基于论文摘要与全文内容，现按学术评审标准依次回复如下。 **中文标题** 低海拔DEM表示对基于Landsat的长时序相对湖泊水量异常重建的影响——以柴达木盆地小柴旦湖为例

《Water》：Low-Elevation DEM Sensitivity in Landsat-Based Reconstruction of Long-Term Relative Lake Volume Anomalies

　　

在数据稀缺的高海拔地区，由于连续水位记录和水深数据往往缺失，长期湖泊蓄水量监测仍面临挑战。本研究将1996—2025年Landsat提取的小柴旦湖年面积序列与基于DEM的高程—面积—体积（H–A–V）关系相结合，重建了以DEM为参考的相对水位异常和基于DEM情景的相对水量异常。采用Sentinel-2、三种DEM、ICESat-2 ATL13、不确定性传播及缓冲测试进行评估。三种DEM情景均显示长期增长趋势，但变化幅度不同。FABDEM中存在面积为91.04 km2的低海拔平台，其中99.9%与2011—2015年水体掩膜并集重叠，这与源期水体压平或空隙填充一致。湖泊面积从78.42 km2增加至126.63 km2。在三种DEM情景下，2025年以DEM为参考的相对水位异常范围为3.29—3.99 m，2025年基于DEM情景的相对水量异常范围为3.46—4.14×10? m3。由于缺乏水深数据验证，ΔV的幅度仍依赖于DEM情景。2019—2025年期间，以DEM为参考的相对水位异常与ATL13相对水位异常具有一致性（r=0.885；RMSE=0.195 m）。年相对水量增量与气候水平衡呈正相关。该框架为数据稀缺的封闭流域监测相对水位和水量异常提供了一种对DEM敏感的途径。

**论文解读文章**

**研究背景与科学问题**

青藏高原分布着众多高海拔内陆湖泊，其中许多湖泊缺乏连续的水位观测记录和公开的水深数据。近年来，高原部分湖泊持续扩张，对湖岸生态系统、公路及邻近聚落构成的风险日益增加，气候预估也表明未来湖泊面积和蓄水量可能继续显著增长。湖泊蓄水量变化是区域陆地水储量变化的重要组成部分，因此，建立高海拔内陆湖泊的长期蓄水量记录，对理解流域尺度水文变化及评估湖泊扩张影响均具有重要意义。已有研究利用卫星测高、光学遥感影像、ICESat-2光子计数测高以及多源DEM与测高数据的比较等方式，在湖泊水位与蓄水量监测方面取得了重要进展。然而，仍存在两个关键问题：其一，卫星测高覆盖范围有限、有效观测次数少且观测时段较短，制约了中小型湖泊的长期监测；其二，基于DEM的方法虽可延长重建时段，但结果高度依赖于低海拔湖盆地形质量，不同DEM数据源、空间分辨率及水体处理方式的差异可能改变H–A–V关系，进而影响相对水位和水量异常的重建幅度。对于岸坡平缓的浅水湖泊而言，最低海拔附近的微小地形差异可能导致重建结果的较大误差。因此，有必要系统评估低海拔地形表示对不同DEM重建结果的影响。

**研究内容与主要结论**

研究人员以位于柴达木盆地东北缘的小柴旦湖为研究对象，将1996—2025年Landsat湖泊面积序列与基线DEM建立的H–A–V关系相结合，重建了以DEM为参考的相对水位异常和基于DEM情景的相对水量异常。同时，将FABDEM和MERIT DEM作为替代重建情景进行评估，并利用Sentinel-2影像、ICESat-2 ATL13观测数据、不确定性分析和缓冲测试进行多角度验证。研究结果表明，1996—2025年间小柴旦湖面积从78.42 km2增加至126.63 km2，净增48.21 km2（61.48%）。三种DEM情景均显示长期增长趋势，但重建幅度存在差异：2025年相对水位异常范围为3.29—3.99 m，相对水量异常范围为3.46—4.14×10? m3。FABDEM中存在91.04 km2的低海拔平台，其中99.9%与2011—2015年水体掩膜并集重叠，提示其可能源于源期水体压平或空隙填充处理。2019—2025年间，DEM参考相对水位异常与ATL13相对水位异常具有较好一致性（r=0.885；RMSE=0.195 m）。年相对水量增量与气候水平衡呈正相关，且在去趋势和趋势预白化后仍然显著。该研究提出的框架为数据稀缺封闭流域的湖泊水位和水量异常监测提供了一种对DEM敏感的途径。

**主要技术方法**

该研究采用的主要技术方法包括：（1）基于Landsat与Sentinel-2影像的MNDWI–Otsu自动水体提取及交叉传感器一致性评估；（2）基于三种DEM（基线DEM、FABDEM、MERIT DEM）构建H–A–V关系并重建相对水位与水量异常；（3）低海拔平台诊断与跨DEM敏感性分析；（4）蒙特卡洛不确定性传播与缓冲宽度结构敏感性测试；（5）ICESat-2 ATL13相对水位一致性评估；（6）Sen斜率与Mann–Kendall趋势检验及气候水平衡相关分析。

**研究结果**

3.1 湖泊面积变化与交叉传感器一致性：质量控制的Landsat影像覆盖1996—2025年每年，年有效影像数量为3—20景，MNDWI–Otsu阈值范围为?0.090至0.113。与Sentinel-2水体范围的交叉比较显示，面积RMSE为0.61 km2，MRE为0.40%，像元级OA为0.9964，Kappa为0.9918，IoU为0.9890，F1为0.9945。湖泊面积Sen斜率为2.00 km2/年（95% CI: 1.48—2.39 km2/年；p<0.001），呈显著增长趋势。

3.2 基线DEM情景下的H–A–V重建：基于基线DEM的H–A和H–V关系随高程单调递增，1996—2025年所有年面积均落在有效H–A范围内。重建高程从1996年的3122.905 m升至2025年的3126.894 m，2025年相对水位异常为3.99 m；相对水量异常在2000年为?0.694×10? m3，2019年为4.17×10? m3，2025年为4.14×10? m3。SNHT检验在2018年检测到三个序列的显著突变。

3.3 跨DEM敏感性与低海拔平台诊断：三种DEM重建的H–A和H–V关系及变化幅度不同，但均显示长期增长。2025年相对水位异常在基线、FABDEM和MERIT DEM情景下分别为3.99、3.29和3.31 m；相对水量异常分别为4.14、3.51和3.46×10? m3。FABDEM的91.04 km2平台中，76.1%与2000年和2011—2015年水体范围均重叠，23.8%在2000年水体范围之外但在2011—2015年间至少一年被淹没，仅0.1%在两者范围之外。各年度2011—2015年水体掩膜包含平台的97.3%—99.8%，并集包含99.9%。

3.4 重建不确定性与ATL13一致性评估：三种DEM情景的蒙特卡洛95%区间存在重叠但范围不同，反映了建模的不确定性。2019—2025年间，DEM参考相对水位异常与ATL13相对水位异常的r=0.885（p=0.008），RMSE为0.195 m，MAE为0.179 m，表明两者在此期间具有较好的一致性。

3.5 年相对水量增量与气候水平衡的关系：年相对水量增量与年CWB在去趋势（r=0.665，p<0.001）和趋势预白化（r=0.646，p<0.001）后仍保持显著正相关。年降水量与相对水量增量呈正相关，而PET和气候水分亏缺呈负相关。3—10月CWB窗口的r=0.667，q=0.0064。

**讨论与结论总结**

讨论部分指出，基于Landsat的H–A–V框架适用于缺乏连续水位记录和水深数据的湖泊，但ΔV应被理解为基于DEM情景的相对水量异常而非经过水深验证的绝对湖泊蓄水量变化。FABDEM平台与2011—2015年水体掩膜并集99.9%的重叠支持源期水体压平或空隙填充的合理解释，但天然低起伏盐壳地形无法排除。MERIT DEM虽无类似低海拔平台，但其重建幅度也低于基线结果，可能涉及地形平滑、网格聚合和岸坡表示等因素。蒙特卡洛区间与跨DEM和缓冲敏感性范围分别代表不同来源的不确定性，不应相加。年相对水量增量与气候水平衡的正相关表明统计关联而非因果效应，TerraClimate CWB仅代表固定湖区的区域气候条件，未量化径流、地下水、融雪或实际湖面蒸发。研究结论为：1996—2025年小柴旦湖面积显著增加；三种DEM情景均显示长期增长但重建幅度不同；FABDEM低海拔平台可能源于源期水体压平或空隙填充；ATL13在2019—2025年提供了后期一致性评估；年相对水量增量与气候水平衡呈正相关，但不建立因果关系。未来研究应纳入实测湖底地形、更长的卫星测高记录、径流数据和地下水数据。