近日，清華大學(xué)水利水電工程系教授龍笛團隊在全球地表水體遙感監(jiān)測研究中取得重要進展。該團隊研究成果成功揭示了全球百萬湖泊水域面積的多尺度動態(tài)與季節(jié)性主導(dǎo)機制，在世界范圍內(nèi)打破了長期困擾遙感水文界的“時間—空間”權(quán)衡瓶頸，推動全球湖泊遙感監(jiān)測從“靜態(tài)觀測”邁入“高精度動態(tài)解析”

　　相關(guān)研究成果以《季節(jié)性主導(dǎo)全球湖泊水域面積動態(tài)》為題，在線發(fā)表于《自然》。

　　長期以來，國際科研界在湖泊變化研究中，更多地關(guān)注長期趨勢和年際波動，對季節(jié)性動態(tài)的系統(tǒng)刻畫不足?，F(xiàn)有權(quán)威數(shù)據(jù)集為全球湖泊變化提供了重要參考，但在時空連續(xù)性與季節(jié)性動態(tài)監(jiān)測方面存在不足。

　　解決湖泊動態(tài)監(jiān)測不足的關(guān)鍵瓶頸，龍笛團隊創(chuàng)新性地構(gòu)建了一套融合MODIS衛(wèi)星傳感器時間分辨率優(yōu)勢與GSW空間分辨率優(yōu)勢的深度學(xué)習(xí)遙感大數(shù)據(jù)融合框架，借助清華大學(xué)高性能計算集群“探索1000”及云計算平臺，累計消耗計算資源超8萬個機時，高效完成了遙感大數(shù)據(jù)處理與深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，構(gòu)建了迄今為止時空分辨率最高、覆蓋范圍最廣、連續(xù)性最強的全球湖泊水域面積時序數(shù)據(jù)集，實現(xiàn)了對全球約140萬個湖泊在月尺度、30米空間分辨率下的水域面積連續(xù)監(jiān)測。

　　簡單來說，如果將衛(wèi)星遙感比作拍攝地球的“太空相機”，以往拍出的照片不是分辨率不足，就是連續(xù)性不夠?，F(xiàn)在，團隊創(chuàng)造了一種基于人工智能的數(shù)據(jù)時空融合“導(dǎo)演”，將不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合成高清流暢、無斷檔的地球湖泊“連續(xù)劇”，首次實現(xiàn)了全球百萬湖泊的精準(zhǔn)動態(tài)監(jiān)測。

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　　基于該數(shù)據(jù)集，研究團隊有了新發(fā)現(xiàn)：研究顯示，全球66%的湖泊總面積和60%的湖泊數(shù)量，其水域面積動態(tài)都以季節(jié)性變化為主導(dǎo)。更為重要的是，這一季節(jié)性主導(dǎo)的分布格局與全球人口分布之間存在高度耦合關(guān)系——全球90%以上的人口，都居住在以季節(jié)性主導(dǎo)湖泊為主的流域。

　　該發(fā)現(xiàn)從全球尺度上揭示了人類活動區(qū)域與水文季節(jié)性變化之間的深層聯(lián)系。它預(yù)示著湖泊水文過程正日益受到季節(jié)性極端事件和人為調(diào)控的雙重驅(qū)動。比如，農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)和生活用水的季節(jié)性需求變化都可能直接影響到湖泊的“變化”節(jié)奏。

　　此外，研究還發(fā)現(xiàn)，季節(jié)性極端事件可以在短期內(nèi)顯著放大或抵消湖泊幾十年來的長期趨勢。該機制為理解極端氣候事件對湖泊生態(tài)系統(tǒng)和水資源安全的沖擊提供了科學(xué)依據(jù)，也為未來湖泊溫室氣體通量估算、生態(tài)生境保護及極端水文事件響應(yīng)策略的制定提供了理論支撐。

　　該研究不僅在科學(xué)認(rèn)識上取得關(guān)鍵突破，也在遙感大數(shù)據(jù)處理與人工智能方法論方面具有重要推動作用，打破了長期困擾遙感水文界的“時間?空間”權(quán)衡瓶頸，推動全球湖泊遙感監(jiān)測從“靜態(tài)觀測”邁入“高精度動態(tài)解析”。