Giám sát biến thiên mức độ phú dưỡng của hồ Hoàn Kiếm dựa vào hàm lượng Chlorophyll–a tính toán từ ảnh Sentinel

Chỉ số đề mục

Lĩnh vực nghiên cứu

Công nghệ sinh học môi trường khác

Dạng tài liệu

Tác giả

Nguyễn Thiên Phương Thảo, Phạm Quang Vinh, Nguyễn Thị Thu Hà, Nguyễn Thùy Linh

Nhan đề

Giám sát biến thiên mức độ phú dưỡng của hồ Hoàn Kiếm dựa vào hàm lượng Chlorophyll–a tính toán từ ảnh Sentinel–2A

Nhan đề tiếng anh

Monitoring the eutrophication level of Lake Hoan Kiem based on the estimated Chlorophyll–a concentration from Sentinel–2A imagery

Nguồn trích

Khí tượng Thủy Văn

Năm xuất bản

2021

Số

721

Trang

11-20

ISSN

2525-2208

Từ khóa

Giám sát biến thiên, Mức độ phú dưỡng, Hồ Hoàn Kiếm, Hàm lượng Chlorophyll–a, Ảnh Sentinel–2A

Từ khóa tiếng anh

The lake trophic state, Ho Guom, Chlorophyll–a, TSI, Sentinel 2A.

Tóm tắt

Nghiên cứu giám sát sự dao động của chỉ số dinh dưỡng (trophic state index TSI) của nước hồ Hoàn Kiếm dựa vào hàm lượng chlorophyll–a (Chla) tính toán từ ảnh vệ tinh Sentinel 2A (S2A) thu nhận được từ tháng 9 năm 2019 đến tháng 8 năm 2020. Kết quả khảo sát từ 50 điểm đo tại hồ Hoàn Kiếm vào 5 thời điểm khác biệt trong năm cho thấy hàm lượng Chla của nước hồ dao động trong khoảng 114,8 µg/L đến hơn 700 µg/L và có tương quan cao với tỷ số phản xạ mặt nước ứng với kênh cận hồng ngoại (B5) trên kênh đỏ (B4) của ảnh S2A (R2 = 0,82) do đó có thể tính toán từ tỷ số này bằng phương trình hàm mũ với sai số trung bình đã kiểm chứng là 29,4 µg/L. Giá trị TSI(Chla) tính toán từ ảnh và thực tế cho giá trị khá tương đồng, dao động ở mức từ 77 đến 95 tương ứng với mức siêu phú dưỡng, cho thấy tiềm năng cao của việc giám sát mức độ phú dưỡng của hồ từ ảnh S2A. Theo không gian, giá trị TSI(Chla) thay đổi không nhiều, thường tập trung ở mức cao xung quanh khu vực bờ phía bắc và phía nam. Giá trị TSI(Chla) tính toán từ ảnh S2A có sự thay đổi nhẹ theo mùa, cao vào đầu hè (tháng 6) và đầu đông (tháng 10, 12). Để giám sát được chi tiết hơn biến thiên giá trị TSI(Chla) cần khai thác thêm các vệ tinh khác như Landsat 8 và Sentinel 2B để tăng tần suất giám sát.

Tóm tắt tiếng anh

This study aims to monitor the trophic state index (TSI) of Lake Hoan Kiem using estimated chlorophyll-a concentration (Chla) from Sentinel 2A (S2A) acquired over Hanoi from September 2019 to August 2020. In situ data measured at 50 points over the lake in 5 field-trips shows that Chla ranged from 114.8 μg/L to 700 μg/L and strongly correlated to the ratio of the near-infrared band (band 5) versus the red band (band 4) of S2A by an exponential equation (R2 = 0.82). The reasonable error of validation (29.4 μg/L) indicates the equation appropriateness for estimating Chla in the lake water. As a result, estimated TSI(Chla) was harmonized with in situ TSI(Chla) and ranged from 77 to 95, classifying the lake water at the hypertrophic level and confirming a high potential of S2A for monitoring the lake trophic status. In space, TSI(Chla) distributed homogeneously and accumulated little in the areas along the northern and southern shores. Estimated TSI(Chla) was little changed by seasons, at the higher level in early summer (June) and early winter (from October to December). To better monitor TSI(Chla), other sensors such as Landsat 8 and Sentinel 2B should be investigated and exploited.

Kí hiệu kho

TTKHCNQG, CVt 39

File toàn văn

Xem toàn văn

Tài liệu tham khảo

[1] Schalles, J.F. (2006), Optical remote sensing techniques to estimate phytoplankton chlorophyll–aconcentrations in coastal.,In Remote sensing of aquatic coastal ecosystem processes (pp. 27–79). Springer, Dordrecht, 2006.
[2] Håkanson, L.; Bryhn, A.C.; Hytteborn, J.K. (2007), On the issue of limiting nutrient and predictions of cyanobacteria in aquatic systems.,Sci. Total Environ. 2007, 379, 89– 108
[3] Carlson, R.E. (1977), A trophic state index for lakes. Limnol.,Oceanogr. 1977, 22, 361–369.
[4] Thủy, D.T.; Cường, H.T.; Kim, D.D. (2012), Biến động hàm lượng độc tố microcystin trong môi trường nước hồ Hoàn Kiếm.,Tạp chí sinh học 2012, 34, 94–98.
[5] Le Hung Anh. (2002), Untersuchungen zur Verwertung der Biomasse in Landwirtschaft und Gartenbau Vietnams unter besonderer Berücksichtigung der Kompostierung.,Humboldt University in Berlin, Dissertation Verlag, ISBN 3–89825–571–9, 2002.
[6] Leng, R. (2009), The impacts of cultural eutrophication on lakes: A review of damages and nutrient control measures.,Writing 2009, 20, 33–39.
[7] Jensen, J.R. (2000), Remote sensing of the environment: an earth resource perspective: Pearson Prentice Hall.,Upper Saddle River, NJ, USA, 2000
[8] Chang, N.B.; Imen, S.; Vannah, B. (2015), Remote sensing for monitoring surface water quality status and ecosystem state in relation to the nutrient cycle: a 40–year perspective.,Crit. Rev. Env. Sci. Technol. 2015, 45, 101–166.
[9] Tyler, A.N.; Svab, E.; Preston, T.; Présing, M.; Kovács, W.A. (2006), Remote sensing of the water quality of shallow lakes: A mixture modelling approach to quantifying phytoplankton in water c-haracterized by high‐suspended sediment.,Int. J. Remote Sens. 2006, 27, 1521–1537
[10] Cheng, K.S.; Lei, T.C. (2001), Reservoir Trophic State Evaluation using Landsat TM Images.,JAWRA J. Am. Water Resour. Assoc. 2001, 37, 1321–1334.
[11] Dekker, A.G.; Peters, S.W.M. (1993), The use of the Thematic Mapper for the analysis of eutrophic lakes: a case study in the Netherlands.,Int. J. Remote Sens. 1993, 14, 799– 821.