科學家提出青藏高原湖泊水位變化監測新算法

　　青藏高原分布有六萬余個湖泊，因受人類活動干擾較少，這些湖泊是監測氣候變化的理想“前哨”。然而，傳統星載高度計受軌道稀疏、采樣間距較大、在小型湖泊上易受信號污染等因素限制，難以實現對高山小型湖泊水位的有效監測。2022年發射的地表水與海洋地形（SWOT）寬幅高度計衛星，憑借高空間分辨率、短重訪周期及全面覆蓋等優勢，為水體變化監測提供了新的技術途徑。但在高山復雜地形條件下，其載荷設計易引發更為顯著的信號污染，導致小型湖泊水位測量誤差偏大、數據可用性降低。目前，學界尚缺乏針對SWOT衛星在青藏高原地區實際監測能力的系統性探索與評估。

　　針對上述問題，中國科學院青藏高原研究所等研究團隊，發展了一種針對SWOT衛星的水位提取新算法，并結合青藏高原9個湖泊的多年野外觀測數據進行驗證。該方法基于SWOT衛星最新發布的D版本L2級高碼率PIXC數據，通過先驗湖泊邊界約束下的高斯核密度估計，有效規避了復雜地形干擾，實現了對青藏高原中—小型湖泊水位的高精度提取，證明了SWOT衛星具備在復雜地形下進行湖泊水位監測的能力。在青藏高原的驗證湖泊中，提取水位的平均線性相關系數達0.72，均方根誤差為0.29m。研究進一步表明，在冰湖水位監測應用中，為提升數據可用性，數據處理應重點關注相位解纏繞、信噪比、相干增益等反映傳感器狀態的標簽。由于湖泊水體與陸地間存在顯著的后向散射差異，疊掩效應對湖泊水位監測精度未產生明顯影響。

　　該研究驗證了SWOT衛星D版本數據水位監測精度，拓寬了SWOT數據在冰湖等小型湖泊研究中的應用前景。測試結果表明，SWOT衛星可監測的青藏高原湖泊數量超過現役衛星高度計監測總量，目前已有超2.6萬個面積小于1km的湖泊，以及2924個喜馬拉雅地區的冰湖在有效監測范圍。未來，SWOT衛星將為青藏高原湖泊水量變化的全面監測提供重要支撐，該研究也為學界深入理解高原湖泊對氣候變化的響應機制及開展冰湖災害預警提供了新的遙感星載數據。

　　日前，相關研究成果發表在《國際應用地球觀測與地理信息雜志》（International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院、西藏自治區等的支持。