河口被视为连接陆地与海洋的关键纽带，其水质状况不仅反映了流域内的生态过程与人类活动信号，更直接关系到近岸海洋生态系统的健康。然而，由于全球沿海地区人口的快速增长和无序开发，河口水质受到来自不同点源和扩散源污染物的威胁。此外，在全球尺度上，由于河口动力条件的复杂性及小型河流监测的缺失，我们对全球河口水质的长效演变规律仍缺乏系统认知。河口水体颜色不仅作为流域环境变化的综合指标，也可以反映水质的综合特征。相比传统单一水质参数，Forel-Ule Index（FUI）水色指数能够更加稳定地刻画水体综合光学特征，并具备跨区域、跨传感器的一致性优势。

    近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所宋春桥研究员团队依托Google Earth Engine云平台，利用2013—2024年Landsat-8卫星遥感数据，对全球3209个河口开展了长时间序列水色遥感监测研究。研究基于卫星影像反演获取全球河口FUI水色指数，系统揭示了全球河口水色的空间分布格局，并对比了大型河口与小型河口在水色特征上的差异。同时，研究进一步分析了过去十余年全球河口水色的年代际变化趋势以及不同季节下的时空变化特征。

    1. 全球河口水色FUI呈现显著空间异质性格局

    全球河口的平均FUI为17.76±2.65，范围介于7–21，整体呈现出由黄绿色向黄褐色过渡的特征（图1），反映出较强的泥沙输运、营养盐输入以及人类活动影响。在东南亚、中美洲和南非等中低纬度人口密集区域，河口FUI值普遍较高，水体颜色偏黄褐色。而在北极沿岸及北半球中纬度地区，河口水色则相对较低，整体偏黄绿色（图1）。此外，研究还发现，由于稀释能力有限，小型河口的FUI普遍高于大型河口，尤其在极地气候区和欧洲地区表现更为明显，表明小型河口整体水质状况较差。但在东南亚、亚马孙、西非等地区，这一规律存在显著的地域性差异。

图1. 全球河口多年平均FUI的空间分布特征及河口FUI水色示意图。（a–b）全球河口多年平均FUI的空间分布及纬向特征，不同颜色表示不同FUI等级；（c–e）河口RGB真彩色影像及对应的FUI颜色图像对比。

    2. 全球河口水色FUI长期趋势变化呈总体微升但空间差异性明显

    研究进一步分析了2013—2024年全球河口水色变化趋势，发现全球整体FUI呈轻微上升趋势，但区域差异十分显著。北极沿岸以及南半球低纬地区河口，整体表现出FUI升高趋势，即水体逐渐“变黄”“变褐”（如图2），表明这些地区河口水质趋于恶化。研究认为，北极沿岸河口水色变化可能与高纬冻土融化、冰川消融增强以及陆源物质输入增加有关。从大洲尺度看，亚洲FUI呈下降趋势的河口占比37.25%，呈上升趋势的河口则占比23.49%。而南美洲、欧洲、非洲和大洋洲FUI呈下降趋势的河口数量小于呈上升趋势的河口数量，例如大洋洲FUI呈上升趋势的河口占比33.82%，呈下降趋势的河口则占比15.69%。

    不同大小河口的FUI年际变化呈现出显著的空间异质性。在北极地区，受高纬度冰雪融水增加及陆地物质输入增强的驱动，无论河口大小，FUI总体均呈上升趋势（大型河口：−0.007 ± 0.10/年；小型河口：0.004 ± 0.13/年）。相比之下，中低纬度地区的大型河口FUI总体呈下降趋势（−0.012 ± 0.08/年），例如，东亚、南亚以及部分北半球中纬度地区则呈现FUI下降趋势，尤其是长江、尼罗河、多瑙河等大型河口水色明显减弱，这一现象与全球大型水坝建设密切相关。与之相反，北极以外的小型河口仅呈现微弱上升趋势（0.001±0.09/年），而大洋洲和非洲的小型河口则表现出更为明显的上升。

图2. 2013–2024年全球河口FUI的长期变化趋势。（a）2013–2024年全球河口FUI年际变化率的空间分布图：图中展示了各大洲尺度上呈现不同变化趋势（年际变化率＜0呈下降趋势，年际变化率=0呈稳定趋势，年际变化率>0呈上升趋势）的河口数量；（b）平均年际变化率随纬度的变化：将河口颜色以3°×3°的网格呈现，每个网格内使用该网格所有河口颜色趋势的平均值；（c–f）不同规模河口的FUI变化趋势：（c, d）大型河口；（e, f）小型河口。

    3. 全球河口水色呈夏季达峰、冬季回落特征且不同季节趋势分化

    全球范围内，夏季FUI平均值(18.20±2.30)较高，而春季(17.90±2.83)、秋季(17.90±2.77)和冬季(17.30±3.10)的FUI平均值则相对较低。中低纬度地区的多数河口的六种季节对比中，33%的河口表现为夏季FUI显著高于冬季，这些河口主要分布在澳大利亚、地中海沿岸和中美洲/墨西哥西部等地区。与之形成鲜明对比的是，冬季呈现出显著的低FUI特征。

    在四个季节中，FUI呈稳定趋势河口数量较多，其次为呈下降趋势的河口，呈下降趋势的河口在全球分布广泛。全球约30%的河口在不同季节中均表现出FUI下降趋势，说明部分地区河口水环境正在改善；但与此同时，也有相当数量河口呈现FUI持续升高趋势，四季一致上升的河口主要分布在澳大利亚东部，其季节性趋势与年际恶化趋势相互印证，揭示了该地区河口水环境面临的严峻挑战。85.87%的河口表现出FUI的季节性分化趋势，这类季节性分化趋势的河口数量众多且分布广泛；然而，局部区域也存在少量河口四季趋势一致（图3）。

图3. 全球河口的FUI季节性变化趋势空间分布图。柱状图表示中不同变化趋势的河口数量（蓝色表示年际变化率＜0呈下降趋势，黄色表示年际变化率=0呈稳定趋势，红色表示年际变化率>0呈上升趋势）的河口数量。

    综合研究结果表明，低纬度地区河口普遍偏黄棕色，而北半球中高纬度地区，FUI则相对较低；与此同时，过去十年间，全球河口水色变化呈现明显的区域分异特征；全球河口FUI普遍在夏季达到最高，而冬季最低。该研究不仅从全球尺度揭示了河口水色变化规律，也为理解气候变化与人类活动背景下的陆海相互作用提供了关键科学证据。

    研究成果以“Divergent pattern and trends of water color in global river mouths revealed by decadal Landsat observations”为题，近期发表于水文学权威期刊Journal of Hydrology。

    文章信息：Huang L., Fan X., Huang L., Gao S., Song C.* (2026). Divergent pattern and trends of water color in global river mouths revealed by decadal Landsat observations, Journal of Hydrology, 675, 135628.

    论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2026.135628.