懸浮物（suspended particulate matter, SPM）是湖泊光學活性物質(zhì)之一，包含了水體內(nèi)懸浮顆粒的總量（浮游藻類、泥沙等），影響了水體透明度和初級生產(chǎn)力，反映了湖泊-流域物質(zhì)循環(huán)過程，是水文、水質(zhì)及水環(huán)境關(guān)注的重要參數(shù)之一。受自然（地形地貌、湖泊形態(tài)）、氣候（降雨、風速）和人類活動（建壩、挖沙、養(yǎng)殖、流域土地管理）的影響，湖泊SPM變化較快。雖然野外調(diào)查和衛(wèi)星遙感技術(shù)已用于湖泊懸浮物監(jiān)測，但目前，我國湖泊懸浮物的濃度是多少、空間分布如何、年月變化怎樣等問題仍不清晰。 

　　近期，中國科學院南京地理與湖泊研究所馬榮華研究員課題組曹志剛博士，聯(lián)合南佛羅里達大學、錫耶納大學、中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所等科研人員，基于長期以來的實測調(diào)查數(shù)據(jù)，發(fā)展了基于MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)的中國湖泊SPM反演算法，揭示了2002年以來中國30km2以上中大型湖泊的SPM時空變化和影響因素。研究成果以MODIS observations reveal decrease in lake suspended particulate matter across China over the past two decades為題，近期發(fā)表在遙感頂級期刊Remote Sensing of Environment上。 

　　研究主要關(guān)注我國五大湖區(qū)的269個30km2中大型湖泊（排除了淺水鹽湖扥等光學淺水湖泊），對2002-2021年間50,000多景MODIS Aqua數(shù)據(jù)進行處理，基于2007-2021年133個湖泊的實測數(shù)據(jù)，構(gòu)建了基于支持向量回歸的SPM遙感反演模型，驗證精度達到74%，適用于我國0.1-1000mg/L的湖泊SPM衛(wèi)星遙感估算。 

　　模型應(yīng)用于MODIS數(shù)據(jù)獲取了SPM的長期時空變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國湖泊2002-2021年平均SPM濃度是19.8±22.9mg/L (中值8.0mg/L)。SPM空間趨勢呈現(xiàn)西低東高趨勢（圖1），如青藏高原湖區(qū)平均為3.0mg/L，云貴高原湖區(qū)為9.9mg/L，蒙新湖區(qū)為17.5mg/L，東部平原湖區(qū)為25.8mg/L，東北平原與山地湖區(qū)為48.4mg/L。SPM與湖泊面積沒有明顯關(guān)系，但和湖泊深度相關(guān)。SPM在淺水湖泊高（28.3mg/L），深水湖泊低（6.0mg/L），與底泥再懸浮作用有關(guān)。 

圖1 MODIS獲取的2002-2021年中國湖泊平均SPM濃度空間格局與統(tǒng)計 

　　過去20年，雖然中國湖泊的SPM變化趨勢呈現(xiàn)時空差異（圖2），但62%的湖泊SPM顯著下降，這些湖泊平均每10年下降0.7mg/L。其中青藏高原湖區(qū)、蒙新湖區(qū)和東北平原與山地湖區(qū)大部分湖泊SPM下降，而東部平原湖區(qū)和云貴高原湖區(qū)中SPM下降的湖泊占比小于50%，與藍藻水華的暴發(fā)有關(guān)?？傮w上，不同湖區(qū)SPM的年際變化特征的影響因素分為氣候和人類活動兩類；以青藏高原湖區(qū)為代表的西部湖泊的SPM下降主要是氣候暖濕化有關(guān)，而東部淺水湖泊則是風速下降及流域土地優(yōu)化削減的土壤侵蝕所致。同時，研究結(jié)果也分析了三峽大壩對長江通江湖泊SPM的顯著削減作用，以及采砂活動對鄱陽湖、洪澤湖、駱馬湖等湖泊SPM的增加效應(yīng)。 

　　該論文第一作者是曹志剛博士，通訊作者是馬榮華研究員，合作作者有胡傳民教授、段洪濤研究員、Steven Loiselle教授、宋開山研究員等。本研究工作得到國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金和研究所“十四五”青年人才托舉項目等項目聯(lián)合資助。全文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113724 

圖2 2002--2021年中國湖泊SPM的年際變化趨勢分布與統(tǒng)計