风生紊流导致微囊藻群体破碎和形态变化

微囊藻群体大小和形态决定其垂向迁移能力,从而影响着水华的形成.为了探讨湖泊中风生紊流对微囊藻群体大小和形态的影响,本研究于2012年8月26日至9月7日在太湖梅梁湾的围隔内进行了12 d的昼夜不间断的高频采样（采样间隔每2小时一次）.研究期间,水面微囊藻密度呈现4次周期性消涨,藻密度变化范围为4×10⁴~2671×10⁴ cells/mL.而整个水柱中的藻密度变化范围仅为3×10⁴~18×10⁴ cells/mL.皮尔逊相关性分析表明微囊藻的原位生长速率与表面藻密度呈负相关而与风速呈正相关.强风速使微囊藻在水柱中均匀分散,增强了透光性,促进了微囊藻的生长.微囊藻群体粒径随着风速的增大逐渐减小,反之亦然.其中值粒径（D₅₀）变化范围为66.2~768.0 μm.在此期间微囊藻群体形态主要以鱼害微囊藻、不规则的惠氏微囊藻、球状的惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体形态为主,其占比也呈现出波动状态.皮尔逊相关分析结果显示微囊藻群体大小与风速呈负相关,说明湖泊中风生紊流会影响微囊藻群体大小.当紊流强度为2.33×10^-5 m²/s³时,微囊藻群体会发生破碎现象,该紊流强度相当于5 m/s的风在30 m深的水库或湖泊中所产生的紊流强度.微囊藻群体被风生紊流破碎后最大粒径与该风速下紊流的最小涡旋尺度相近,表明紊流的最小涡旋尺度决定了微囊藻所能形成群体的最终大小.监测期间,整水柱中不同群体形态的微囊藻占比发生了明显变化,在监测初期以鱼害微囊藻群体形态为主,随后不规则的惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体形态的比例不断增加,最后鱼害微囊藻群体形态又占据主导地位.球状的惠氏微囊藻群体形态在整个监测期中的比例随时间的增加而逐渐降低.不同群体形态微囊藻之间比例的大幅变化无法用微囊藻生长演替来解释.而皮尔逊相关分析结果显示鱼害微囊藻与惠氏微囊藻（不规则的和球状的惠氏微囊藻之和）群体形态之间存在负相关,且惠氏微囊藻与铜绿微囊藻群体形态呈负相关.但在今后研究中需进一步关注在微囊藻群体形态的动态变化过程中细胞大小、胶被、产毒特性和基因序列等特征,从而验证不同种微囊藻群体是否存在形态转换这一猜想.总而言之,普通强度的风生紊流能够破碎微囊藻群体,而气候变化导致的内陆湖泊周边风速下降会促使微囊藻形成更大的群体,从而有利于水华的形成.     

2017年太湖水华面积偏大的原因分析

太湖流域及湖区经过一系列综合治理之后，截至2015年，水华面积逐渐减少，治理效果初见成效.然而，2017年太湖出现了前所未有的大面积水华（1403 km²），其原因成为各方面关注的热点问题.2011-2017年，在太湖贡湖湾和梅梁湾布置的6个采样点，每月2次分层采集水质和微囊藻密度数据、全太湖的营养盐和微囊藻密度数据、气象数据和水华面积数据，进行了水华面积偏大的原因分析.结果显示，2011-2017年期间，全太湖总氮（TN）的7年平均浓度为1.89 mg/L，总磷（TP）为0.076 mg/L，而2017年TN浓度为1.60 mg/L，TP浓度为0.083 mg/L，比7年平均TP浓度回升了9.0%.气温方面，2011-2017年7年平均气温为17.3℃，2017年比7年平均气温高出0.7℃.全太湖7年平均微囊藻密度为0.53×10⁸ cells/L，而2017年为1.18×10⁸ cells/L，比7年平均值高出1.21倍.在这样一个数据背景下，全太湖年均值和风速区间比例冗余分析表明TP的回升、气温的偏高与水华面积也表现出明显的正相关关系，且5-9月1~2 m/s弱风天数与水华面积呈显著正相关，而风速超过4 m/s则会显著造成水华的消失.综合以上数据及分析，2017年出现巨大面积水华是由于全湖TP浓度的上升和气温偏高使微囊藻密度增长，为微囊藻聚集形成水华提供了丰富的物质基础，而在微囊藻大量繁殖季节风力较弱，1~2 m/s左右风速易于使微囊藻聚集形成薄层大面积水华.     

云南程海浮游植物初级生产力的时空变化及其影响因子

2016年4月-2017年2月，采用黑白瓶法研究了云南程海单点（码头点位）浮游植物初级生产力的垂直分布及其季节变化，同时基于全湖9个点位的现场调查和生产力垂向归纳模型（VGPM）估算并探讨了程海浮游植物初级生产力的时空变化及其主要影响因子.结果显示，码头点位的年均（均值±标准误）水柱（0~3 m）总初级生产力（GPP_C）、净初级生产力（NPP_C）和呼吸消耗量（R_C）分别为5.40×10³±0.64×10³、2.36×10³±0.63×10³和3.06×10³±0.82×10³ mg O₂/（m²·d）；不论春夏季（4-8月）、秋冬季（9月-次年2月）还是全年，码头点位的单位生物量GPP（GPP/Chl.a）和单位生物量NPP（NPP/Chl.a）的最大值和最小值均分别出现在水下0.5 m和3.0 m处.经VPGM估算，程海全湖的初级生产力（PP_eu）年均值为6.54×10³±0.30×10³ mg C/（m²·d）（2.74×10³~18.62×10³ mg C/（m²·d））.PP_eu的时空变化方面，春夏季是PP_eu快速上升的时节，秋冬季PP_eu的月变化则呈波动状态，春夏季与秋冬季PP_eu无显著性差异；PP_eu整体空间异质性较弱，仅在降水最为充沛的7、8月表现出南北向的异质性，这与降水条件和流域营养盐输入的空间异质性有关.回归分析发现，虽然程海PP_eu的主要影响因子具有季节异质性，但不论春夏季、秋冬季还是全年，浮游植物生物量均是重要的影响因子，水温亦是春夏季的重要影响因子.     

陆态网络连续重力站近期潮汐观测精度讨论

重力潮汐观测在全球潮汐模型的建立、重力扰动信号识别等工作中具有重要作用，而潮汐观测精度是完成这些工作的基础。本文利用中国大陆构造环境监测网络10个重力站3年的重力固体潮数据计算了观测潮汐模型。在与历史已有结果进行比较后，分析了观测潮汐模型精度以及环境对精度的影响。结果表明，10个站观测潮汐模型的M₂波潮汐因子中，误差最优为0.00014，主要潮波平均精度优于0.0010，高于20世纪80～90年代弹簧重力仪0.5～1个数量级，部分站点的精度可达早期超导重力仪水平，而与现代OSG型超导重力仪精度相差0.5～1.0个数量级。利用重力站中最优观测潮汐模型进行潮汐改正，潮汐改正精度指标（DRMS）可达±（0.2～0.3）×10^-8m/s²，稍优于DDW/NHi理论潮汐模型结果（±（0.3～0.6）×10^-8m/s²）。10个重力站均表现出了观测优于理论模型的特点。观测环境和场地的干扰会导致观测潮汐模型的精度下降，部分台站受环境变化和观测系统本身老化等不稳定因素干扰，其观测潮汐模型精度下降。DRMS自（0.1～0.2）×10^-8m/s²增至（1.0～1.7）×10^-8m/s²。     

基于浮游植物的城市湖泊生态健康评价——以长江下游铜陵市西湖为例

为了解铜陵西湖浮游植物群落结构与水生态健康状况,于2016年9月至2017年7月进行6次调查.结果显示：（1）浮游植物共检出6门88种,总密度变化范围为8.20×10⁵~1.60×10⁸ cells/L,均值为2.19×10⁷cells/L,生物量变化范围为1.34~27.76 mg/L,均值为9.45 mg/L,优势种为铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、浮游蓝丝藻（Planktothrix sp.）和微囊藻（Microcystis sp.）;（2） RDA分析表明浮游植物生物量主要受水温、悬浮物、总氮、亚硝态氮和总磷影响;（3）浮游植物隶属于22组功能群,基于功能群的Q指数表明,铜陵西湖水质整体处于“中等”状态,7月水生态状况最差,11月最佳;（4）依据候选参数与环境因子的相关性,最终选定生物量、密度和Margalef指数来构建铜陵西湖浮游植物生物完整性指数（P-IBI）,其评估结果与Q指数呈显著正相关,但P-IBI评估结果（整体为“较差”状态）更为严格.本研究阐述铜陵西湖浮游植物群落结构特征,并基于浮游植物Q指数和P-IBI评估其生态健康状况,相关研究结果可为其水环境管理及城市湖泊生态健康评估提供一定的科学参考.     

蓝藻碎屑堆积对湖泊沉积物矿化特征的影响

蓝藻水华暴发形成的大量有机碎屑，沉降到沉积物表面，影响沉积物有机质矿化，进而影响碳氮磷循环.本实验选择于桥水库湖心区作为沉积物采样点，通过设置不同密度藻屑添加组（×1倍组和×20倍组）及空白对照组，研究藻屑堆积对沉积物矿化特征的影响及其环境效应，为蓝藻水华影响下的饮用水环境修复和科学管理提供一定的理论依据.结果表明：（1）藻屑添加降低了上覆水pH值，改变了沉积物生物酶活性.藻屑添加密度越大，上覆水pH值越低、波动越大，反映了培养过程异养微生物活性的变化.×1倍组的转化酶活性较高；×20倍组蛋白酶活性和碱性磷酸酶活性较高.（2）藻屑添加对沉积物的矿化途径和沉积物产物的释放速率产生了显著影响.藻屑添加密度越大，有机质矿化速率越大.其中，×1倍组主要增强好氧矿化，释放CO₂；×20倍组主要增强厌氧产甲烷矿化，释放CH₄.（3）不同密度的藻屑添加组，其氮磷扩散、释放通量存在明显差别.×1倍组以沉积物吸附为主，其上覆水NH₄⁺和PO₄^3-平均释放速率与对照组差异较小；×20倍组的NH₄⁺在第0~10天以沉积物吸附为主，之后和PO₄^3-均以向上覆水中释放为主，其NH₄⁺和PO₄^3-平均释放速率（分别为0.223）和0.075 mg/（L·d））明显大于其他实验组.因此，大量蓝藻堆积明显促进沉积物的碳氮磷矿化，释放大量CO₂、CH₄和氮磷营养盐至上覆水中，对湖泊水环境造成污染，为蓝藻的生长繁殖作贡献.     

光照强度对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小增长的影响

大量微囊藻群体的形成和聚集是微囊藻水华形成的重要条件.光照强度是影响微囊藻生长的重要因素之一.为了了解光照强度对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小增长的影响,以太湖微囊藻水华优势种之一的水华微囊藻作为研究对象,开展了不同光照强度对水华微囊藻群体大小增长的影响研究.共设置5个不同光强处理组,依次为G1:2000 lx;G2:4000 lx;G3:8000 lx;G4:16000 lx;G5:变化光照强度(模拟野外光强).实验期间,G1~G5组大于100细胞群体的平均大小分别为255、480、630、763和662 cells/群体.胞外多糖含量分析显示水华微囊藻形成的群体越大,胞外多糖含量越高.结果表明,低光照强度不利于太湖水华微囊藻群体大小的增长,而变化光照强度和高光照强度有利于水华微囊藻群体大小的增长.研究结果解释了太湖夏季野外变化光照强度和高光照强度有利于微囊藻水华形成的原因.     

野外模拟扰动对太湖微囊藻群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统重要的环境因素之一.为了解风浪扰动对湖泊微囊藻群体大小的影响,在野外模拟了风浪扰动对太湖微囊藻群体大小的影响.结果表明,实验组模拟风浪连续扰动24 h,扰动结束时实验组和对照组微囊藻群体大小分别为68.38和12.56μm,实验组和对照组微囊藻群体大小呈极显著差异;扰动结束时实验组和对照组微囊藻胞外多糖含量分别为1.49×10~~(-6)和1.26×10~(-6)mg/cell,二者差异显著.表明适当强度的风浪扰动短时间内能促使微囊藻群体显著增大,有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

温度和食物密度对裂足臂尾轮虫(Brachionus diversicornis)生命表统计学参数的影响

运用单个体培养方法研究了温度(15、20、25和30℃)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)密度(1.0×10⁶、3.0×10⁶和5.0×10⁶cells/ml)对裂足臂尾轮虫(Brachionus diversicornis)出生时的生命期望、世代时间、总生殖率、净生殖率、种群内禀增长率和后代混交率等生活史参数的影响.结果表明,温度对轮虫出生时的生命期望、世代时间、净生殖率和总生殖率均有显著的影响,但对种群内禀增长率和后代混交率无显著的影响;食物密度对轮虫的净生殖率和总生殖率均有显著的影响,但对轮虫出生时的生命期望、世代时间、种群内禀增长率和后代混交率均无显著的影响;食物密度与温度之间的交互作用对轮虫所有生命表统计学参数均无显著影响.轮虫出生时的生命期望和世代时间均随着温度的升高而逐渐显著缩短.轮虫的净生殖率在15℃下最低,30℃下最高,20和25℃间无显著差异;轮虫的总生殖率在15℃下较低,20、25和30℃下较高且三者间无显著差异;轮虫的净生殖率和总生殖率均在3.0×10⁶cells/ml食物密度下较高,1.0×10⁶和5.0×10⁶cells/ml食物密度下较低且两者间无显著差异.     

微囊藻水华的资源化利用:吸附重金属离子Cu2+、Cd2+和Ni2+的实验研究

为将捞取的微囊藻水华资源化,用作重金属生物吸附剂,本文研究了在不同金属离子浓度和不同pH条件下微囊藻水华对重金属Cu²⁺、Cd²⁺和Ni²⁺的吸附效果.研究结果显示,重金属离子浓度分别为20.00、60.00、100.00和140.00μg/ml时,150 mg干重微囊藻水华对Cu²⁺的去除率分别为67.79%、37.47%、35.93%和34.70%,对Cd²⁺的去除率分别为73.31%、65.87%、60.09%和42.37%,对Ni²⁺的去除率分别为47.89%、31.87%、28.46%和21.61%.在较低的重金属浓度(20.00μg/ml)下,微囊藻对3种重金属的去除率最高.但从单位微囊藻生物量吸附重金属量来看,金属离子初始浓度越高,吸附重金属的总量越高;在相同金属浓度下,微囊藻水华对3种金属的吸附效率:Cd²⁺ > Cu²⁺ > Ni²⁺.微囊藻吸附Cu²⁺的最适pH为5.0,Cd²⁺和Ni²⁺均为6.0,20.00μg/ml浓度时去除率分别达到了71.90%、85.67%和55.43%.微囊藻裂解释放的可溶性物质对重金属吸附影响不大.研究结果显示微囊藻水华可作为重金属吸附剂有效地运用于重金属污水处理.     

地磁数据时钟精度检验方法研究

针对地磁观测台网中部分记录仪的时钟不准确及产出数据的对应时间与实际时间不一致的问题,提出了地磁数据时钟精度检验的扰动区间极值比对法,利用2015年3月国家地磁观测台网的全部数据对该方法的正确性和可靠性进行检验,并给出校正值。结果表明,该方法对于钟差超过1min的数据检出率达到100%,且对检出的异常数据给出误差小于2min的校正时间,准确率达到94.44%,不受地方时的影响。该方法为国家地磁观测台网对大量仪器时钟精度的监控、数据时钟检验和仪器校时提醒自动化以及磁扰日数据时间校正提供了有效的技术途径。     

近40年来南四湖湿地NDVI变化特征及其控制因子分析

利用Landsat系列卫星的MSS、TM和ETM+遥感数据,计算了研究区的归一化植被指数(NDVI),并以此为湿地植被活动的指标,研究1973 2011年间该湿地植被变化特征及年内季节变化特征,揭示植被活动在年内和年际变化的控制因子以及湿地植被对于气候变化、人类活动和极端干旱事件的响应特征.结果表明:(1)近40年来南四湖湿地植被各个季节的变化特征不尽相同.春季NDVI呈现先降低后增加的特征,主要先后受到研究区围垦、渔业养殖等人为活动和气候变化(增温)的影响;夏季和冬季的NDVI呈现显著降低趋势,主要受到围垦、渔业养殖等人类活动的影响;秋季NDVI的变化不显著.(2)年内季节变化方面,湿地植被面积和NDVI都呈现单峰的变化特征,从春季开始增加,在夏季末(全年的第202和205 d)达到最大值,然后开始下降,到冬季降至最低.植被的年内季节变化特征主要受到月均温度的控制.(3)干旱在一定程度上不是湖泊湿地NDVI增加的限制因子.干旱导致湖泊水位下降,滨湖滩地及湖底露出,可能会促进湿地植被生长和植被面积的扩大,使得湿地NDVI增加.     

葛洲坝-南桥直流输电线路对地磁台的影响

从20世纪80年代后期开始,佘山地震台的垂直分量Z受到类似突跳的电磁干扰,最大可达十几个nT,干扰持续时间没有规律,少则几小时,多则几天,经查,干扰来自葛洲坝-南桥直流输电系统,且影响范围广泛,佘山地震台只是其中一个台站。因此,有必要对此进行研究,弄清其干扰机制,探讨采用计算的方法以确定其干扰幅值的可能性。     

Is a type of low frequency ULF magnetic disturbance a kind of earthquake precursors?

A type of relatively low frequency ULF magnetic disturbance has been generally observed by the magnetic induction-meter since it’s operation at Baijiatuan observatory in Beijing. As the amplitudes and frequencies of such disturbance signals change with time and are different from the disturbances produced by some man-made magnetic sources, therefore they are usually taken as a kind of earthquake precursors for ULF electro-magnetic emission. However, a comparative analysis with magnetic storms on the magnetogram obtained by variometerat the same station indicates that such signals always occur in the period of magnetic storm occurrence and so far we have not found the cases where such signals occur with no magnetic storms, therefore this kind of ULF magnetic disturbances should not be taken as a ULF earthquake precursors of the electromagnetic emission at present. The main features of such signals are as follows: the signals occur discontinuously during storms and the duration of each time section with such signals and the occurrence rates of the sections and the disturbance amplitudes are usually related to the types and intensities of storms. The wave form characteristics of the ULF disturbance are also related to the types of storms. Generally, the amplitudes and durations for SC storms are stronger and longer respectively than those for GC stroms, and if a storm is with largerK index, then relatively large amplitudes and higher rates and longer durations as well as variable frequencies will be observed andvice versa. Most of the start time and the time section with strongest disturbance recorded by the ULF unit and by the variometer are not consistent with each other, and the same one is only about 44%. The periods and intensities of such disturbance signals are in the ranges of few to several seconds and 0.04–8 nT respectively. The predominant frequency is about 0.06 Hz and certain energies are also distributed on the harmonic frequencies. Contribution No. 95A0063, Institute of Geophysics, SSB, China.     

南京地磁台地铁干扰特征分析与抑制处理

地铁运行时产生的漏电流而形成的附加磁场会对附近的地磁观测造成严重干扰。通过对地铁供电系统的模拟分析得出了地铁干扰的一些基本特征。选取了2008年5月1日到30日南京地磁台受地铁干扰的日变数据和泉州参考地磁台日变数据,利用Welch功率谱估计法进行功率谱对比分析,发现地铁干扰主要对地磁场的Z分量、D分量的功率谱的高频部分造成影响,并且影响的频带范围几乎一致,主要集中在0．004-0．03Hz范围,而对H分量的影响比较微弱。在此基础上,通过小波变换对受干扰数据的Z分量和D分量进行干扰抑制处理,处理结果表明该方法能够有效抑制地铁造成的地磁场干扰。因此本文研究也提供了地磁台站干扰抑制的一种方法。     

Influences of vegetation disturbance on hydrogeomorphic response following wildfire

Quantifying the linkages between vegetation disturbance by fire and the changes in hydrologic processes leading to post‐fire erosional response remains a challenge. We measured the influence of fire severity, defined as vegetation disturbance (using a satellite‐derived vegetation disturbance index, VDI), landscape features that organize hydrologic flow pathways (relief and elongation ratios), and pre‐fire vegetation type on the probability of the occurrence of post‐fire gully rejuvenation (GR). We combined field surveys across 270 burned low‐order catchments (112 occurrences of GR) and geospatial analysis to generate a probabilistic model through logistic regression. VDI alone discriminated well between catchments where GR did and did not occur (area under the curve = 0.78, model accuracy = 0.72). The strong effect of vegetation disturbance on GR suggests that vegetation exerts a primary influence on the occurrence of infiltration excess run‐off and post‐fire erosion and that major gully erosion will not occur until fire consumes aboveground biomass. Other topographic and local factors also influenced GR response, including catchment elongation, per cent pre‐fire shrub, mid‐slope riparian vegetation, armoured headwaters, firehose effects, and concentration of severe burn in source areas. These factors highlight the need to consider vegetation effects in concert with local topography and site conditions to understand the propensity for flow accumulation leading to GR. We present a process‐based conceptual hydrologic model where vegetation loss from fire decreases rainfall attenuation and surface roughness, leading to accelerated flow accumulation and erosion; these effects are also influenced by interactions between fire severity and landscape structure. The VDI metric provides a continuous measure of vegetation disturbance and, when placed in a hydrologic context, may improve quantitative analysis of burned‐area susceptibility to erosive rainfall, hazard prediction, ecological effects of fire, landform evolution, and sensitivity to climate change. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Discussion on several important problems in earthquake-related electromagnetic disturbance monitoring in China

Earthquake-related electromagnetic observation aims at finding abnormal electromagnetic variation associated with earthquake possibly. The existing studies have proved that this method is, to a large extent, effective in short-term and impending earthquake predication. This paper summarizes progress and discusses some related problems in this field. Some requirements for observation system have been proposed to improve monitoring level. As a case observation using the reformed observation system in Jinghai seismologic station, Tianjin, some results are given.     

A study of tropospheric wave disturbances over India in winter

The wave disturbances in the troposphere over north and central India during winter when the subtropical westerlies prevail in the upper air over the area have been investigated by power-and cross-spectrum analysis. The power-spectrum study revealed the existence of basically two systems of periods 10.0–12.5 days and 4.5–5.5 days in the middle and upper troposphere. Both the long-and short-period systems have been found to be propagating eastwards at rates 5° and 10° long./day respectively. In both the cases lower temperatures are found to the east of the troughs. It is also noted that these systems build up the meridional temperature gradient and hence strengthen the upper tropospheric westerlies. Synoptic study of the transient systems is presented.     

基于GEI方法对苏皖地区地电活动指数的可靠性研究

使用地电扰动幅度与静日变化幅值比的地电活动指数(GEI)计算方法,连续计算江苏、安徽两省6个地电场台站2018年第一季度的单台地电指数D、平均地电指数Ds。同时将地电指数D、Ds与单台地磁指数K、平均地磁指数K(即[K+0.5])对比得到:86.48%的指数D与指数K完全相同或仅相差1,89.44%的指数D s与指数完全相同或仅相差1。两类电、磁指数的高度吻合说明:(1)连续产出的地电指数是可靠的。(2)地电指数D、Ds可以量化界定地电场活动水平。极个别的地电指数D、Ds与地磁指数K、仍存在一定差异,这与地电场台站观测有关,提升地电场观测资料的质量能更好地确定地电指数。(3)地电指数与地磁指数相互弥补能更准确地确定地球电磁活动水平,其在相关的地球科学技术领域有广泛的应用前景。     

超松弛迭代法反演震源破裂过程解的稳定性分析

主要讨论超松弛迭代法反演震源破裂过程解的稳定性。在精确反演的基础上,分别对数据扰动和模型扰动进行分析,用MATLAB作图进行对比并得出最后的结论：超松弛迭代法反演震源破裂过程的结果是可靠的。