青藏高原湖泊数量众多且分布密集，是青藏高原的重要组成部分。然而，湖泊的水下地形测量数据较少，对高原湖泊水储量及其变化的准确估算有一定影响。尽管激光雷达的穿透特性被应用于重建滨海水下地形等领域，但由于穿透深度浅、水下光子提取困难、湖泊水质复杂等难题，限制了激光雷达在重建湖泊水下地形的应用。

　　中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队研究员张国庆联合美国、英国以及中国台湾的科研人员，提出了基于ICESat-2激光雷达高度统计数据的湖泊水下地形重建方法，并应用于青藏高原的60个湖泊。该方法在三维空间和二维空间使用格网聚类算法WaveCluster，较好地去除了激光雷达高度计ICESat-2因阳光产生的噪声光子，提升了数据的可用性。研究通过提取穿透水下信号光子，结合数理统计模型，测深模拟ICESat-2轨迹，利用空间插值得到湖泊测深图。以此为基础，科研人员综合运用公开发表的湖泊实测水下地形、此次研究模拟的水下地形以及基于自仿射理论建立的经验方程，初步估算了青藏高原大于0.01平方公里湖泊的水储量。研究估算，2022年青藏高原大于0.01平方公里湖泊总水储量为1043.69±341.31km³，约70%湖泊水储量集中在内流区即羌塘高原。

　　该研究解决了ICESat-2激光雷达高度计数据计算量大、激光雷达穿透深度有限、无法重建大型湖泊水下地形的问题。研究显示，模拟与实测的湖泊体积具有良好的一致性，最大水深的平均绝对百分比误差为8.0%，湖泊体积的平均绝对百分比误差为19.7%。这一研究基于遥感手段初步估算了青藏高原湖泊水储量，为湖泊未来水量变化预估、水量平衡分析和水资源管理提供了数据支持。

　　相关研究成果以Reconstructing Tibetan Plateau lake bathymetry using ICESat-2 photon-counting laser altimetry为题，发表在《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）上。研究工作得到国家自然科学基金和第二次青藏高原综合科学考察研究等的支持。

　　论文链接

　　收集和模拟的青藏高原测深湖泊分布及激光雷达数据时序。（a）模拟测深湖泊和收集的实测测深湖泊空间分布；（b）2019年至2023年ICESat-2 ATLAS测高数据的时序分布

供稿人：杨越

审核人：文成锋