湖泊水色遥感参数获取与算法分析

湖泊物质组成的复杂性使得湖泊水色遥感难于对海洋Ⅰ类水体的水色遥感,解决难点的关键是湖泊固有光学特性的高精度测量,建立表观光学特性与固有光学特性的关系即生物光学模型是较为适合湖泊水色遥感的技术方法,其中涉及到大气、水体以及水气界面处的辐射传输定律,而去除大气影响是提高湖泊水色反演精度的关键技术之一,分析了获取离水辐亮度所涉及的内容和算法,概括了目前适用于湖泊水色遥感反演的大气校正方法,详细分析了固有光学量的计算方法以及实现湖泊水色遥感的正演和反演的步骤和方法;最后提出了实现我国湖泊水色遥感需要重点研究的问题。     

浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究

为了解浅水湖泊水体中颗粒悬浮物的静沉降规律,以太湖为例,采用重复深度吸管法计算了2005年4月、5月间在太湖进行的4次静沉降模拟实验中的沉降速度。结果表明:①在悬浮物沉降过程内,3种颗粒物的沉速关系为颗粒无机物(PIM)>悬浮物(SS)>颗粒有机物(POM)。在相同的沉降时间内,PIM的沉速为SS沉速的1.6~2.0倍,POM的沉速为SS沉速的0.3~0.7倍,PIM的沉速为POM沉速的2.5~5.5倍;②水体中悬浮物浓度与沉降时间均呈现出明显的指数衰减规律,悬浮物中无机物含量较高时这种规律更为明显;③悬浮物浓度较低时,太湖悬浮物的沉降速率与水体中的悬浮物浓度无明显的相关关系;而悬浮物浓度较高时,沉降速率随悬浮物浓度升高而增大。     

中国湖泊分类系统研究

应用《近世代数》的商集定义,针对中国湖泊的实际情况,将中国湖泊分成两类、四亚类、八型,初步建立了中国湖泊的分类系统。     

湖北省湖泊现状与变化遥感研究

湖北省是长江流域重要的湖泊分布区,由于河(江)湖关系自然演变和人类活动的双重影响,湖泊数量和湖泊面积变化都较大.本文利用时相为1975、2000、2007、2017年的卫星遥感影像作为基本信息源,借助GIS技术,调查研究了湖北省湖泊现状及变化情况.结果表明,2017年,湖北省域大、小天然湖泊共计808个(其中大于100 km2的湖泊有4个),湖泊总面积(平水位)2776.96 km2,湖泊面积总量大,数量多,但空间分布极度不匀;1975-2017年的40余年间,湖泊总面积共减少了129.88 km2,年平均减少量为3.09 km2;湖泊变化阶段性特征突出,前30余年湖泊面积消减,数量减少,后10年面积增加,数量增加,反映出近10年来湖泊湿地生态环境总体趋于良性演化.     

遥感技术在湖泊环境研究中的应用

近10年来湖泊的研究内容不断拓展,研究方法不断完善,研究工作取得了丰硕的成果。遥感技术作为科学、快速的调查和监测手段,在湖泊环境研究领域中得到了广泛的应用。本文主要介绍国内外遥感技术在湖泊水质监测、湖泊水文参数测试、湖泊变迁调查、湖冰监测、湖泊利用调查、湖泊地质环境调查、湖区生态环境调查、古湖与考古调查等8个方面的主要研究进展。同时,综合评述了各种遥感数据源、各类遥感信息提取技术在湖泊环境研究领域的应用前景。      

我国湖泊环境演变及其成因机制研究现状

湖泊沉积忠实地记录了湖泊环境变化的各类信息.不同时问尺度的湖泊环境变化分别受到构造、气候与人类活动三个方面的驱动机制的影响.影响中同湖泊环境变化的最主要的构造运动是青藏高原的隆升;气候变化的影响主要是东亚季风系统带来的一系列作用;而人类活动的影响则比较复杂,不仅有流域植被、土壤性质的改变导致输入湖泊物质的变化,也有人类活动直接改造湖泊,如围垦、封堵等.准确地分析湖泊环境变化的各种过程与规律,特别是定量刻画人与自然相互作用下的湖泊环境响应过程与驱动机理,是当今科学界的热点.     

用湖泊沉积研究过去气候变化

湖泊沉积是一种具高分辨率的自然档案，记载了丰富的过去气候变迁信息；研究湖泊沉积，从中提取气候代用指标，可以恢复区域过去气候变迁史，进而推断过去全球气候变化。评述了目前研究和应用较多的十几种气候代用指标，如孢粉、碳和氧同位素、微体化石、分子化合物、碳酸钙含量、有机碳含量、藻类、沉积物粒径、矿物组合等；指出了当前特别重要的是要对各种气候代用指标的形成及其变化过程、气候代用指标的具体环境意义作深入细致的     

湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对安固里淖、三台河以及长江等多个地点湖泊和河流沉积物样品细粒部分的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究。总结了其粒度分布特征及组分间差异并讨论了其成因机制。研究认为:1)湖泊沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征,其受控于水动力强度和搬运方式等因素。2)粒度分布最多可有6个组分（中值粒径范围分别为①150μm,⑤150～700μm,⑥>700μm）,其中前4个组分属悬浮组分（③组分是流域内风成作用强弱的判别标志）,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,整体分选性差。3)据粒度分布特征可分为湖滨、过渡和湖心三相,三相间粒度分布特征有明显差异,同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以④组分为优势组分,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖滨;过渡相④组分含量随距湖心距离靠近而减小,但②组分含量却在逐渐增加;湖心相以②组分占主导优势,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖心。4)湖相沉积物受湖滨拍岸浪和湖心波浪的影响而产生了明显的粒度分异规律。     

湖泊沉积物甲烷的产生和氧化研究的意义及应用

甲烷(CH4)对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳(CO2),百年尺度上单分子CH4的增温潜势是CO2的28~34倍。湖泊被认为是重要的CH4释放源。沉积物中CH4的产生和氧化影响湖泊CH4的释放,是湖泊碳循环的重要组成部分。本文介绍了湖泊沉积物CH4产生和氧化的过程,分析了影响因素和机制;总结了湖泊富营养化和全球变暖对CH4产生和氧化的影响。最后提出,未来在研究方法上应注重室内模拟和野外观测相结合,在区域尺度上加强湖泊沉积物CH4产生和氧化的驱动机制研究。     

1973-2006年新疆若羌湖泊群遥感动态监测研究

新疆若羌湖泊群位于新疆若羌县城北部,罗布庄东西两侧的塔克拉玛干沙漠东南缘,应用1973-2006年Landsat MSS、TM、ETM 以及中巴卫星等高分辨率的遥感数据和250 m分辨率的MODIS数据监测湖泊群动态变化特征.结果表明:自2002年以来,湖泊面积有较为显著的增加趋势,2003年初到2004年春季以及2005年底到2006年春季湖泊持续保持大的湖水面积.高分辨率卫星资料显示, 2003年7月22日湖水面积达到最大值181.8 km2.利用高分辨率单点结果验证时间系列粗分辨率结果表明,基于250m分辨率MODIS数据反演的湖泊面积有较高精度.MODIS数据显示湖水面积最大可达295 km,但是其精度还需要更多的高分辨率遥感影像进一步验证.初步的成因分析表明,气温升高导致冰川消融增加,从而引起河流径流的变化和洪水的暴发,强天气过程带来的大量降水也引发特大山洪或者超灾害洪水,特别是车尔臣河在短时间内向湖泊群区泄入大量洪水,是形成湖泊面积扩大的原因之一,时间上主要体现在夏季和秋季.自2000年以来的塔里木河多次生态输水也可能是形成大面积湖泊群的另一原因,但时间上主要体现在冬季和春季.沙漠地区的高蒸发量则是导致湖泊面积迅速缩小的原因.     

龙感湖稀土元素的地球化学特征

采用液-液萃取法,连续提取法和ICP-MS测试技术,对龙感湖不同季节水和颗粒物中稀土元素进行研究.结果表明,龙感湖的溶解态稀土含量极低,稀土总含量(ΣREE)在3.14～129.81ng/kg之间,且季节性变化明显.龙感湖溶解态稀土元素表现出平坦型的页岩配分模式,这是由于在草型湖泊中溶解态稀土主要以吸附在微细胶体上的形式存在,水粒相互作用在这个过程中起主要控制作用.悬浮物中的稀土含量顺序为:残渣态>>Fe-Mn结合态>>有机态和AEC态,颗粒物中稀土元素主要以残渣态形式存在.Fe-Mn结合态、有机态和AEC态的页岩配分模式为中稀土富集,残渣态的页岩配分模式为平坦型.这说明中稀土与轻重稀土相比具有更强的潜在地球化学活性,但在龙感湖的环境中的迁移能力相对轻重稀土来说较弱.     

青藏高原湖泊变化遥感监测及水量平衡定量估算研究进展

青藏高原湖泊是气候变化的重要指示器,20世纪90年代中期以来,在暖湿化环境下降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征。值得注意的是,湖泊水位变化的空间分布特征和西风带及印度季风带影响区的降水量变化具有高度的空间一致性。严酷的自然环境导致对青藏高原内陆湖泊的实地观测变得难以企及,而遥感技术的发展正好可以克服以上局限,该技术已经成为青藏高原湖泊变化监测的主要研究手段。本文围绕遥感监测技术与方法,综述了青藏高原湖泊面积、水量、冰物候、水体参数以及水量平衡定量估算等方面的研究进展。部分研究以流域为尺度应用多源遥感与水文模型进行水量平衡定量评估,结果表明青藏高原内陆地区的湖泊水量增加的主要贡献因素是降水增多,而冰川融化、冻土消融及其他因素的贡献程度却相对较小。当前,学术界一般认为：大尺度的降水年代际变化是青藏高原湖泊近期变化的主要原因,而冰川冻土加速消融又进一步加速湖泊扩张或抑制了部分湖泊收缩。过去,关于青藏高原湖泊变化的气候响应机制研究大多停留在对降水、蒸发、温度、风速、冰冻圈融化等气候因素的定性描述上;现在,在湖泊水量平衡方面,越来越多的研究开始在定量化方面取得进展;将来,随着更多遥感数据的开放共享,以及更多水文与气象站点的投入使用,将为青藏高原湖泊的水量平衡定量研究提供更好的数据条件。     

龙湖主湖区开挖及防渗方案优化研究

郑州市郑东新区龙湖这样大规模的城市人工湖建设在我国尚属首次。在平均湖深4.5 m的前提下以及已有研究成果的基础上,采用现场调研、室内外试验、水质分析及数值分析计算相结合的综合研究方法,结合实际工程经验对龙湖开挖及防渗方案进行研究,结果表明,龙湖主湖区开挖宜采用干法和湿法相结合的“综合开挖”方案;防渗宜采用水中抛土和碾压铺盖相结合的方案,这样既能保证成湖,又不会对周边地区地下水系统和地质环境造成大的影响,还能满足水质要求,从施工设备和工程投资角度来讲也是合理可行的。另外,在龙湖正式开挖之前,应先在现场进行试挖工程,对开挖、防渗设计进行优化。     

应用MODIS影像估测太湖水体悬浮物浓度

以太湖为研究区域,同步获取悬浮物浓度实测数据、水体反射光谱数据和MODIS卫星影像数据,构建基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)的悬浮物遥感估测模型.为了削弱大气效应,对MODIS影像了进行了粗略大气纠正.通过悬浮物特征光谱分析,将MODIS各敏感波段及波段组合与悬浮物浓度实测值进行相关分析,并应用实测光谱数据进行验证.在此基础上,运用回归分析建立半经验反演模型,并对模型进行了评价和应用.研究结果表明,MODIS影像可以很好地对大型内陆湖泊的悬浮物浓度进行遥感估测.250 m波段2 500 m波段4与1 000 m波段14是探测悬浮物的敏感波段.波段组合上,500 m组合因子r4/r3、r4-r3估测悬浮物含量的精度很高,适于构建反演模型;1 000 m波段8、11、131、4的多元组合也是构建模型的较好选择(R2均不低于0.85).     

季节性冰封热融浅湖水温原位观测及其分层特征

为探究季节性冰封浅湖热力学特征,于2010年10月至2013年7月对高原腹地一典型热融湖塘冰层生消、水/冰温及气象条件开展原位观测,分析了水温分布时间变化、温跃层以及冰生消对水温结构的影响。结果发现:冰面升华显著,贯穿整个冰期;水温日变化、季节变化和垂直结构受气温、大气辐射、风速、冰生消和湖底沉积层热贡献影响显著;在"无冰期-结冰前-冰生长期-冰融化期-融化后-无冰期"年循环过程中水温垂直结构分别呈现出"分层-翻转-逆温分层-逆温与正温共存-翻转-分层"的循环过程。分层期水温结构仅由上部混合层和温跃层构成,且偶因强风搅动而全湖翻转混合。可见,相比大中型湖泊,季节性冰封浅湖热力学结构差异显著。     

盐湖环境变化趋势与趋利避害

盐湖／湖泊是气候变化的一面镜子本文以国内外典型盐湖区地质灾害为案例。说明自然引起的盐湖地质灾害，人类在事先监测而掌握其变化趋势情况下，可趋利避害，减少损失程度。文中分析在中国西部气候可能由暖干向暖湿转型的情势下，中国盐湖的变化趋势，并就其近期湖水涨缩特点划分3种类型(湖水上涨型区、湖水下降型区和湖水上涨不稳区)。为了适应中国盐湖区气候一湖泊变化，提出在重要盐湖区增建和完善水文、气象观察站，并与遥感监测相结合；建立多学科、跨部门的近期西部盐湖区环境变化的重大基础项目。同时需在重点盐湖区增设防洪防旱水利设施工程、制定湖区生态保护措施等，在筑建盐田和基建工程时应充分考虑洪水泛滥的影响。     

紫外脉冲荧光法测定盐湖水中铀质量浓度

对矿化度达到100~400 g/L的盐湖水,采用多级稀释使矿化度达到0.8 g/L时,可以采用标准溶液加入后,用紫外脉冲荧光法测量其铀质量浓度,测量范围为0.05~100μg/L,该方法的相对标准偏差小于5%,与ICP-MS法的测量结果比较,两种方法的相对偏差小于5%。     

MODIS在水文水资源中的应用与展望

MODIS是新一代遥感技术,其遥测数据与其他单独的遥感平台(如NOAA和Land Sat)所获得的数据相比,具有免费、较高时间分辨率(0.5d)、空间分辨率(250m)和光谱分辨率(波谱范围0.4～14μm,36个光谱通道)等优势和特点.详细介绍了国内外的研究现状,着重对MODIS在洪水过程和洪灾范围实时动态监测、冰川和积雪、降水、植被、土壤水分、蒸发、水文模型、水质等方面的应用和研究进展进行了评述,指出MODIS在水文水资源中具有广阔的应用前景.     

敦煌月牙泉湖水位持续下降原因及对策分析

在分析月牙泉湖水文地质条件的基础上，依据实际调查资料和前人研究成果，定量分析了月牙泉湖水位持续下降的原因，认为地表水开采量的不断增加和水资源利用率的不断提高所引起的区域性地下水位持续下降是月牙泉湖水位下降的主要原因，超采地下水所引起的储存资源的减少是导致月牙泉湖地下水位下降的次要原因。遏止月牙泉湖水位继续下降并逐步回升的关键是增加湖区上游地下水的补给量和减少党河灌区开采量，为此提出了农业节水和引哈济党二种治理方案，但就月牙泉湖水位恢复速度和时间及取得的社会、生态及经济效益而言，引哈济党方案优先。