太湖典型湖区真光层深度的时空变化及其生态意义

利用1998~2004年在太湖不同湖区进行的多次水下辐照度观测资料及全湖典型湖区13个站点1993~2003年的悬浮物和风速资料, 分析了PAR真光层深度的影响因素, 并获得太湖典型湖区真光层深度的时空变化以及2号点真光层深度的光谱分布. 结果表明, PAR真光层深度主要受悬浮物浓度影响, 其次则是叶绿素a浓度, 溶解性物质对其影响甚微. 1993~2003年典型湖区PAR真光层深度年均值在1.04~1.95 m之间变化(均值为1.35±0.23 m), 空间上大致可以分为3类区, 其中湖心区、河口区最小, 为Ⅰ类区; 梅梁湾、五里湖、贡湖湾其次, 为Ⅱ类区; 东太湖最大, 为Ⅲ类区, 对应的均值分别为1.1, 1.4, 2.0 m左右. 不同湖区真光层深度季节变化存在一定差异, 其中湖心区真光层深度夏、秋2季大于冬、春2季, 梅梁湾是冬季要大于其他3季, 而东太湖则是冬季均要小于其他3季, 五里湖、贡湖湾和河口区4季变化则不是很明显. 真光层深度的光谱分布最小值出现在400 nm的蓝光波段, 最高值出现在580 nm附近的绿光波段. 1998~1999年在2号点每季多日连续观测得到PAR真光层深度春、夏、秋、冬4季的均值分别为2.00±0.21, 2.52±0.45, 1.58±0.24, 2.00±0.15 m, 而浮游植物吸收的440 nm峰值对应的真光层深度则只有0.81~1.47 m(均值为1.07±0.29 m), 明显低于1.98±0.41 m的平均PAR真光层深度.     

Advance and application of lake optics research

The mainstreams of lake optics research in recent decades include optical properties of lakewater,observation, transmission and calculation of underwater radiation, determination of absorption coefficient S of yellow substance, influence of UV-B radiation of lake primary productivity by bio-optical model. Major lake optics applications, such as calculation of lake primary productivity and chl-a, analysis of factors restricting eutrophication, and protection against lake eutrophication are summarized.     

太湖无锡地区近40a来日照的变化特征分析

利用无锡站1961—2000年日照时数、日照百分率、总云量及低云量资料，对太湖无锡地区近40a来日照的变化特征进行分析，阐述了其年变化及多年变化特征，分析了日照时数与日照百分率、总云量、低云量之间的关系。结果表明：日照时数呈减少趋势，年日照时数的减少幅度为99．72h／10d，其中又以夏、秋季减少最快；日照时数年内变化为夏秋季大、冬春季小；日照时数与日照百分率变化趋势不完全相同；日照时数与总云量、低云量呈负相关；年日照时数存在突变现象。     

太湖梅梁湾下行漫射衰减系数的特征分析

水体下行漫射衰减系数(Kd)不仅反映了水质的信息,而且是生物-光学模型中的关键参数,因而受到了广泛的关注.本文基于太湖梅梁湾水下光场的数据,分析了不同波长Kd的波动性随水深的变化特征,结果表明:由于水体表面波的作用,在60cm以上,Kd随深度呈现较强烈的震荡现象,而到60cm以下,随着光子的行程增大,介质散射对光场的改变趋于明显,造成该震荡幅度减弱,趋于稳定状态,甚至呈现出光场的渐进态特征.且在0-60cm的区域,下行漫射衰减系数的波动程度与水体的吸收特性呈现明显的线性相关,即水体的吸收作用突显了表面波的效应.该水体中非藻类颗粒物和黄质具有对短波光强烈吸收的特性,减弱了介质散射使光场漫射比例提高的作用,加强了表面波对水下光场的扰动作用,使得相对长波而言,短波的Kd随水深呈现出相对较大的震荡现象.     

湖泊光学研究动态及其应用

简述了湖泊光学研究几十年来所取得的成果,如湖水的光学特性;水下辐射能的观测、传输和计算。论述了湖泊光学研究的重点,包括黄色物质吸收系数S的确定;UV B辐射对湖泊生态系统的影响;光的生态效应;光化学过程(Photochemical Processes)、生物 光学模式(Bio-Optical Model)估算湖泊初级生产力以及湖泊富营养化限制因子分析及防治。总结了湖泊光学研究的主要应用领域,包括估算湖泊初级生产力、叶绿素a的浓度、悬浮物的估算以及水色遥感研究等。阐述了湖泊光学未来研究方向,当前研究工作中国内与国外的差距及国内需要开展的工作。     

三峡水库运行下洞庭湖盆冲淤过程响应与水沙调控阈值

以1951-2011 年洞庭湖区及荆江段干流主要控制站实测径流输沙量资料为依据,分析三峡水库不同蓄水阶段及不同调度方式下洞庭湖盆冲/淤响应,并提出上游来水来沙调控阈值。结果表明：① 荆南三（四）口流量与枝城站流量、荆南三（四）口输沙率存在极显著正相关（p < 0.0001）,决定系数r2分别为0.859 及0.895。② 与三峡水库蓄水运用前（1999-2002）相比,一、二期蓄水阶段及全面试验性蓄水阶段（2008.10-2011.12）洞庭湖盆年均冲淤量由+4796.4×10⁴ t 依次递减为+684.1×10⁴ t、+449.8×10⁴ t 及-559.6×10⁴ t,湖盆冲淤率由+70.25%分别降至+31.13%、+23.56%及-42.64%。③ 预泄调度及蓄水调度期,湖盆泥沙均由以淤积为主转变为以冲刷为主,防洪补偿调度期湖盆泥沙表现为淤积,而在补水调度运用期则表现为冲刷。④ 洞庭湖盆处于冲/淤临界平衡状态时的荆南三口平均流量、输沙率及含沙量分别为970.81 m³/s、466.82 kg/s 及0.481 kg/m³。并认为,为增强湖泊调蓄功能,必须进一步优化三峡水库调度方式,合理调控下泄水沙量。     

南京地区近40年来太阳辐射变化

The data utilized in this analysis consisted of extraterrestrial radiation,global radiation,diffuse radiation,total cloud cover and relative sunshine.The annual variations and trend were analyzed for monthly mean daily total global,direct,and diffuse radiation on a horizontal surface and for the relations between global,direct,diffuse radiation and relative sunshine,total cloud cover.The climatlolgical calculation equations of global and direct radiation are put forward.The results show that global and direct radiations are characterized by decrease and diffuse radiation by increase.The main causes are due to the increase of concentration of suspended particles and atmospheric turbidities rather than cloud cover variations.     

我国城市水源水库水质风险成因及对策

我国城市水源中约40%为湖泊或水库,且大部分为水库,因此水源水库的水质状况对我国城市安全极其关键。本文综述了我国水源水库水质问题研究进展,分析了22个代表性水源水库的周年水质状况。结果发现,当前我国城市水源水库水质风险类型主要是异味问题、藻类水华、铁锰超标、有机质偏高、营养盐超标等。引发水源水库水质问题的主要原因包括流域开发强度过大、库底淤积及内源释放、生态系统结构失衡、气候与水文异常变化等。针对上述主要问题,提出了构建在线水质监测预警体系、控制流域土地开发强度、构建面源拦截及流域净化系统、疏浚底泥、优化生态系统结构、实施应急曝气与控藻工程、完善流域生态保护法律法规等多种水源水库水质安全保障技术措施。鉴于水源水库水质及水生态对暴雨、高温热浪等极端气象响应敏感而复杂,在当前极端天气事件频发、强度不断增加的气候背景下,还应加强水库生态学基础研究,以深入理解水源水库水质对气候变化的响应机制,提高水库水安全保障科技支撑能力,满足我国城市高质量发展的水资源需求。     

太湖秋季真光层深度空间分布及浮游植物初级生产力的估算

基于2004年10月对全湖67个采样点水下光合有效辐射(photosynthetically active radiation:PAR)和各光学活性物质浓度的测定,分析了真光层深度的空间分布及其影响因素.利用实测的叶绿素a浓度,真光层深度,PAR强度,由水温计算得到的最佳固碳速率以及由经纬度计算的日照周期等,在垂向归纳模型(vertically generalized production model:VGPM)的支持下估算了全湖秋季浮游植物初级生产力.真光层深度的变化范围为0.37-5.27m(均值为1.52±1.06m),高值出现在东太湖、胥口湾、东西山之间等水生植物分布茂盛的草型湖区,而在梅梁湾、湖心区以及西南面的开阔湖区真光层深度均较小.回归分析显示,真光层深度主要受制于非色素颗粒物浓度,浮游植物和溶解性有机物的贡献相对要小得多.叶绿素a浓度和VGPM模型估算的浮游植物初级生产力变化范围分别1.21-53.59μg/L、77.4-2484.9mg/(m2·d),其时空分布基本一致,高值出现在富营养化的藻型湖区梅梁湾,低值出现在胥口湾和西南开阔湖区.VGPM模型和经验模式对比结果显示两者值比较接近并存在显著相关(r2=0.79.P<0.0001).两类模型全湖的均值分别为694.5±492.0、719±84±315.4mg/(m2·d),但由于VGPM模型考虑到真光层深度、温度、PAR强度以及日照周期对初级生产力的影响,其变化范围明显大于经验模型,也更能反映初级生产力的空间变化.     

高温干旱背景下太湖藻情变化特征及机制

2022年我国长江流域经历了长期的高温干旱,对湖泊水生态环境和湖内藻情态势产生了深远影响。但目前关于干旱环境下湖泊水华的响应特征研究较少。以太湖为例,基于2005—2022年湖体营养盐与叶绿素a浓度的长期监测数据,结合卫星遥感影像反演的蓝藻水华面积变化,探讨了2022年高温干旱对太湖蓝藻的影响特征及驱动机制。结果表明,2022年蓝藻水华高发季节(5—9月),太湖蓝藻水华的平均面积和最大面积均明显下降,其中5月的水华面积仅为近5年同期平均面积的20%;水样采集分析获得的水体叶绿素a浓度和微囊藻生物量在春季也明显下降。营养盐方面,2022年太湖的总氮和总磷均值分别为1.41和0.084 mg/L,较近5年均值分别下降了30.6%和27.3%,均为2005年以来的最低值。氮磷浓度空间分布的克里金插值显示,除西北湖区(竺山湾)受河流入湖影响外,大部分湖区的溶解态氮磷也都处于较低状态,冬季溶解性总磷浓度小于0.02 mg/L的水域面积占全湖面积的79%。随机森林分析表明,总磷、水温和风速是影响春季微囊藻和藻类生物量的关键因子。冬季湖体磷水平低,加上春季外源负荷较少,致使2022年春季太湖大范围湖...