柴达木盆地湖泊快速扩张主要影响因素

柴达木盆地是中国盐湖集中分布区和资源化工产业基地,湖泊快速扩张明显影响着水资源利用、盐湖资源保护和湖区生态环境。文章收集柴达木盆地气象数据和前人研究的盆地内17个典型盐湖面积变化数据,结合报道的青藏高原温度和降水增幅率及冰川物质平衡观测数据,探究柴达木盆地湖泊快速扩张主要影响因素。结果表明：柴达木盆地温度和降水量数据呈现同步增加,但增幅不同且不同位增长的特征,该特征是导致不同空间位置湖泊扩张的影响因素;降水增幅引起的流域水量增补是盆地中东部湖泊快速扩张的主要原因;温度增幅明显引起的冰雪融水补给增加是盆地西部湖泊缓慢扩张的主要原因。     

近三十年青藏高原内流区湖泊岸线形态的时空演变

湖泊岸线形态是描述和定量表达湖泊空间分布特征的重要维度。近年来,受气候暖湿化影响,青藏高原内流区湖泊总体呈现快速扩张趋势,湖泊的动态变化不仅体现在面积、水位、水量等水文参数上,还引起湖泊形态的显著变化。基于多期湖泊分布数据,结合分形和景观生态学理论,构建了湖泊岸线形态特征量化的指标体系,对1990年以来,青藏高原内流区湖泊岸线形态的时空变化特征及其影响因素进行定量分析。结果表明：① 近三十年来青藏高原内流区湖泊的分形维数和岸线发育系数总体呈上升趋势,湖泊的近圆率在此期间呈下降趋势,湖泊长宽比指数则无明显变化。② 青藏高原内流区湖泊岸线形态的总体演变特征受到地质构造的控制,体现出一定空间自相关性,断陷湖区的湖泊岸线形态及其变化要明显复杂于坳陷湖区。区域湖泊岸线的变化幅度大致从东北向西南递减,变化幅度在可可西里地区、羌塘高原中部以及羌塘高原东南部3个区域存在空间自相关性。③ 湖泊岸线形态的变化受岸线周边的地形影响,湖滨地形落差较大的区域,湖泊岸线相对稳定,变化速度较慢。岸线指数的变化量与岸线周边1 km缓冲区内的平均高差存在幂函数关系。④ 该区域湖泊岸线形态的变化和湖泊面积的变化幅度也存在一定相关性,当湖泊处于扩张阶段时,湖泊的分形维数和岸线发育系数总体呈现增加趋势,反之减少。本研究揭示了气候暖湿化背景下青藏高原内流区湖泊岸线形态的变化格局与影响特征,讨论了湖泊岸线形态及其变化格局与湖区的地质构造,气候与水文等多个要素间的关系,丰富了湖泊动态变化研究的视角与方法,为深入理解青藏高原湖泊对气候变化的响应特征,监测湖泊变化对湖盆地貌、水系连通度以及湖滨带生态环境等影响提供了科学参考。     

呼伦湖近年水情变化原因分析

流域水量平衡变化机制及其效应的认识是理解湖泊水情变化与制定缓解措施的根本依据。针对2000年后呼伦湖持续水位的急剧下降,并考虑到流域监测资料稀缺的实际情况,借助遥感反演降水和蒸散时空数据序列,利用时空模式分解、趋势分析等方法揭示了流域降水时空变化特征及其引起的蒸散效应。结果表明:流域降水变化主要由空间分布及过程强弱互补的2个降水模式决定,这2个模式的变化解释了流域降水变化的67.4%。2000年后2个模式强弱的变化导致了流域整体降水由两侧山区向中部地势平坦区域的转变。流域中部受地形及气象条件影响,相比两侧山区产流效率偏低。因而降水空间分配的改变形成了更有利于增加陆面蒸散的供水条件,导致了流域蒸散占降水比重上升到较高水平。蒸散变化强度及趋势的时空特征分析也进一步确认了以上现象,这种降水模式的变化及其效应直接导致了流域水量平衡中可供产流的净雨量减少,是呼伦湖流域近年产流减少的根本原因。2000年后流域冻土消融补给的改变则对呼伦湖极端水情的发生起到了推波助澜的作用。     

欧亚大陆中北部末次盛冰期以来的湖泊水位变化及其古气候指示意义

湖泊水位高低通常能有效地指示湖盆内湿润条件的变化,进而反映区域有效降水（降水—蒸发）变化,成为重建第四纪古气候演变的重要指标之一。通过对苏联和蒙古国古湖泊数据库以及中国晚第四纪古湖泊数据库中149个湖泊水位变化资料的梳理总结,探讨了末次盛冰期（18 cal. ka BP）以来该地区干湿变化规律及区域分异。根据研究区气候特征、地理位置及已有研究成果将其分为东欧湖泊区、中东亚干旱区和中国北方季风区三大湖区。根据不同水位记录在整个湖泊历史中出现的频率,采用3级重新分类区分出高、中、低3级水量,并把每个湖泊数字化的3级古水量表示成与现代的差值,得到每个湖泊样点每千年时间间隔内相对现代的5级水量变化（很湿润、湿润、无变化、干旱和很干旱）。结果表明,三大湖区末次盛冰期以来可能经历了不同的干湿变化过程：东欧地区湖泊水量记录在晚冰期之前较少,至全新世逐渐增多,且基本表现为早全新世干旱、中晚全新世相对湿润的状况。中东亚干旱区整体呈现出末次盛冰期至中全新世均较湿润而晚全新世干旱的气候状况,但区域内部不同湖泊在起讫时间和强度上存在显著差异。中国北方季风区的湿润期主要发生在早中全新世,但是不同湖泊有所不同。对比分析显示,早全新世时东欧地区东部气候随着斯堪的那维亚冰流的逐渐消退而逐渐变湿润,中全新世由于夏季北欧反气旋东翼的气旋气流增强而达到最湿润状态,西部地区早全新世由于强劲的西伯利亚热高压存在而整体偏干旱,中全新世由于夏季亚洲季风的渗透而转为湿润。中东亚干旱区冰期内的湿润条件可能主要与西风带降水及低温低蒸发有关,而全新世则可能主要与夏季风深入内陆导致降水增加有关。中国北方季风区全新世湿度变化可能主要受东亚季风控制。     

长江中游四湖流域湖泊变迁与湖区土壤空间格局的关联分析

分析了20世纪20年代以来长江中游四湖流域湖泊阶段性变化特征,并结合湖区土壤空间分布数据,重点探讨现代土壤空间格局与湖泊的阶段性变化是否存在关联。研究结果表明,从20世纪20年代至今,江汉平原四湖流域湖泊经历了由扩大到缩小至稳定的阶段性变化过程;通过湖泊变迁序列与湖区土壤格局的综合分析,发现四湖流域湖泊变化范围内的土壤空间分异与20世纪20年代以来湖泊变化历程具有密切关系。20世纪20年代以来,四湖流域湖泊变化范围集中分布了全流域67%以上的潜育型水稻土和沼泽型水稻土;在四湖流域自20世纪40年代起的湖泊萎缩阶段,湖泊变化时间距今愈近,相应湖泊变化范围中沼泽型水稻土和潜育型水稻土面积比例愈大,淹育型水稻土和潴育型水稻土面积比例则愈小。在湖泊变化不同时间组合所对应的空间范围中,各类型水稻土所占面积比例随时间变化而表现的规律性,在一定程度表现出人为耕作及土壤性质改良对土壤性质转变的影响作用;而根据沼泽型水稻土转变速率的空间差异性,可推测湖区脱沼泽过程与地形地貌分异相关。     

2003-2009 年中亚地区湖泊水位变化的时空特征

利用ICESat/GLAS 卫星测高数据产品获取2003-2009 年间中亚地区24 个典型湖泊的水位信息,分析该地区湖泊水位变化的时间过程和空间特征,并结合流域内气象观测数据和冰川、水坝分布图,分析不同类型湖泊的水位变化对气候变化与人类活动的响应。结果表明,湖泊水位变化与湖泊所在流域的年均降水量的变化呈显著的正相关;冰川融水对高山封闭湖泊的变化具有重要作用,其中在青藏高原北部、帕米尔高原和天山中部有大量冰川分布的流域,湖泊水位变化与湖泊补给系数呈正相关,水位主要表现为升高或稳定的状态;而在天山和阿尔泰山高地区无冰川补给的流域,水位随湖泊补给系数的增大而呈现负变化。水利枢纽或拦水坝为人类活动对湖泊的直接影响因子,其空间分布与近年来外流湖和平原尾闾湖的水位变化有关。拦水建坝的外流湖和尾闾湖的水位下降明显,而未建拦水坝或水利枢纽的外流湖水位相对稳定,进一步印证了近年来中亚水资源过度开发造成湖泊水位下降的事实。     

最近50年来山东地区夏季降水的时空变化及其影响因素研究

利用山东地区16个气象站1961~2012年逐月降水资料以及同期大气环流指数资料,采用Mann- Kendall非参数检验法、累积距平法、有序聚类分析法以及Mann-Whitney-Pettitt(MWP)法等方法,对最近50 a来山东地区夏季降水及其占全年降水比例的时空变化及影响因素进行了研究。结果表明,最近50 a来,山东地区夏季降水呈现总体下降趋势,但有显著的阶段性。其中,沿海地区变化幅度小于内陆,其阶段转换和突变也早于内陆,内陆中山区又早于平原。沿海地区夏季降水占年降水比例呈现总体上升趋势,但无明显的阶段性和突变现象;而内陆地区呈现总体下降趋势,但存在阶段性和突变现象,其中山地与平原间又有差异。分析表明,山东地区夏季降水变化与同期东亚夏季风、南方涛动和北极涛动之间有显著的响应关系,但在沿海与内陆、山地与平原之间存在差异。     

南京城市湖泊湿地的水质动态及其评价

选取南京市玄武湖、莫愁湖、内秦淮河湿地为对象,通过定点、定时采样和水质分析等方法,对城市湖泊湿地水质的季节动态、水质影响因素及其富营养化评价等进行了研究。结果表明,TN、TP、BOD和COD是反映城市湖泊水体污染度的重要指标,TP含量过高是造成城市河湖湿地水体富营养化的主要原因。水体污染程度随季节动态表现为:夏季>春季>秋季>冬季。相对封闭的莫愁湖湿地水质的季节变化较小,但水质较差,各个季节均表现出重富营养化—严重富营养化状态;受工业或生活污水影响较大的内秦淮河湿地,水体受污染严重,全年均属严重富营养—异常富营养化;玄武湖湿地的水体,在春季和秋季均已达到富营养化水平,夏季相对较好,TN、TP为富营养化水平,其余指标为中—富营养水平。     

宁夏太阳山国家湿地公园湖泊中的浮游植物群落物种多样性研究

于2019年4月20日、7月20日、10月20日和2020年1月20日,在该公园的各湖泊中,共设置了11个采样点,采集浮游植物样品,鉴定浮游植物物种,确定优势种,计算浮游植物生物量、密度和物种多样性指数,评价湖泊水质。研究结果表明,在宁夏太阳山国家湿地公园湖泊中,共发现浮游植物5门37属46种,其中硅藻门的物种数占总物种数的39.1%,绿藻门的物种数占23.9%,蓝藻门的物种数占19.6%;2019年4月20日,各湖泊中浮游植物群落的优势种都为硅藻,2019年7月20日和10月20日,各湖泊浮游植物群落的优势种以硅藻和蓝藻为主,2020年1月20日,各湖泊中只有硅藻;各湖泊中浮游植物群落的物种数、密度和生物量的最大值都出现在2019年7月20日,最小值都出现于2020年1月20日;各湖泊中浮游植物群落的Margalef物种丰富度指数为0.669～2.809,Shannon-Wiener多样性指数为1.718～3.990,Pielou均匀度指数为0.746～0.936,Simpson多样性指数为0.681～0.988;根据浮游植物密度,4座湖泊水体都处于富营养状态;根据浮游植物生物量,小南湖水体处于富营养状态,其它3座湖泊水体处于极富营养状态;根据浮游植物多样性指数,湖泊水体基本处于中营养状态。     

2000—2020年蒙古高原湖泊变化及其影响因素分析

基于Landsat遥感影像,提取蒙古高原2000—2020年每年1 km²以上湖泊面积信息,分析其时空变化特征。结果表明：(1)2009年之前湖泊面积和数量呈减少趋势,2009年之后呈增加趋势,整体上2000—2020年湖泊面积和数量呈减少趋势。(2)不同等级湖泊变化差异较大,特大型和中型湖泊变化相对稳定,大型湖泊减少幅度最大。(3)不同区域湖泊变化也不同,西北部湖泊变化较稳定,中东部湖泊变化较剧烈。(4)研究区湖泊空间分布集聚性呈异因同向的减弱趋势。(5)湖泊面积与年均气温、年降水量、年蒸发量、植被指数和4层土壤水分的相关关系较为显著,且2个时间段内表现的影响程度有明显差异。掌握蒙古高原湖泊时空变化情况及其原因,对蒙古高原乃至全球的气候调节和生物多样性保护研究提供可参考依据。     

基于遥感反演参数与双约束空间聚类算法的湖泊营养物生态分区

中国湖泊营养物水平和富营养化效应存在显著区域分异特征,开展湖泊营养物生态分区研究,是实现湖泊分区控制的前提和基础。本文以云贵高原亚热带湿润区为案例区,通过遥感反演得到研究区域湖泊水体的叶绿素a(Chl-a)、总氮(TP)和总磷(TN)含量,从自然地理要素、生态系统和人类活动3 方面建立指标体系;根据研究区域 DEM数据划分小流域,将各指标因子投影到小流域;在小流域尺度上,采用数理统计方法定量分析各指标分别对 Chl-a/P 与Chl-a/N 的作用,计算两种湖泊营养物生态分区评价分值;采用双约束空间聚类算法对小流域尺度上两种湖泊营养物生态分区评价分值共同进行聚类,形成湖泊营养物生态分区结果。研究发现：①通过遥感反演模型可以将少数呈点状分布的监测数据推演到面上,这在一定程度上弥补了有限的野外监测数据量难以支撑湖泊营养物生态分区的不足;②通过构建各指标因子分别与湖泊水体中Chl-a/P、Chl-a/N 的定量关系,实现了湖泊营养物生态分区中湖泊水体微观指标与湖泊流域宏观指标的有机结合;③采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;④根据自然地理条件、土地利用和人类活动强度的不同,将云贵高原亚热带湿润区分为4 个区：北云南高原湖区、滇南河谷山原湖区、桂西-滇东-黔南岩溶湖区、贵州高原东北部湖区。本文提出的基于双约束空间聚类的湖泊营养物生态分区方法也可以作为其它地区乃至国家尺度湖泊营养物生态分区的借鉴。     

湖泊生态恢复的关键因子分析

中国是一个多湖泊的国家。由于经济快速发展及湖泊资源不合理的开发利用,中国湖泊的污染问题和生态系统退化相当普遍。特别是由于氮、磷等营养元素的富集造成的水体富营养化,导致蓝藻水华频繁发生,甚至出现了饮用水危机事件。由于缺乏基础理论的指导,中国湖泊富营养化治理曾经走过弯路。在没有实现控源截污的条件下,片面强调生态恢复来净化湖泊水环境,一度成为富营养化湖泊治理的主流思想。实际上,湖泊生态恢复是有条件的,而对这些条件的诊断和分析是开展湖泊生态恢复的前提和基础。通过对太湖水生植物分布及其影响因子分析,确定沉水植物恢复的核心条件是水下光照条件。水下光照条件受富营养水平、悬浮物浓度与水深等因子的影响。只有当一个水域的真光层深度接近水深的情况(比值>0.8),恢复水生植物才有可能。改善水下光照条件,包括降低水深,提高透明度,消除风浪等措施,实际上,都是增加真光层深度与水深的比值。在上述生态恢复条件不具备的情况下,湖泊治理与恢复的工作更多地应该聚焦在控源截污方面。这对中国湖泊污染治理与生态恢复具有普遍的意义。     

青海湖水文特征及水位下降原因分析

青海湖自有记载以来,湖水位一直处于下降之中。通过分析流域内的各项水文因子的特征及湖泊水量平衡,看出流域内降水有逐步变小的趋势;湖泊长期处于水量收支负平衡中,致使湖水水位下降。降水变小及湖水位下降又改变了流域水文环境,使径流变小、径流系数下降。通过进一步分析发现,青海湖对降水变化的敏感性要大于其它因子的变化。     

Lake evolution and its implication for environ-mental changes in China during 1950?2000

Lakes in China have undergone considerable environmental changes during the past 50 years, e.g. lake level, water area changes, as did in the past several thousands years. The enhanced human activities, such as land reclamation, application of chemical fertilizer, land use and cover, irrigation and industrialization in the catchment etc., have played an im-portant role on the recent decades’ changes of these lakes, although constrained to a great extent by the natural impact. Comparative study on variations of lake volume (water level, depth and area) in the eastern and western lake regions of China during 1950–2000 indicated that, lake volume in the eastern region had approximately undergone a two-stage change, i.e. a dramatic decrease from the 1950s to 1970s, and a continuous increase between the 1980s and 1990s; while, in the western region, lake volume had been decreasing nearly all the time. Further studies on some typical lakes concluded that, climatic change was a primary factor for the variations of lake volume during the past 50 years, although human activities showed important effect.     

Lake evolution and its implication for environmental changes in China during 1950–2000

Lakes in China have undergone considerable environmental changes during the past 50 years, e.g. lake level, water area changes, as did in the past several thousands years. The enhanced human activities, such as land reclamation, application of chemical fertilizer, land use and cover, irrigation and industrialization in the catchment etc., have played an important role on the recent decades＇ changes of these lakes, although constrained to a great extent by the natural impact. Comparative study on variations of lake volume （water level, depth and area） in the eastern and western lake regions of China during 1950-2000 indicated that, lake volume in the eastern region had approximately undergone a two-stage change, i.e. a dramatic decrease from the 1950s to 1970s, and a continuous increase between the 1980s and 1990s; while, in the western region, lake volume had been decreasing nearly all the time. Further studies on some typical lakes concluded that, climatic change was a primary factor for the variations of lake volume during the past 50 years, although human activities showed important effect.     

1950-2000年中国东部和西部湖区水量空间变化趋势

Lakes in China have undergone considerable environmental changes during the past 50 years, e.g. lake level, water area changes, as did in the past several thousands years.The enhanced human activities, such as land reclamation, application of chemical fertilizer,land use and cover, irrigation and industrialization in the catchment etc., have played an im-portant role on the recent decades' changes of these lakes, although constrained to a great extent by the natural impact. Comparative study on variations of lake volume (water level,depth and area) in the eastern and western lake regions of China during 1950-2000 indicated that, lake volume in the eastern region had approximately undergone a two-stage change, i.e.a dramatic decrease from the 1950s to 1970s, and a continuous increase between the 1980s and 1990s; while, in the western region, lake volume had been decreasing nearly all the time.Further studies on some typical lakes concluded that, climatic change was a primary factor for the variations of lake volume during the past 50 years, although human activities showed important effect.     

Sedimentary carbon forms in relation to climate and phytoplankton biomass in a large,shallow, hard-water boreal lake

Carbon storage in lakes can have huge implications for the global carbon cycle, as lakes annually accumulate up to one half the amount of organic carbon buried in marine sediments. Yet little is known of the effect of recent climate change on carbon storage in lakes. We analyzed century-scale time series of climate variables (precipitation, temperature, NAO winter index) and profiles of sediment characteristics in a dated sediment core from shallow, eutrophic Lake Võrtsjärv, south Estonia. We used path analysis to evaluate the effect of climate conditions on phytoplankton biomass in the lake and accumulation of organic and inorganic carbon in the sediment. Changes in winter and spring climate influenced the lake’s phytoplankton growth significantly. Carbon pathways in hard-water Lake Võrtsjärv were influenced by both hydrological (most significant in colder periods) and biogeochemical processes. Increased nutrient and water input to Lake Võrtsjärv, anticipated with projected climate warming, favours greater in-lake productivity, larger accumulation of inorganic carbon in sediments, and an increase in organic carbon mineralisation, which fuels atmospheric greenhouse gas emissions from the lake.     

Changes in inland lakes on the Tibetan Plateau over the past 40 years

Inland lakes and alpine glaciers are important water resources on the Tibetan Plateau. Understanding their variation is crucial for accurate evaluation and prediction of changes in water supply and for retrieval and analysis of climatic information. Data from previous research on 35 alpine lakes on the Tibetan Plateau were used to investigate changes in lake water level and area. In terms of temporal changes, the area of the 35 alpine lakes could be divided into five groups: rising, falling-rising, rising-falling, fluctuating, and falling. In terms of spatial changes, the area of alpine lakes in the Himalayan Mountains, the Karakoram Mountains, and the Qaidam Basin tended to decrease; the area of lakes in the Naqu region and the Kunlun Mountains increased; and the area of lakes in the Hoh Xil region and Qilian Mountains fluctuated. Changes in lake water level and area were correlated with regional changes in climate. Reasons for changes in these lakes on the Tibetan Plateau were analyzed, including precipitation and evaporation from meteorological data, glacier meltwater from the Chinese glacier inventories. Several key problems, e.g. challenges of monitoring water balance, limitations to glacial area detection, uncertainties in detecting lake water-level variations and variable region boundaries of lake change types on the Tibetan Plateau were discussed. This research has most indicative significance to regional climate change.     

两个相连湖泊的微生态系统——云南高原湖泊中浅水的星云湖和深水的抚仙湖研究

抚仙湖是中国云南省的一个深水湖，连接着富营养化的浅水湖－－星云湖，星云湖排放含绿藻的水进入抚仙湖。两湖位于省会昆明附近，由于地方文化、集约化农业、以及旅游业的发展，两湖已经富营养化。因为湖泊体积容量的级别差异，深水湖的富营养化几乎没被注意，抚仙湖秋季下层滞水带缺氧已经关注了20年，似乎下层滞水带是深水湖富营养化的指标或趋势。抚仙湖看起来目前情况尚好，可以说寡营养，然而，外界负荷是潜在的，且是以稳定的加速度进行的。在此对浅水湖富营养化的原因进行了讨论，包括在其它云南湖泊观察到富营养化的过程，再者，对两个连相湖的藻和蓝藻碎片的大小构成进行比照。为了与深水的抚仙湖状况进行比较，简略介绍了一个日本的深湖及其径流系统。其中，涡流和它的微生态系统，在两者中相关性很好。对于以涡流生态系统的见解判断微生态系统的深水湖富营养化问题将给予概括。     

近46年松木希错流域冰川和湖泊变化及原因分析

采用1:5万地形图、Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像及数字高程模型数据,利用遥感和地理信息系统技术,并结合狮泉河、和田和于田3个气象站点1968-2013年的气温、降水量数据对松木希错流域的冰川、湖泊面积变化及其原因进行分析。结果表明：① 1968-2013年流域冰川面积不断退缩,由139.25 km²减少至137.27±0.02 km²,共减少1.98±0.02 km²,减少百分比为1.42%,2001年以后冰川退缩速度加快;② 1968-2013年松木希错面积不断扩张,由25.05 km²增加至32.62±0.02 km²,共扩张7.57±0.02 km²,扩张百分比为30.22%,且2001年之后扩张速率加快,在年代际上与冰川的退缩具有较好的耦合性;③ 1968-2013年湖面潜在蒸散量减少和降水增加分别是导致湖泊扩张的第一和第二影响因素,而升温引起的冰川、冻土融水增加有一定贡献,但影响较小且在年际尺度上不显著。