高光譜設備揭秘九寨溝喀斯特湖泊不同顏色

九寨溝五花海取樣點實時湖泊顏色 圖片來源：李小輝

　　九寨溝是享譽世界的自然旅游景區，擁有“世界自然遺產、世界生物圈保護區”等多項國際桂冠。景區內遍布著眾多的巖溶湖泊，清澈的湖水與湖底廣泛分布的鈣華沉積物、藻類等共同構成了五彩斑斕的湖泊景觀。

　　然而，關于九寨溝風景區內藍色喀斯特湖泊的顏色形成機制，水質變化對湖泊顏色的潛在影響等科學問題卻很少有學者研究。九寨溝喀斯特湖泊與高原非喀斯特湖泊顏色差異的原因也尚不清楚。

　　為了探究九寨溝藍色喀斯特湖泊的顏色形成機制，中國科學院成都生物研究所研究員孫庚團隊的碩士生李小輝等借助高光譜設備并結合水化學分析方法，首次定量化描述了九寨溝喀斯特湖泊和高原非喀斯特湖泊水體的光譜反射特征和獨特顏色特征；初步揭示了九寨溝世界自然遺產地舉世聞名的藍色喀斯特湖泊顏色形成機制；發現了九寨溝喀斯特湖泊與高原非喀斯特湖泊顏色差異的原因，建立了湖泊水質-顏色的回歸方程，并將其運用到地震后的湖泊顏色預測當中。

　　研究結果顯示，九寨溝地區廣泛的鈣華（碳酸鈣）沉積是該地喀斯特湖泊顏色形成的核心過程，也是造成喀斯特湖泊與高原非喀斯特湖泊顏色差異的重要原因。懸浮碳酸鈣顆粒對可見光的選擇性反射和散射作用是湖泊藍色形成的光學基礎。相比于高原非喀斯特湖泊，九寨溝喀斯特湖泊水體對可見光的吸收、反射、散射作用具有強烈的波長選擇性，即反射光中短波長的藍綠光比例顯著高于長波長的紅光，這直接決定了人眼觀察到的湖泊顏色。

　　此外，深度、低濁度的水體也是湖泊呈現藍綠色的重要原因。九寨溝喀斯特湖泊顏色也受到水質變化的影響，其中與鈣華沉積過程相關聯的水質因子、有色可溶性有機物和富營養化對于湖泊顏色的形成和維持至關重要。

　　這些研究結果不僅有助于理解喀斯特湖泊水質和顏色的關系，同時也能為基于喀斯特湖泊顏色的水質評價指標體系的建立提供科學依據，為景區科普工作的開展提供理論支撐。相關研究成果近日發表于《水》期刊。