全球富营养化观测；全球一致评估沿海富营养化的地球尺度工具
要点
- 我们引入了一个地球尺度（基于谷歌地球引擎）的应用程序，以前所未有的方式对富营养化进行全球一致的评估
- 该应用程序仅根据卫星获取的叶绿素-a 确定全球富营养化趋势。
- 该应用程序可检测出富营养化症状严重的地区和水质正在改善的地区
由西北太平洋地区环境合作中心（NPEC）的两位研究人员 Elígio de Raús Maúre 博士和 Genki Terauchi 博士、名古屋大学空间-地球环境研究所（ISEE）的 Joji Ishizaka 教授以及谷歌的两位成员（Nicholas Clinton 博士和 Michael DeWitt）领导的一个国际研究小组利用其开发的工具 “全球富营养化观测”，成功地从太空绘制了全球范围的沿海富营养化图： https://eutrophicationwatch.users.earthengine.app/view/global-eutrophication-watch
富营养化是一个新出现的全球性问题，与日益增加的人为营养负荷（如氮和磷）有关。 生活污水、工业废水和/或向世界各地沿海水域供应的化肥等活动增加了营养负荷，导致浮游植物过度生长，出现赤潮和/或缺氧现象。 沿海生态系统的这种退化被称为 “人为富营养化”。 这种人为富营养化的影响和程度往往仅限于有专门监测计划的地区。 因此，我们在此介绍全球富营养化观测站，它是首个基于谷歌地球引擎（GEE）的全球 沿岸富营养化潜力（CEP）互动评估工具。
在该工具中，2003 年至 2020 年空间分辨率为 4 千米的卫星叶绿素-a（CHL）数据被用于在全球范围内筛选 CEP。 另一方面，利用空间分辨率为 1 公里、时间跨度为 1998 年至 2020 年的区域数据集来评估西北太平洋地区的 CEP。 区域数据集改进了 CHL 的估算，尤其与黄海和东海相关。
该工具仅使用卫星得出的 CHL（浮游植物生物量的替代物）来评估世界海洋和大型湖泊的 CHL 水平和趋势，并将其分为六个等级，即三个与 CHL 趋势相关的等级（D-减少、N-无趋势和 I-增加）和两个与 CHL 水平相关的等级（H-高、L-低）。 这样，就能初步检测出世界各地可能出现富营养化（LI、HI）和低富营养化（LD、HD）的水域。 这种地图为沿岸水域管理者提供了一个指标，帮助他们决定哪些地方需要进一步评估。
这是史无前例的，因为该工具完全基于卫星得出的 CHL，并利用谷歌地球引擎 (GEE) 的强大功能即时运行计算，同时提供互动环境，让用户评估不同的 CHL 水平以及趋势评估区间。 该工具可有效识别已知富营养化且症状严重的区域，如死区（溶解氧极低的区域），以及富营养化信息有限甚至没有信息的区域。 例如，如两次对比评估所示，该应用程序能够突出显示渤海水质的改善情况（图 1）。 此外，该应用程序还确定了少营养化的潜力。 过去曾遭受人为富营养化影响的一些日本沿海水域，由于营养物质负荷量的人为减 少，现在正变得寡营养。 这也导致渔业产量下降。
全球富营养化观察介绍了对富营养化趋势进行一致的全球评估的前景，对监测可持续发展目标（SDGs）和应用地球观测支持可持续发展目标具有重大意义。
从全球富营养化观测所获得的 CEP 地图，可以提供富营养化的范围和背景，并向沿岸水域管理者提供水质信息，以便采取必要的管理措施。
图 1. 渤海沿岸富营养化潜力 (CEP) 图。 LD、LN 和 LI 分别表示低 CHL 状态（α< 5 mg m-3），呈下降趋势、无趋势和上升趋势。 HD、HN 和 HI 分别表示具有上述三种趋势的高 CHL（α ≥ 5 mg m-3）。 洋红色矩形(b) 表示渤海的位置。
该研究成果在线发表于
自然通讯
上首次发表，DOI: 10.1038/s41467-021-26391-9
GEE 应用程序：https://eutrophicationwatch.users.earthengine.app/view/global-eutrophication-watch
