Спутниковое дистанционное зондирование помогает отслеживать динамику CO₂ в озерах в крупном масштабе

Исследователи под руководством профессора Дуань Хунтао из Нанкинского института географии и лимнологии Китайской академии наук разработали модель оценки концентрации растворенного CO₂ (cCO₂) для мезо-эвтрофных озер регионального масштаба. С помощью данных спутника Sentinel-3 они реконструировали пространственно-временную динамику концентраций растворенного CO₂ для изученных озер с 2016 по 2021 год. Результаты опубликованы в журнале Remote Sensing of Environment 3 января.

Озера играют ключевую роль в углеродном цикле, но текущие оценки выбросов CO₂ из озер, основанные на полевых данных («снизу вверх»), имеют высокую неопределенность из-за недостатка измерений. Спутниковое зондирование, обладающее широким охватом и высоким разрешением, может значительно снизить эти неопределенности. Для озер в среднем и нижнем течении бассейнов рек Янцзы и Хуайхэ в Восточном Китае хорошими предикторами концентрации CO₂ стали получаемые со спутника данные о хлорофилле-a, температуре воды, глубине диска Секки и переменных, связанных с фотосинтетически активной радиацией.

«Растворенный CO₂ в озерах не является оптически активным. Поэтому поиск определяемых со спутника переменных, связанных с процессами цикла CO₂ и факторами среды в озерах, является ключом к реализации дистанционной оценки cCO₂», — пояснил профессор Дуань. Разработанная на основе этих переменных ступенчатая квадратичная полиномиальная модель показала высокую эффективность в предсказании пространственно-временной динамики концентраций CO₂.

Спутниковые оценки среднегодовых концентраций CO₂ показали, что около 28% озер выступали слабыми поглотителями CO₂ из атмосферы (14.96 ± 1.13 μmol L⁻¹), в то время как остальные были источниками (19.22 ± 2.02 μmol L⁻¹), по сравнению со средней концентрацией равновесия с атмосферой (16.29 μmol L⁻¹). Концентрации CO₂ снижались с увеличением степени эвтрофикации и уменьшением размера озера. «Это исследование расширяет текущие знания о выбросах CO₂ из мезо-эвтрофных озер и показывает, как спутниковое дистанционное зондирование может расширить пространственно-временной охват данных по озерному CO₂», — отметил первый автор работы Ци Тяньци.