基于MODIS地表温度产品的全球大型湖泊表面温度时空变化遥感监测研究

本研究针对全球大型湖泊表面温度(LSWT)长期监测数据匮乏的问题，利用MODIS地表温度(LST)产品MOD11A2，对面积大于25 km2的2446个湖泊进行时空变化分析。研究发现夜间LSWT范围为-11°C至26°C，昼夜温差(DTD)达1.3-16.9°C，揭示了湖泊深度、面积、海拔和地理位置等因素对LSWT的影响机制，填补了全球尺度LSWT长期研究的空白，为气候变化下的湖泊生态系统管理提供科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，湖泊作为重要的淡水资源和生态系统，其表面温度变化直接影响水生生物群落结构和物质循环过程。然而传统监测方法受限于空间覆盖范围，难以获取全球尺度数据。尤其对于面积超过25 km²的大型湖泊，长期连续的LSWT监测数据严重匮乏，制约了对湖泊热力学过程及其生态效应的深入理解。

为解决这一科学问题，中国科学院等机构的研究人员利用2001-2021年间12,978景MODIS LST 8天合成产品(MOD11A2)，对全球2446个大型湖泊开展系统性研究。该成果发表在《Ecological Informatics》上，首次实现了全球尺度LSWT时空格局的定量刻画。

研究采用三级技术路线：首先基于全球湖泊数据库筛选目标水体，通过MOD11A2数据获取1 km分辨率LSWT；其次运用质量控制(QC)标志和中值滤波算法消除云污染；最后结合气候分区、海拔和土地利用等多源数据，建立LSWT驱动因子分析模型。验证表明MODIS LST与实测数据具有良好一致性(R²=0.92)。

全球LSWT空间格局分析显示：热带湖泊日间平均温度达25.93°C，极地湖泊夜间低至-6.99°C；干旱气候区湖泊表现出最大昼夜温差(7.16°C)，而热带湖泊温差最小(0.5-2.5°C)。值得注意的是，非洲大裂谷区域的维多利亚湖等水体呈现显著降温趋势(p<0.01)，而北美大盐湖等则明显升温。

驱动机制研究发现：空气温度解释90%的LSWT变异；湖泊形态中，体积与LSWT呈正相关，而表面积呈负相关。特别发现高盐度湖泊(如伊塞克湖)因冰点降低而延长无冰期，地下水补给的湖泊(如阿雅克库姆湖)则呈现异常低温。

该研究创新性地构建了全球LSWT数据库，揭示出不同气候区湖泊对气候变化的异质性响应。成果不仅为预测湖泊生态系统演变提供理论基础，其基于公开MODIS数据的可重复方法体系，更可直接应用于渔业评估、藻华预警等管理实践。未来结合Sentinel-3等更高分辨率数据，将进一步提升小湖泊的监测能力，服务于全球水资源可持续管理。