近20 a色林错湖冰物候变化特征及其影响因素

湖冰作为湖泊-大气界面能量和物质交换的结果,其物候变化对揭示区域气候变化和湖泊响应过程具有重要意义.本研究基于2000-2020年色林错边界矢量数据、Terra MODIS和Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像并结合气象数据及湖泊资料,利用RS和GIS手段综合分析了色林错湖冰物候变化特征及其影响因素.结果 表...     

查干湖冰封期光谱特征及影响因素

湖冰光谱特征是湖冰遥感反演的物理基础,是研究湖冰光学特性和空间分布的理论依据。本文以查干湖为例,使用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪采集冰封期不同类型湖冰、积雪和水体光谱,利用Savitzky-Golay滤波法和包络线去除法分析白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱特征,探索气泡对湖冰反射光谱特征的影响。积雪和雪冰、白冰和灰冰、黑冰和水体的反射特征随着波长的变化特征基本一致,冰的反射率介于积雪和水体之间,其中白冰的反射率高于灰冰和黑冰,在包络线去除结果中,黑冰和水体在440 nm吸收谷处的吸收面积为5.184和10.878、吸收深度为0.052和0.106,雪、雪冰、白冰、灰冰在800和1030 nm吸收谷处的吸收面积和吸收深度的变化表现为雪<雪冰<灰冰<白冰。气泡是影响湖冰光谱特征的重要因素,气泡使白冰反射率减小和黑冰反射率增大,并且气泡使得白冰在800/1030nm和黑冰在440 nm处的吸收面积和吸收深度减小,其中气泡大小和疏密程度的不同会导致湖冰反射率的影响程度存在差异。同时,本文选取时间同步的Landsat 8 OLI遥感影像,在完成辐...     

基于星载被动微波遥感的青藏高原湖冰物候监测方法

湖冰物候影响着区域及全球气候,是全球变化的敏感因子,青藏高原湖泊众多,冻融现场监测数据缺乏,而微波具有对冰水相变敏感、时间分辨率高、历史存档数据长等特点,这对于长时间序列湖冰物候研究具有重要意义.然而,被动微波遥感空间分辨率低、湖泊亮温的精准定位难.论文通过获取AMSR-E/Aqua和AMSR-2/Gcom-W1的亮温数据,构建了基于轨道亮温数据的阈值判别法,通过对青藏高原不同区域和不同大小的青海湖、色林错、哈拉湖以及阿其克库勒湖进行测试研究:与青海湖现场观测对比,湖泊完全冻结日期与开始融化日期最大误差小于3天;与无云光学遥感判别结果相比,4个湖泊的冻融参数误差为2~4天.结果表明,被动微波轨道亮温数据可实现青藏高原地区亚像元级中大型湖泊冻融信息的获取,历史卫星资料可为湖冰物候的监测提供重要的支撑.     

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化特征的统计模型比较和分析

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化具有双峰特征,利用当地太阳高度角同经纬度和儒历的关系,归一化到北京时,依此表达湖冰反照率日变化规律.基于具有指数函数形式的拉普拉斯、高斯、耿贝尔和柯西4种概率密度分布函数建立线性组合模型,对日出后到日落前太阳高度角大于5°时段内的反照率日变化数据进行拟合,发现拉普拉斯密度分布函数组合是最佳统计模型.它既能拟合太阳高度角大于5°时间范围内反照率日变化曲线的双峰特征,又能反映太阳高度角大于15°时间范围内反照率日变化曲线双峰之间的U型分布.该模型不仅形式简单,而且意义明确：尺度参数约为日长的一半,双峰位置与日出时刻关系密切;同时能体现2个反照率峰值的不对称性.为发展不同地区湖冰反照率日变化参数化方案奠定基础.     

基于EOS/MODIS数据的青海湖遥感监测

在二十世纪八十年代,NASA 开始设计地球观测系统(EOS),MODIS 数据是地球观测系统中很具特色的数据,在 TERRA 和 AQUA 卫星上均搭载有 MODIS 传感器．利用 MODIS 的较高的空间分辨率和光谱分辨率进行地球资源的监测 及预测、预报未来变化的研究是近几年热点的研究问题．本文介绍利用 EOS/MODIS 遥感数据进行湖泊水域计算机自动 识别及面积计算、湖水面温度反演、湖冰信息自动提取、湖泊封冻和解冻监测原理和方法,并以青海湖为例介绍了实际应 用情况．     

神奇的球状冰(冰球、冰蛋)

大量球状冰集聚排列是自然界中较为罕见的现象,一般发生在浅滩、湖岸和河岸处.因球状冰形态特征的特殊性,常被称之为冰球、冰蛋.球状冰的形成与发展受气象、水动力和水滨地形条件等多因素共同控制,且具有一定的时空限制,必须在短时间内多因素协同干预才可能引发冰球集聚.正是凭借"制造"条件的苛刻性导致了冰球集聚现象的罕见,也造成了全球各地冰球出现的位置、形态和数量之间存在差异.已有来自于德国、俄罗斯、芬兰和加拿大等多个国家关于冰球现象的报道,但发生频率极少,约20～ 30年一次.近年来在吉林省的查干湖和四海湖发现了冰蛋现象,但关于球状冰从形成到大量集聚之间的定量研究依然缺少实测数据分析支撑.毫无疑问,来自大自然的神奇现象为科学探索研究提供了更多的动力和乐趣.     

寒区浅水湖冰生消特征及其影响因素

基于2019-2020期间在盘锦市含章湖利用浮式观测平台开展湖冰原型观测试验,分析不同因素对湖冰变化造成的影响.结果 表明:99 d冰期内湖冰的生消过程可概述为:湖泊封冻(3 a)-稳定生长(62 d)-冰厚稳定(7 d)-加速消融(24 d)—破碎分解(3 d).生长期冰厚的平均增长速率为0.4 cm/d,最大冰厚为...     

太湖水体交换周期变化(1986-2018年)及对水质空间格局的影响

针对太湖水体交换周期近十余年发生的变化,本文收集整理了1986-2018年太湖水文巡测、汛期水文巡测数据以及太湖流域沿江城市引水量、流域降雨量变化数据,基于太湖出入湖水量的变化研究了太湖水体交换周期的变化及原因,并对交换周期变化对水质空间格局的影响进行分析.结果 表明:太湖入湖水量有显著上升,2007年以来平均每年入湖...     

2009—2017年太湖湖泛发生特征及其影响因素

湖泛是太湖蓝藻水华较为独特的灾害表征形式,也是危害湖泊生态服务功能的主要因素,认知其发生机制、演变特征对湖泊蓝藻水华灾害防控具有重要作用.本文基于2009-2017年江苏省水文部门逐年4-10月对太湖湖泛易发区现场巡查获得的湖泛发生状况数据,结合期间水质、入湖水量、营养盐负荷等环境条件变化监测,分析了太湖水域湖泛发生的时空变化特征,研究了湖泛发生前后的环境因子变化规律,探讨了湖泛强度年际波动成因.结果表明,2009-2017年太湖共发现面积超过0.01 km²的湖泛61起,年发生次数3~17次不等;湖泛发生位置主要集中在太湖湖西沿岸带,9年发生了32次,占总频次的一半以上;其次为梅梁湾;贡湖相对较少,而巡查的东部湖区未发现湖泛事件.通过对湖泛发生日与前10日的环境条件对比分析发现,湖泛发生前5天持续的高温、低压和低风速等气象条件有利于湖泛发生：气温连续高于25℃、气压低于101.0 kPa,有利于诱发湖泛;主导风向为东南风也有利于太湖西北部蓝藻水华严重区域的湖泛发生;大量蓝藻水华物质是湖泛发生的重要物质基础：湖泛发生前10日,湖体平均藻密度基本在1500万cells/L以上.湖泛发生强度还受前一年营养盐外源负荷的影响,湖泛发生频次较高的年份,前一年总磷和总氮营养盐入湖负荷也均处于较高水平.研究表明,尽管2007年无锡贡湖水厂发生饮用水危机以来太湖流域已经开展了大量的水环境治理工程,但是截至目前,太湖的湖泛发生风险仍处于较高水平,在营养盐还未控制到较低水平之前,太湖的湖泛巡查与防控仍是十分必要和艰巨的任务.     

40 ka以来青藏高原的4次湖涨期及其形成机制初探

40 ka来青藏高原现在封闭湖区至少经历了4次显著的湖泊扩涨期. 40~28和9.0~ 5.0 kaBP湖涨期是高原暖湿气候时段的产物, 分布范围最广, 湖涨最为显著; 其产生于岁差周期高太阳辐射阶段, 强劲的夏季风形成的丰沛降水是造成湖涨的主要原因. 40~28 kaBP湖涨期, 高原湖域浩瀚, 河湖串联, 湖泊呈现40 ka以来的最高最大湖面. 19~15和13~11 kaBP期间, 高原湖泊扩涨存在区域性, 前者同高原冷湿气候与季节性冰融水增加有关, 后者则与末次冰消期冰融水与夏季风降水增加有关. 造成湖涨期表现形式与环境机制复杂多样的原因, 是北方冷气候事件, 特别是Heinrich事件叠加在由岁差周期太阳辐射变化驱动的夏季风强弱变化背景之上, 高原阶段性冷湿与暖湿环境及其由此形成的高原冰融水阶段性增加的结果.     

太湖梅梁湾冬季湖流特征

2003年元月在盛行西北偏北风的情况下,对位于太湖北部的梅梁湾进行了面上湖流调查,发现梅梁湾湾口的湖流较为稳定,以向南流为主,且流速相对较大,最大达8cm/s,梅梁湾西岸有稳定的向北流,而从五里湖口至拖山附近的梅梁湾东线湖水由北向南流动,且在中部附近分为两支,一支向西,再流向北以补偿西岸的向北流,另一支扩散至整个梅梁湾南部,向南流经湾口进入太湖.在梅梁湾东北部,发现有弱辐合中心,该范围内Chl.a和TP、TN的含量明显高于周围水域.从所有点的垂直运动判断,梅梁湾水流以弱上升运动为主,大小为2cm/s以下.从水量平衡分析,以梅梁湾流入太湖为主要特征,水量补给主要来自于北部的五里湖和直湖港及武进港.     

2004年以来青海湖快速扩张对人居设施与草地的潜在影响

作为我国最大的内陆咸水湖,青海湖是青藏高原东北部重要水汽源,在维持区域生态环境及半干旱生态系统功能方面发挥着重要作用.近年来,青海湖水位迅速上升,但是湖泊扩张对周边人居设施与草地的影响尚未得到广泛关注和报道.基于1995-2019年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像、Hydroweb多源测高同化水位数据、S...     

Ice cover,landscape setting,and geological framework of Lake Vostok,East Antarctica

Lake Vostok, located beneath more than 4 km of ice in the middle of East Antarctica, is a unique subglacial habitat and may contain microorganisms with distinct adaptations to such an extreme environment. Melting and freezing at the base of the ice sheet, which slowly flows across the lake, controls the flux of water, biota and sediment particles through the lake. The influx of thermal energy, however, is limited to contributions from below. Thus the geological origin of Lake Vostok is a critical boundary condition for the subglacial ecosystem. We present the first comprehensive maps of ice surface, ice thickness and subglacial topography around Lake Vostok. The ice flow across the lake and the landscape setting are closely linked to the geological origin of Lake Vostok. Our data show that Lake Vostok is located along a major geological boundary. Magnetic and gravity data are distinct east and west of the lake, as is the roughness of the subglacial topography. The physiographic setting of the lake has important consequences for the ice flow and thus the melting and freezing pattern and the lake’s circulation. Lake Vostok is a tectonically controlled subglacial lake. The tectonic processes provided the space for a unique habitat and recent minor tectonic activity could have the potential to introduce small, but significant amounts of thermal energy into the lake.     

结冰对乌梁素海水体富营养化的影响

为研究结冰对湖泊富营养化状态的影响,以内蒙古乌梁素海为研究对象,用"注射器"式采水器和冰钻分别采集水样和冰样,并测定总氮、总磷、COD_(Cr)、叶绿素a浓度、冰厚、水深和透明度等指标,运用分形理论评价模型对湖泊结冰前、后的富营养化等级进行综合评价.结果表明:乌梁素海湖泊结冰厚度与水深存在较好的负相关性,其相关系数为0.54;湖泊结冰后,水体的富营养化等级由富营养变为重富营养,表明结冰过程中,氮、磷等营养元素被排斥至冰下水体,即结冰过程对湖泊水体中的营养元素具有浓缩效应,导致冰下环境质量恶化,并促进营养元素向沉积物转移;但也可以利用该浓缩效应,从湖泊冰封期富营养化污染的特殊性入手,运用底泥疏浚和冰体-水体分离等工程技术手段,实现湖泊富营养化污染的治理.     

Changes in ice phenology on polish lakes from 1961 to 2010 related to location and morphometry

Observations of lake ice at the shore, complete ice cover, ice duration, ice thickness and other measures for 18 Polish lakes were collected for the 50 year period (1961–2010). Average ice dates in early winter became later: first appearance of ice along shore 2.3 days decade⁻¹ and complete ice cover 1.2 days decade⁻¹ while complete ice cover disappeared earlier (5.6 days decade⁻¹) as did last ice at the shore (4.3 days decade⁻¹). The duration of ice cover decreased by 5.6 days decade⁻¹ and average ice thickness declined by 6.1 cm decade⁻¹. The magnitude of these values for individual lakes decreased from eastern to western Poland. This geographic gradient is likely related to regional atmospheric circulation because in winter this part of Europe is strongly affected by continental air, an influence that is greater in the east. A multivariate redundancy analysis (RDA), used in order to examine the dependence of ice measures on lake physical properties and location, indicated longitude and altitude as key factors explaining lake ice dynamics such as the disappearance of ice and ice cover, ice cover duration and thickness. Lake volume and average depth influenced mostly the appearance of ice and ice cover.     

Lake Ladoga ice phenology: Mean condition and extremes during the last 65 years

Winter conditions play an important role for the largest lake in Europe—Lake Ladoga. The ice cover lasts for 171 ± 3 days on average from the early November until the mid‐May. We investigated the ice regime of Lake Ladoga using a constructed ice database of aircraft surveys and satellite images. More than 1250 surveys of the lake's ice cover from 1943 to 2010 were collected and analysed to determine mean and extreme ice conditions for winters of different types of severity. The time series of ice cover percentage over the lake was plotted. On average, 18 observational ice charts were made every winter. Individual ice phenology records show considerable year‐to‐year variation. For this reason, records typically have been combined and analysed as groups (categories). Extremely cold winters were determined as winters with complete ice cover that lasts more than three months which is approximately 90% quartiles from all winters with complete ice cover. The lake surface was completely covered with ice for more than three months during 5 seasons. Extremely warm winters when the maximum ice cover was less than 70% of the lake area occurred during 5 seasons as well. A basic relationship between the winter severity as winter maximum of accumulated freezing degree‐days (AFDD) and the earlier derived Relative Ice Cover Index (RICI) was established. We have used teleconnection indices such as North Atlantic Oscillations (NAO) and Arctic Oscillation (AO) for the period from October to May for estimation of different types of Lake Ladoga's ice conditions. The AO index in winter months and local winter maximum of AFDD explained much of the interannual variation in ice cover. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

长江中下游湖泊沉积物生物可利用磷分布特征

利用化学提取方法对太湖6个样点,巢湖4个样点和龙感湖3个样点的表层沉积物和沉积物柱样进行了生物可利用磷(BAP)测定．北太湖表层沉积物的平均含量为259．5mg／kg,而西部湖区平均含量为114 6mg／kg,湖心区平均含量为40．6 mg/kg,而东太湖平均含量为50．7 mg／kg,呈显著北高南低的特点．巢湖西部湖区表层沉积物的BAP平均含量为 254．2 mg／kg,而东部湖区BAP含量降低为101．9mg／kg．龙感湖表层沉积物BAP平均含量为67．8 mg／kg．显著表明污染程度较高的湖区沉积物的BAP相应较高．BAP在沉积物中随深度呈指数降低,显示生物可利用磷在沉积作用下向稳定的非活性磷转化．夏季沉积物中的BAP由于生物活性的增强向溶解态活性磷转化过程增强,显示为较低的BAP含量．BAP 含量与水体溶解态活性磷呈正相关关系,且该相关性在BAP含量较低的样点好于高BAP的样点．