在全球大气CO₂浓度升高和气候变暖的背景下，CO₂的源汇及在生态系统中的循环流动成为国际关注焦点。不同研究表明全球湖泊对大气CO₂的年贡献量0.11- 0.57 Pg，如此大的评估差异主要是因为野外监测数据，尤其是中小型湖泊观测数据的缺乏造成的。全面、客观地监测湖泊CO₂排放量，对精准评价湖泊在全球碳循环中的作用具有重要意义。

中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境遥感学科组的研究人员，对东北地区不同季节湖泊表层水体二氧化碳分压（pCO₂）进行了多次实测与分析，并基于Landsat卫星影像，构建了适用于东北湖泊表层水体pCO₂的XGBoost模型（拟合精度R²=0.86，RMSE=148.73 μatm；验证精度R²=0.71，RMSE=186.14 μatm），并将该模型应用于湖泊表层水体pCO₂反演（图1），结果表明，自1985——2023年，东北地区湖泊pCO₂年均值处于下降趋势；基于pCO₂遥感反演结果和气象等数据，估算1985年、2010年和2020年东北地区湖泊（面积>1km²）水-气界面CO₂年排放通量分别为1.74 Tg、1.19 Tg和0.62 Tg，到2023年已为负值，东北地区湖泊正在经历由潜在的大气CO₂碳源向碳汇转变的过程；研究推测湖泊营养程度的变化可能是导致东北湖泊水-气界面CO₂年排放通量变化的一个主要原因。本研究对深入理解湖泊在全球气候变化过程中的作用具有重要意义。

该研究成果发表在国际期刊Ecological Indicators上，由硕士研究生赵瑞雪（第一作者）、温志丹研究员（共同通讯作者）、尚盈辛副研究员（共同通讯作者）和宋开山研究员等共同完成。该研究得到了国家自然科学基金（42471358、U24A20582）和吉林省科技发展计划项目（20240101034JJ）等共同资助。

图1 东北地区湖泊表层水体pCO₂分布格局（2023年）

论文信息如下：Zhao Ruixue,Wen Zhidan*,Shang Yingxin*,Liu Ge,Tao Hui,Fang Chong,Li Sijia,Yu Xiangfei,Yang Qian,Liu Jiping,and Song Kaishan: Satellite estimation of pCO₂ and quantification of CO₂ fluxes in lakes in the context of climate change,Ecological Indicators,2025,178,114062.

链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.114062