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十年坚守 | 绿水青山保卫战,遥感始终在前线(一)

吴传庆 遥感学报 2021-09-20

遥感人的成长家园

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2019年2月,生态环保部发布了“关于做好2019年重点湖库蓝藻水华防控工作的通知”。全国水华水质业务化监测情况怎样?水华暴发趋势如何?本期特别策划人物专访:生态环境部卫星环境应用中心水遥感部吴传庆主任 。

吴传庆   水遥感部主任

生态环境部

卫星环境应用中心  

长期致力于环境卫星和水环境遥感应用工作,建立了多个新型水环境遥感反演模型和业务化技术流程,致力服务于生态环境部的水华、富营养化、赤潮、溢油等水色遥感监测工作,发表论文20余篇,编著1部,并获得国家科技进步二等奖2次,部级奖励6次。

访 谈

问题1

全国重点湖库水华遥感监测状况如何?


目前可以做到 太湖、巢湖进行全年日尺度的遥感水华监测;滇池、洱海等进行全年周尺度的遥感水华监测;鄱阳湖、洞庭湖、乌梁素海等进行全年月尺度的监测。



基于《水华遥感与地面监测技术标准规范(试行)》,监测手段主要通过对目标水域内NDVI的计算,辅以专家阈值判断,进行水华确定和面积的提取,卫星影像数据是:MODIS及高分系列卫星数据。



每月我们汇总三湖(太湖、巢湖、滇池)和洱海等重点湖库的当月水华情况,形成水华监测月报,为生态环境部的月水形式分析会提供相关信息。此外,还会形成水华年报,汇总本年度水华的情况,并对来年的水华情况进行预测预判,为生态环境部机关、地方管理部门提供参考。


                   2009年—2018年巢湖水华次数图


                2009年—2018年太湖、巢湖水华面积


您认为遥感在水华监测中有哪些优势?


对于水华监测,遥感最大优势主要体现在宏观与客观上。传统的地面手段基本无法对水华分布和面积进行监测;遥感技术“站得高,看得远,看得广”,其具有快速、范围大,瞬时等特点,利用遥感技术可以快速跟踪和监测水华的发生、发展情况,及时制定科学有效的处理措施。保质期长是另一大优势,相较于实地采集的水样,遥感影像作为处理对象可以长期保存,如果将来更好反演模型的出现,依旧可以用曾经保存的数据进行反演,得出更好的结论。


问题2

高分一号获取的太湖遥感影像(2018年10月27日)

通过对太湖水域内NDVI的计算,提取2018年10月27日太湖水华的面积(黄色部分)


问题3

请您对今年水华暴发情况,做一个态势分析?


截止到2019年4月,水华的暴发情况较往年相比,还是处在一个持平或偏低水平。水华的暴发期一般从每年的4月份开始,我们联合中国环境科学院等科研单位,以及江苏、云南、安徽省环境监测中心等多家监测单位,根据近十年遥感水华遥感数据和地面实测数据,结合今年的气象预报数据,对2019年重点湖库的水华形势进行了预判:


近两年为太湖、巢湖水华爆发的高发年份,预计2019年发生强度仍然较大  滇池去年水华次数降低、面积增大,预计2019年仍会出现大面积水华  洱海去年偶有小面积水华发生,预计2019年后半年仍可能发生水华


针对今年的水华情况,中心做了哪些工作部署及措施?


根据水华的暴发规律,工作部署如下:


(1)对重点湖库进行不间断的日(周)尺度的监测;


(2)在水华重点监测月份(4月至10月)每天由专人进行重点湖库的水华监测工作,并将结果进行及时上报;


(3)监测到大面积水华发生(面积大于湖库水体面积30%),还会及时加密监测,上下午各形成一份监测报告,同时及时通知生态环境部监测司及湖库的相关管理单位。

问题4


问题5

目前水华监测业务面临的最大问题是什么?


水华遥感监测是我中心最早几个业务产品之一。从2007年我们就开始对太湖、巢湖等湖库进行持续监测,十多年风雨无阻。


生态环境部水环境管理司已经明确指出了我们下一步工作方向,即水华的预警,这也是目前水华监测工作遇到的最大问题。遥感能够做到的只是现状监测,而对环保工作更有指导作用的是水华预警。这块工作已经超过了遥感科学的范畴,我们的人才专业背景明显不足。因此,我们要联合多个单位具有水生态、水文、气象等方面的研究团队共同开展研究工作。


我们已经在滇池建立了水华的地基遥感系统,以增加遥感频次,并进行水华预警的尝试。但水华预警的难点很多,如藻类生长、演化、运动机制就比较复杂,还有水文、理化因素等等。因此在水华预警这个问题上,我们还有很长的路要走。


碧水之觞 | 太湖水质水华遥感监测纪要


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未完待续

编辑:奔奔

指导/审核:梧桐君


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