太湖不同生态型湖区枝角类组成和丰度长期变化的差异性

枝角类作为淡水湖泊生态系统中的初级消费者之一,对生存环境的改变极为敏感.本文分析了太湖西、中和东部等湖区的钻孔沉积物、表层沉积物以及春夏秋季活体枝角类的组成与丰度.结果表明:活体枝角类组成以象鼻溞(Bosmina spp.)为优势种,秋季枝角类属种数量最多.太湖不同生态型湖区表层沉积物枝角类组成均以象鼻溞为优势种,其中西部与中心湖区的枝角类组成与丰度较为相似,种类单一,枝角类绝对丰度高;东部湖区枝角类属种较为丰富,绝对丰度低,优势种由浮游种象鼻溞以及沿岸种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus sl)和西方笔纹溞(Graptoleberis testudinaria)等种属构成.百年以来,太湖枝角类组成与丰度随着营养水平增加而改变,富营养指示种(Bosmina longirostris)丰度的增加与贫营养指示种(Bosmina longispina)丰度的下降,响应了湖区生态环境的演变过程.1970s末期,太湖西部与中心湖区在进入富营养化阶段,枝角类组成单一,象鼻溞占有绝对优势,与东部湖区相比,沿岸种、底栖种稀少.东部湖区在1960s以后,枝角类属种数量增加,但丰度下降,响应了1960s以来该区域营养水平提高、沉水植被生物量增加以及沼泽化加剧的环境过程.     

湖北省湖泊演变及治理对策

湖北省是长江中游重要的湖泊分布区,在历史时期湖泊分布广阔,是著名的云梦泽的主体.由于江湖关系演变和人类活动的影响,湖泊面积变化迅速,尤以20世纪为甚.本文在野外调查和历史文献分析的基础上,利用不同时期的水利图、地形图、遥感影像图作为基本信息源,在GIS技术支持下,提取湖泊水域信息,对湖北省湖泊的主要分布区--江汉平原近百年湖泊水域变化进行了研究.结果表明,从20世纪20年代开始湖泊面积和个数呈先增加后减少的趋势,50年代处于鼎盛时期,50年代到70年代迅速减少,70年代至2000年减幅明显减缓.这种动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出.湖泊面积的减少,带来一系列生态环境问题.针对湖泊资源日益减少的现状,文章提出了治理对策和建议.     

1860年以来博斯腾湖碳沉积过程演变

选取博斯腾湖3个不同点位岩芯,在²¹⁰Pb和¹³⁷Cs年代序列基础上,利用沉积物中的各理化指标,分析了该湖碳沉积的时空变化特征,结合各指标的相关性、沉积速率、C/N、同位素特征等,探讨了该湖1860年以来碳沉积环境的变化过程,为干旱区湖泊碳埋藏研究提供了依据.结果表明：1860-1910年,沉积速率相对较小,受人类活动影响较小,磁化率、中值粒径、总无机碳（TIC）较为稳定,总有机碳（TOC）含量相对较低,此时该湖有较多陆源有机质的输入;1910-1950年,湖泊西部浅水域沉积速率明显高于东部深水区,西北湖区水域有大量外源物质的输入,而湖泊初级生产力较低,内源贡献相对较小;1950-1980年,全湖TOC、TIC含量均呈现升高的趋势,尤其是西北近黄水沟水域升高最快,湖泊内源贡献在增加,陆源组分的输入相对前一阶段要少;1980-2002年,沉积速率快速升高,尤其湖泊东部水域最为明显,TOC含量均呈现升高的趋势,湖泊西部水域初级生产力要高于东部深水区,湖面蒸发较强,气候比较温暖;2002年以来,全湖沉积速率相对较高,外源有机质贡献较小.过去150年博斯腾湖沉积物碳累积速率整体上呈现出升高的趋势,尤其是近50年来快速升高,东部湖区碳累积速率比西部湖区高.     

2006-2017年乌梁素海夏季水体营养状态及影响因子

为探明草型湖泊乌梁素海水体营养状态及演变趋势,明确水体富营养化的关键影响因子,本文采用2006-2017年每年7月份湖泊水质监测数据,利用综合营养指数法评价了湖泊不同区域监测点的水体营养状态,模拟分析了湖泊水体营养状态的演变过程及趋势特征,定性分析了湖泊富营养的关键影响因子.研究结果表明：乌梁素海湖区北部、西部和南部监测点处于轻度富营养状态的极限概率分别为0.588、0.633和0.329,而湖泊的中部和东部监测点处于中营养状态的极限概率分别为0.810和0.536,说明乌梁素海湖区北部、西部和南部区域夏季水体营养状态将呈现向轻度富营养化演变的趋势,而湖区中部和东部区域则呈现向中营养化演变的趋势.水环境因子中水体理化指标对湖泊富营养化起决定性作用,且盐度指标响应概率高达55%,是水体理化指标中第1位影响因子,同时pH值与水深指标也是影响乌梁素海水体富营养化程度的重要因子.     

全球变暖背景下中亚干旱区降水变化特征及其空间差异

依据Climatic Research Unit（CRU）1930～2009年间的最新0.5°×0.5°网格点的月均降水量序列,本文分析了中亚干旱区近80年来的降水变化特征及其区域差异.结果发现,近80年来主要受西风环流控制的中亚干旱区年降水整体上表现出增加趋势,年降水中以冬季降水的增加趋势最明显（0.7mm/10a）.中亚干旱区近80年来的降水变化存在空间差异,可划分为五个降水变化区域（Ⅰ-哈萨克斯坦西区,Ⅱ-哈萨克斯坦东区,Ⅲ-中亚平原区,Ⅳ-吉尔吉斯斯坦区,Ⅴ-伊朗高原区）,根据年降水分布模式以45°N为界划分为两类：研究区北部的两个区（Ⅰ和Ⅱ区）四季降水较均匀,南部的三个区均以春、冬季降水为主（占全年降水的60%～82%）.在降水变化趋势上,除了中亚干旱区西南（Ⅴ区）在近80年来有微弱的减少趋势外,其他四区均表现为增加趋势,尤以干旱区西部的Ⅰ区和Ⅲ区降水增加显著.近80年来降水增加或者减少的趋势主要取决于冬季的变化趋势.研究还发现,中亚干旱区降水存在较明显的年际变化, 中亚干旱区及其各分区都具有2～3 a的显著周期,南部三区（Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ区）还存在5～6 a的显著周期,在此基础上都具有3～4个阶段性的变化趋势.最近一次趋势性变化开始于20世纪70年代中后期,研究区降水更多的表现出区域的差异性.近80年来,中亚干旱区降水对全球变暖的响应复杂,西风环流变化可能是影响中亚干旱区降水变化的主要因素.     

太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历史

通过对太湖北部开阔湖区沉积岩芯粒度、营养盐、重金属元素等指标的分析,结合硅藻分析结果,讨论了该湖区近100年来沉积环境变化特征、营养演化规律及重金属元素污染历史.结果表明,20世纪20年代前后,流域人为活动方式的改变及强度加大使沉积物特征开始发生变化,沉积物粒度变粗,重金属元素及TP含量减少.20世纪50年代～20世纪70年代末期,受人为污染影响,沉积物及水体TP含量逐渐增加,湖泊处于中等营养水平.20世纪70年代末期以来,沉积物中TOC,TN含量升高,C/N比值增大,沉积物中人为排放的外源有机成分所占比例增加,沉积物及水体中TP含量明显升高,硅藻组合以富营养型种属为主,湖泊水体发生显著富营养化;同期,随着重金属元素人为污染程度的加重,Cu,Mn,Ni,Pb和Zn等元素总量及有效结合态含量升高,并具有一定程度的潜在生物毒性.     

青海湖水量平衡分析与水资源优化配置研究

在充分收集有关资料的基础上研究青海湖1959-2000年间降水径流蒸发湖泊水位地下水补给量的动态变化建立水量平衡分析方程.青海湖水位在波动中持续下降42年来年平均水位累计下降了 3.32 m平均每年下降了0.079 m近年来下降的幅度减小. 同时青海湖储水量不断减少而湖区降水呈增加的趋势河川径流量地下水的入湖补给量 蒸发量呈现下降的趋势. 根据青海湖水平衡分析计算结果预测2010年青海湖流域耗水量将达1.27108m3为维护生态平衡和社会经济持续发展需要跨流域调水量引大济湖4.1108m3.     

基于遥感的鄱阳湖湖区蒸散特征及环境要素影响

蒸散是湖泊湿地生态系统水循环的重要组成部分,研究湖区地表蒸散量的时空变化对了解鄱阳湖湖区水量平衡关系具有重要意义.本研究基于MODIS数据,应用地面温度-植被指数三角关系法反演2000-2009年鄱阳湖湖区的实际蒸散量,分析湖区蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响.结果表明:2000-2009年鄱阳湖湖区年蒸散量在685~921 mm之间,平均年蒸散量为797 mm,最大蒸散量出现在2004年.2000-2009年多年平均水体蒸发量为1107 mm,高于湖区植被蒸散量(774 mm).湖区汇水区域中蒸散量占降水的平均比例为55%,是水量平衡的主要支出项,径流系数约为0.45.湖区蒸散主要受辐射和气温的影响,月蒸散量与气温呈显著的指数相关,2007年蒸散量对温度的关系最为敏感.降水量距平与蒸散量距平的关系除2007年呈显著负相关外,其他年份相关性不显著.鄱阳湖湿地蒸散与湖泊水域面积总体呈正相关,但在水文干旱严重的2006年,当水域面积<30%时,蒸散速率随水域面积增加而减小.     

1979～2004年中国大陆南方地区春季降水的年代际变化特征及其与欧亚大陆积雪的联系

本文研究了中国南方春季降水在1979～2004年期间的年代际变化特征,结果表明无论在年际还是在年代际时间尺度上,中国南方东南和西南地区降水都具有反相变化的特征,并分别呈现出显著的减少趋势和增加趋势.中国南方春季降水在20世纪80年代末出现了一次明显的年代际气候转型.东南地区的春季降水明显减少,降水量在80年代末以后比80年代末之前减少了30%;而西南地区的春季降水则明显增加,80年代末之后的降水量是80年代末之前的两倍.伴随着这次年代际转型,欧亚大陆西伯利亚上空对流层中低层位势高度增强,对流层低层中国东部北风增强,造成中国东部西南风减弱,使得降水在东南地区减少,西南地区增多.中国南方春季降水在20世纪80年代末出现的年代际气候转型与欧亚大陆春季积雪的年代际转型有密切联系.从20世纪80年代末开始欧亚大陆春季积雪明显减少,与欧亚大陆春季积雪变化所伴随的大气环流变化,是造成春季我国东南地区降水减少和西南地区降水增多的一个重要原因.     

太湖鱼类产量、组成的变动规律及与环境的关系

湖泊生态系统健康包含两个方面的内涵:满足人类社会合理要求的能力和湖泊生态系统自我维持与更新的能力.获知湖泊生态系统健康状况及其区域分异特征,对于湖泊管理具有重要意义.本文基于对太湖的野外调查,计算了表征湖泊生态系统健康的系统能、系统能结构、生态缓冲容量和湖泊营养状态指数.聚类分析结果表明,太湖不同湖区生态系统健康状况存在一定差异,东部湖区较好,西部湖区较差,呈现由东南部湖区向西北部湖区递减的趋势.该结果对进一步研究湖泊生态系统健康评价指标阈值具有重要的参考意义.     

夏季亚洲极涡的长期变化对东亚环流和水汽收支的影响

主要分析了1951～2004年夏季亚洲极涡强度和面积的长期变化趋势及其对东亚夏季环流,水汽输送和降水量的影响,发现1951～2004年,夏季亚洲极涡表现出了明显的强度减弱,面积缩小的变化趋势,并以面积缩小更为显著,这正对应于北极涛动（AO）指数在该时段的显著升高.在这种北半球中高纬大尺度环流变化的影响下,东亚夏季高空西风急流在近54年显著南移,冷空气活动的南侵程度明显增强,从而造成低空偏北风显著增强而偏南风减弱.与此相应,近54年整个中国区域内低空纬向风速呈明显的减小趋势.总的来看,东亚夏季风环流发生了明显减弱.同时,流经中国的中纬度西风水汽输送在近54年也表现出一致减弱的趋势,而南风水汽输送大致以110°E为界,以东的夏季风区呈显著的减弱趋势而以西则有明显的增加趋势.这种水汽输送的变化影响了中国不同区域内水汽输送通量散度的改变,进而使得夏季降水量发生变化.分析表明,夏季亚洲极涡的面积和强度与东北、华北和西北东部的水汽输送通量散度和夏季降水呈正相关,而与长江中下游、华南、西南、青藏高原和西北西部呈显著负相关,夏季亚洲极涡在近几十年的面积缩小和强度减弱是中国夏季降水长期变化的一个可能原因.     

淮河流域焦岗湖水质参数时空变化及影响因素

焦岗湖是淮河左岸一个天然湖泊,集防洪、灌溉、养殖、旅游等多种功能于一体.利用焦岗湖4个季节水质监测数据,运用Kriging方法,分析焦岗湖水质参数的时空变化及影响因素.结果表明:由于受水文季节变化过程及人类活动等综合影响,焦岗湖水质参数在时间及空间上均存在一定差异.从时间变化来看,夏季透明度较低、秋季较高;溶解氧浓度在春、冬季显著高于夏、秋季;总氮、总磷浓度与高锰酸盐指数均表现为夏季最高、秋季最低.从空间变化来看,4个季节的透明度空间差异较为显著;溶解氧浓度在春、冬季空间分布较为均匀,夏季呈现中心高周围低的变化趋势,秋季则表现为西高东低;总磷浓度春季分布较为均匀,夏、秋及冬季则呈西高东低之势;高锰酸盐指数在春、秋季节呈现东高西低之势,夏季高浓度主要集中在湖区北部,冬季浓度变化不大.     

太湖14000年来古环境演化的湖泊记录

Two sediment cores, one 396 cm long from west Taihu Lake, another 246 cm long from east Taihu Lake, are interpreted from the analysis of their magnetic susceptibility, total organic carbon, total nitrogen, total pigments, organic carbon isotope, hydrogen index, saturated hydrocarbons, ¹⁴C dating and surficial sediment conditions. The west Taihu Lake core is the longest one studied in this lake so far, and has provided us the most complete environmental and climatic information for this lake. The results from the west Taihu lake core indicate that Taihu Lake has undergone the following stages:from ca.14 300 to 13 300 aB.P. Taihu Lake was in low lake-level, and there existed exposed features from the proxies reflecting arid paleoclimate. From ca.13 300 to 12 400 aB.P. an arid transitional stages occurred with a slightly warmer and wetter climate. From ca. 12 400 to 10 900 aB.P. a period of large climatic fluctuation occurred and from 10900-10 000 aB.P. a warm period developed with deep water and strongly reducing sediments. During ca.10 000-7 200aB.P., a cool transitional period alternating with a warm climate occurred. It was warm and wet during 7 200-5 700aB.P.; some proxies changed violently in 5 050aB.P., reflecting obvious changes in material source and a probable interruption of sedimentation. The east Taihu Lake history from ca. 6 550 to 6 450 aBP, the climate was cold and dry, and gradually turned warm and wet in ca. 6 450-6 050 aBP. It was warm and wet in ca. 6 050-5 800 aBP and had a cold tendency in 5 800-ca. 5 000 aBP. An abrupt change occurred at ca. 5 000 aBP, and the lake sediment in the uppmost part was disturbed by wave action indicating shallow water conditions.     

洞庭湖流域气候变化特征(1961-2003年)

以22个气象站1961-2003年的气象观测数据为基础,对洞庭湖流域的气温、降水和参照蒸散量进行趋势与突变分析．从1970年开始,洞庭湖流域经历了一个缓慢而稳定的增温过程,1990s发生突变进入快速增温时期;尤其是是在春、冬季节,这种突变式的增温特征非常显著;秋季持续而稳定增温,而夏季气温并无明显变化．进入1990s,洞庭湖流域降水有明显增多,尤其是夏季降水突变式增加;与此同时,夏季暴雨频率也突变式增大,但是暴雨强度并无明显变化．1900s迄今,参照蒸散量持续而稳定的减少,夏季减少量尤为显著．全球变暖的区域响应,驱动洞庭湖流域水循环速度加快,夏季降水增多,而蒸发能力减弱,这是1990s洞庭湖流域洪水频发的主要气候因子．     

新疆夏季降水年代际转型的归因分析

本研究针对我国内陆新疆地区在20世纪80年代末出现由暖干向暖湿的年代际转型,从大气环流因子进行归因分析.结果显示,位于东亚沿海地区的东亚-太平洋型遥相关波列(EAP)的强度和位置的年代际加强和偏移对于新疆地区此次气候的干湿转型具有重要贡献.转型之前EAP强度偏弱,位置相对偏东,对新疆夏季降水变化没有明显贡献,且影响新疆夏季降水发生的主要环流系统是位于中纬度欧亚大陆上空的异常纬向波列.转型后EAP强度偏强,位置相对前期向西偏移,因此从西北太平洋向我国内陆地区的异常水汽输送显著增强,使得新疆地区大气含水量增加,从而导致20世纪80年代末以后新疆夏季降水的增加.     

五大连池水质现状及近30年前后变化

2012—2013年春、夏、秋季,对五大连池11个采样点的水质变化进行研究,分析湖水水质现状,比较30年前后湖泊的水质变化并评估五大连池富营养化程度.结果表明,五大连池不同部分、季节、年份的水质参数指标波动剧烈,可能是受水产养殖及氮、磷浓度变化影响,2池和3池浮游生物量及叶绿素a浓度明显较低;同1980s相比,水质变化较大,一些指标显示水质已趋向好转,但5池却接近重度富营养化,说明近几年的还湿、迁居等保护措施初见效果,但整个湖泊水质恢复需要漫长过程.     

Spatio-temporal patterns of hydrological processes and their responses to human activities in the Poyang Lake basin,China

Abstract

Poyang Lake is the largest freshwater lake in China, and plays a major role in flood mitigation, restoration and conservation of the ecological environment in the middle Yangtze River basin. Sediment load and streamflow variations in Poyang Lake basin are important for the scouring and deposition changes of this lake. However, these hydrological processes are heavily influenced by human activities, such as construction of water reservoirs, and land-use/land cover changes. By thorough analysis of long series of sediment and streamflow obtained from five major hydrological stations, we systematically investigated the spatial and temporal patterns of these hydrological processes and the hydrological responses to human activities using the Mann-Kendall trend test, the double cumulative mass curve and the linear regression method. The results show: (1) no significant change in streamflow followed by an increasing tendency after the 1990s that turns to be decreasing about 2000; and (2) a sharp increase of sediment load during the late 1960s and 1970s triggered by extensive deforestation (during the “Cultural Revolution” in China) followed by a tendency to decrease after the early 1980s. Construction of water reservoirs has greatly reduced the sediment load of the Poyang Lake basin, and this is particularly the case in the Ganjiang River, where the sediment load changes may be attributed to the trapping effects of the Wan'an Reservoir, the largest water reservoir within the Poyang Lake basin. There is no evidence to corroborate the influence of water reservoirs on the streamflow variations. It seems that the streamflow variations are subject mainly to precipitation changes, but this requires further analysis. The current study may be of scientific and practical benefit in the conservation and restoration of Poyang Lake, as a kind of wetland, and also in flood mitigation in the middle Yangtze River basin that is under the influence of human activities.

Citation Zhang, Q., Sun, P., Jiang, T. & Chen, X.-H. (2011) Spatio-temporal patterns of hydrological processes and their hydrological responses to human activities in the Poyang Lake basin, China. Hydrol. Sci. J. 56(2), 305–318.     

Effect of climate changes and water‐related human activities on annual stream flows of the Shiyang river basin in arid north‐west China

The change of annual stream flow in the Shiyang river basin, a typical arid‐inland basin in north‐west China, was investigated using hydrological, meteorological and water‐related human activities' data of the past 50 years. The long‐term trends of the hydrological time series were examined by non‐parametric techniques, including the Pettitt and Mann–Kendall tests. Double cumulative curves and multi‐regression methods were used to separate and quantify the effects of climate changes and human activities on the stream flows. The results show that the study area has been experiencing a significant upward warming trend since 1986 and precipitation shows a decreasing trend in the mountainous region but an increasing trend in the plains region. All stream flows in the upper reach and lower reaches of the Shiyang river exhibit decreasing tendencies. Since 1970, human activities, such as irrigation, have had a significant effect on the upstream flow, and account for 60% of total flow decreases in the 1970s. However, climate changes are the main reason for the observed flow decreases in the 1980s and 1990s, with contributions to total flow decrease of 68% and 63%, respectively. Before 1975, flow decreases in the upper reaches were the main factor causing reduced flows in the lower reaches of the Shiyang river. After 1975, the effect of human activities became more pronounced, with contributions of 63%, 68% and 56% to total flow decreases in the lower reaches of the Shiyang river in the periods 1975 to 1980, 1980s and 1990s, respectively. As a result, climate change is responsible for a large proportion of the flow decreases in the upstream section of the catchment during the 1980s and 1990s, while human activities have caused flow decreases downstream during the same period. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Plausible impact of global climate change on water resources in the Tarim River Basin

Combining the temperature and precipitation data from 77 climatological stations and the climatic and hydrological change data from three headstreams of the Tarim River: Hotan, Yarkant, and Aksu in the study area, the plausible association between climate change and the variability of water resources in the Tarim River Basin in recent years was investigated, the long-term trend of the hydrological time series including temperature, precipitation, and stream-flow was detected, and the possible association between the El Nino/Southern Oscillation (ENSO) and these three kinds of time series was tested. The results obtained in this study show that during the past years, the temperature experienced a significant monotonic increase at the speed of 5%, nearly 1℃rise; the precipitation showed a significant decrease in the 1970s, and a significant increase in the 1980s and 1990s, the average annual precipitation was increased with the magnitude of 6.8 mm per decade. A step change occurred in both temperature and     

格尔木河中下游-达布逊湖段水化学变化特征研究

1998年8月对格尔木河－达布逊湖流域进行了系统考察,并对其地表水体取样分析后发现,河水水化学分布空间上从源头至湖中逐渐咸化,表现出明显的地貌分区性特征,且东河段水质异常咸化;时间上河水矿化度总体表现为逐年上升的趋势,湖水则相对稳定,作为流域农牧业发展的水源地和近几年格尔木市移民建设的重点地区,其地表水体水化学的时空异常变化应引起足够的重视。