水文学家发现从外太空可以观察到减少雾气对环境的破坏

两张卫星图像显示了纳米布沙漠两个地区的植被因雾而变化。左图显示了低雾时段的区域；右图显示了大雾期间的区域。正方形内的绿色区域表示植被已绿化。

由IUPUI领导的研究是第一个发现卫星数据可以检测出雾气在气候变化下对植被水平的影响的研究。

由印第安纳大学普渡大学印第安纳波利斯分校（IUPUI）的生态水文学家领导的一项新研究首次表明，有可能使用卫星数据来衡量气候变化对依赖雾水的生态系统的威胁。

该论文发表在《地球物理研究快报》上，提供了第一个明确的证据，表明可以使用遥感来测量雾水平与植被状况之间的关系。与艰苦的地面观测相比，这一发现为轻松，快速地评估大雾对整个大片土地对生态健康的影响提供了潜力。

这项研究的资深作者，IUPUI科学学院副教授王立新说：“从未见过这样的事，您可以观察到雾对外太空植被的影响。”“为此目的使用卫星数据的能力是一项重大技术进步。”

迫切需要了解雾与植被之间的关系，因为环境变化正在降低全球的雾水平。这种转变对以雾为主要水源的地区影响最大，包括加利福尼亚的红木森林，智利的阿塔卡马沙漠和纳米比亚的纳米布沙漠，后两个目前被联合国确认为世界遗产由于它们的生态稀有性。

在纳米比亚纳米布沙漠的戈巴贝布纳米布研究所附近的两个气象站采集了雾气读数。

该研究的第一作者，IUPUI的来访学生Na Qiao说：“雾的消失危及了这些地区的植物和昆虫种类，其中许多是世界其他地方不存在的。”“雾气损失对植被的影响已经非常明显。如果我们能够将这些数据与基于卫星数据的大规模影响评估相结合，则可能会影响与这些地区有关的环境保护政策。”

由IUPUI领导的研究基于光学和微波卫星数据，以及在纳米比沙漠的戈巴卜·纳米比研究所在两个地点运营的气象站的雾水平信息。卫星数据是从NASA和美国地质调查局获得的。雾读数是在2015年至2017年之间获取的。

Wang在Gobabeb设施中的工作得到了美国国家科学基金会“职业奖”的支持。他和学生研究人员（包括来自IUPUI的研究生和本科生）至少每年一次，前往偏远的设施（从最近的城市到一条土路上行驶两个小时）进行现场研究。

王立新（左）和一位同事在纳米比亚的纳米布沙漠中进行水研究。

研究发现，在整个研究过程中，两个气象站附近的雾水平与植被状况之间存在显着的相关性。除其他发现外，来自研究设施附近站点的光学数据还显示出明显的雾化后植物绿化的迹象，并且雾化期间的措施比无雾时期高出15％。

在第二个地点附近的一个局部岩层中也看到了类似的图案。微波数据还发现，雾气与研究设施附近的植物生长之间存在显着的相关性，并且雾天期间的测量值比无雾时高出60％。

这项研究的结论基于三种远程测量植被的方法：第二种基于光学数据，对植物的绿色感度敏感；第三种基于微波数据，对整个植物的质量敏感，包括植物的数量。茎和叶中的水。尽管可以通过机器观察到，但植被颜色的变化仍然微弱到人眼无法察觉的程度。

接下来，研究小组将在目前的工作基础上，测量长时间内雾气对植被的影响，这将有助于未来的预测。Wang还致力于研究其他地区的关系，包括加利福尼亚的红木森林。

他说：“在进行这项研究之前，我们甚至都不知道您可以使用卫星数据来测量雾对植被的影响。”“如果我们可以延长调查期限，那将显示出更加牢固的关系。例如，如果我们有10年的数据，我们可以对这种关系的强度以及由于气候变化而随着时间的推移如何改变这种关系做出未来的预测。”

参考：乔娜，张立夫，黄昌平，焦文哲，阿娇玛格斯-柯林，尤金·马莱和王立新，“卫星观测到的雾对植被产生了积极影响”，2020年6月4日，地球物理研究快报。DOI：
10.1029 / 2020GL088428

其他作者是焦文哲，博士。 IUPUI的学生为卫星数据处理做出了重要贡献，中国科学院的Changchang Huang和Zhang Lifu以及Gobabeb Namib研究所的Maggs-Kölling和Eugene Marais都做出了重大贡献。乔先生也是中国科学院的学生。