn)僅十公里，日益擴(kuò)張的鹽湖存在溢流洪水的危險(xiǎn)。本研究在嚴(yán)重缺乏地面觀(guān)測(cè)、氣候地形和環(huán)境極其復(fù)雜的青藏高原地區(qū)提供的多源衛(wèi)星遙感湖泊水位水量數(shù)據(jù)集，對(duì)有效監(jiān)測(cè)這些有溢流風(fēng)險(xiǎn)的湖泊具有重要的實(shí)踐價(jià)值。

該研究在運(yùn)用傳統(tǒng)測(cè)高雷達(dá)/激光雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，探索了光學(xué)衛(wèi)星影像用于湖泊水位、水量監(jiān)測(cè)的新途徑——借助谷歌地球引擎(Google Earth Engine)識(shí)別光學(xué)遙感影像中湖泊的岸線(xiàn)變化，并將其轉(zhuǎn)換為湖泊水位變化信息，再結(jié)合湖泊面積轉(zhuǎn)化為水量變化信息，從而將缺乏測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大、中型湖泊水位、水量變化數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率由年尺度、季尺度提升到月或旬尺度。對(duì)于已有測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的湖泊，該研究利用光學(xué)遙感獲得水位信息對(duì)不同來(lái)源測(cè)高數(shù)據(jù)的誤差進(jìn)行了分析，指出了同類(lèi)研究中普遍存在的系統(tǒng)性偏差。該研究還為遙感監(jiān)測(cè)湖泊擴(kuò)張和溢流洪水提供了解決方案。為了驗(yàn)證光學(xué)遙感水位信息的準(zhǔn)確性，團(tuán)隊(duì)師生多次前往青藏高原開(kāi)展野外湖泊實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星高分二號(hào)的影像對(duì)所研制的數(shù)據(jù)集進(jìn)行不確定性分析，實(shí)驗(yàn)和理論分析結(jié)果均表明光學(xué)遙感水位信息精度在0.1~0.2米，與測(cè)高衛(wèi)星的精度相當(dāng)。

青藏高原湖泊水量變化空間分布圖

運(yùn)用高分二號(hào)遙感影像對(duì)光學(xué)水位信息進(jìn)行不確定性分析

本文的第一作者是水利系博士生李興東，通訊作者和第二作者是水利系龍笛副教授，合作作者包括龍笛副教授團(tuán)隊(duì)的博士生黃琦、博士生韓鵬飛和碩士生趙凡玉，以及國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)的榮田佳秀（Yoshihide Wada）教授。該研究得到基金委重點(diǎn)、十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等項(xiàng)目共同資助。

論文鏈接:

https://www.earth-syst-sci-data.net/11/1603/2019/

供稿：水利系

編輯：李華山

審核：周襄楠