Estimation of groundwater evaporation and salt flux from Owens Lake, California, USA

Groundwater evaporation and subsequent precipitation of soluble salts at Owens Lake in eastern California have created one of the single largest sources of airborne dust in the USA, yet the evaporation and salt flux have not been fully quantified. In this study, we compare eddy correlation, microlysimeters and solute profiling methods to determine their validity and sensitivity in playa environments. These techniques are often used to estimate evaporative losses, yet have not been critically compared at one field site to judge their relative effectiveness and accuracy. Results suggest that eddy correlation methods are the most widely applicable for the variety of conditions found on large playa lakes. Chloride profiling is shown to be highly sensitive to thermal and density-driven fluxes in the near surface and, as a result, appears to underestimate yearly groundwater evaporation. Yearly mean groundwater evaporation from the playa surface estimated from the three study areas was found to range from 88 to 104 mm year⁻¹, whereas mean evaporation from the brine-covered areas was 872 mm year⁻¹. Uncertainties on these mean rates were estimated to be ±25%, based on comparisons between eddy correlation and lysimeter estimates. On a yearly basis, evaporation accounts for approximately 47 × 10⁶ m³ of water loss from the playa surface and open-water areas of the lake. Over the playa area, as much as 7.5 × 10⁸ kg (7.5 × 10⁵ t) of salt are annually concentrated by evaporation at or near the playa surface, much of which appears to be lost during dust storms in area.     

近百年来湖北太白湖沉积通量变化与流域降水量和人类活动的关系

湖泊沉积通量蕴含了流域降水量及人类活动的丰富信息.依据太白湖沉积岩芯210Pb定结果及CRS模式,建立了近百年来的沉积年代序列,对比分析了不同时期沉积通量变化与流域降水量及人类活动的关系.1900-1920、1928、1937-1942、1953-1954年沉积通量较高的四个时段,分别对应于夏季降水较多的1900-1920、1931、1938-1939、1954年,沉积通量增加主要与夏季降水量偏多,被带入湖泊的泥沙量增加有关.1958-1963年,太白湖流域上游兴建三座水库,对洪水及入湖泥沙起到了调蓄作用,自此之后,太白湖的平均沉积通量减小,降水量已不再是影响沉积通量的主导因素;1958-1970年沉积通量较高,主要是太白湖围垦导致的入湖泥沙量的增加及湖泊面积减小所致;1983-1993年沉积通量的增加则反映了农业生产方式由集体转为个体生产模式后,耕作业的快速发展所导致的水土流失的加重.研究结果证明,采用210Pb强度及CRS模式所建立的太白湖近百年来的沉积年代标尺精度较高(误差小于4年),太白湖沉积环境稳定,可采用其沉积指标进行流域及湖泊环境演化重建.     

鄱阳湖夏季水热通量特征及环境要素影响分析

气候变化加速了全球水文循环过程,然而,气候变化如何影响水体蒸发及其水热通量交换仍然不清楚.基于涡度相关系统观测鄱阳湖水体水热通量过程,在小时和日尺度分析了水热通量的变化规律及其主要影响因子.研究表明,潜热通量日变化波动剧烈,大部分为正值,变化范围在-50~580 W/m2之间.而感热通量数值较小,变化范围在-50~50 W/m2之间.8月份潜热通量和感热通量均呈波动下降趋势,均值分别为167.4和15.9 W/m2.8月份日平均潜热通量和感热通量之和大于净辐射,这是由于这一时段储存在水体中的热量释放并补充潜热通量和感热通量.小时尺度上潜热通量日变化在相位上与净辐射无显著相关性,而与风速显著相关.在日尺度变化趋势上,8月份日平均潜热通量仍主要受到风速和水温的影响,感热通量则主要受到风速和饱和水汽压差的影响.     

淀山湖底泥生态疏浚适宜深度判定分析

通过室内模拟实验,对淀山湖东部湖区的沉积物进行研究,测定沉积物在不同疏浚深度和疏浚温度下的铵态氮(NH₄⁺-N)、正磷酸盐(NH₄^3--P)和溶解性有机碳(DOC)的释放速率,并对该区域沉积物的理化指标进行检测.结果表明:淀山湖表层沉积物近年来总磷和有机质含量有较大增加.淀山湖东部湖区NH₄⁺-N和DOC存在着释放趋势,NH₄^3--P在夏季会从沉积物中向上覆水中释放,在年内会形成"源"和"汇"的转化.整个淀山湖东部湖区按不同研究区域划分,疏浚深度以10~20 cm最佳,疏浚季节以秋季为佳.通过对淀山湖东部湖区的沉积物在不同疏浚深度和疏浚时间下的污染物释放速率的研究,可以为淀山湖和其它类似湖泊的疏浚工作提供相应的科学依据.     

东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探

水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用,水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区,采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据,结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量,分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明：东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延,升温过程夏季延长,冬季缩短;表层水温日变幅最大,底层水温日变幅次之,沉积物温度日变幅最小,各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大;春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟,秋季和冬季无此现象;2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同,同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8：00-19：00向水体放热增加或从水体吸热减少,19：00至次日8：00放热减少或吸热增加;3-9月从水体吸热,为热汇,10月至次年2月向水体放热,为热源,沉积物全年为湖泊热源;逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响,二者对气象参数的响应具有迟滞现象;水-沉积物界面热通量与水温呈负相关,其变化相对水温迟滞,水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化;夏季,沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差.     

太湖真光层深度的计算及遥感反演

真光层是浮游植物进行光合作用的水层,真光层反演有利于初级生产力的进一步估算.利用2007-01-07和2006-084-01两期陆地卫星TM数据与同步水质参数数据,建立太湖水体非色素颗粒物浓度和叶绿素a浓度的反演模型,反演出太湖冬、夏两季的非色素颗粒物、叶绿素a浓度.然后根据在太湖建立的真光层深度与非色素颗粒物、叶绿素a浓度之间的关系模型,计算得到太湖冬、夏两季真光层深度空间分布.结果表明,就整个湖区而言,冬季真光层深度变化范围为0.27-2.28m,均值为0056±0.22m,夏季真光层深度变化范围为0.21-2.03m,均值为0.98±0.24m.从空间上看,冬季时真光层深度的变化规律为:南太湖<西部沿岸<湖心区<胥口湾<贡湖湾<梅梁湾<东太湖<竺山湾;夏季时的变化规律为:西部沿岸<梅梁湾<东太湖<湖心区<贡湖湾<竺山湾<南太湖<胥口湾.从季节上看,夏季真光层深度显著大于冬季,但不同湖区真光层深度季节变化也存在一定差异,其中梅梁湾、贡湖湾、西部沿岸、湖心区、胥口湾、南太湖夏季真光层深度大于冬季,而竺山湾和东太湖夏冬变化则不是很明显.     

贵州红枫湖水面挥发性汞释放通量的测定

应用通量箱方法研究Hg在贵州红枫湖水表面挥发性汞的释放通量。当水温在20－24℃时,湖面汞的释放量在89－196mg/(h.m^2)之间,汞的释放通量白天达到最大值,而夜间降到最小,湖泊表面挥发性汞的释放通量均具有显著的昼夜变化规律,湖面汞的流通量与太阳辐射相关,与底泥中汞含量也明显相关。     

柴达木盆地苏干湖表层沉积与尘暴事件——元素示踪的初步结果

通过分析苏干湖地区10个地表表层沉积物、9个大气降尘(含2个尘暴降尘)、16个湖泊表层沉积物等样品的8种常量-微量元素和11种稀土元素的含量,以及同类沉积不同元素含量和不同沉积同一元素含量的相关性,结果表明,在湖泊沉积体系中Al、Fe、Sc含量的变化与强风-尘暴过程有关,指示了湖泊沉积碎屑颗粒风成输入的可能性．元素Fe、Sc含量在3种不同的沉积物中差异不大,与尘暴事件的强度和频次有关．稀土元素结果显示3类沉积具有同源性．苏干湖沉积可以用来重建研究区尘暴演化历史．     

湖泊营养盐通量平衡的三维数值模拟

湖泊氮、磷通量是表征湖泊营养状态的重要指标,也是探究湖泊富营养化机制的重要途径.通过氮、磷通量的计算和质量平衡关系的分析,可以识别出在湖泊富营养化过程中起关键作用的过程.以三维水动力-水质模型为计算平台,模拟湖泊水动力、水质的动态过程,并以模拟结果为基础核算湖泊氮、磷循环通量及其在氮、磷循环整体中的贡献,识别湖泊氮、磷循环关键源汇过程的变化规律.滇池是我国富营养化湖泊的代表,同时其半封闭特性为营养物质循环提供了更为稳定的环境,以滇池为案例,基于前期校正和验证过的滇池水动力-水质模型来分析循环通量计算方法的适用性.结果发现,研究年度内滇池外海总氮的年总输入量(包括外源和内源)为7620.92 t,总输出量(包括出流、反硝化和沉降)为7637.31 t;总磷的年总输入量为(包括外源和内源)450.23 t,总输出量(包括出流和沉降)为429.57 t,其中陆域输入是最主要的氮、磷输入途径,而反硝化和沉降则是主要的输出过程.相较于传统的质量平衡方法,通过三维模型计算所得的营养盐通量平衡结果能更好地揭示湖体内所发生的氮、磷转化过程.     

2001—2018年滇池总磷出入湖通量变化与源汇效应

磷的外源输入与底泥源汇变化是湖泊富营养化形成的重要原因,解析磷出入湖关键过程及其平衡变化对湖泊环境治理具有重要意义。本研究针对滇池外海出入湖磷通量变化问题,融合水文水质观测数据和HBV水文模型模拟数据,使用LOADEST负荷统计模型解析了2001-2018年滇池外海入湖河流、大气沉降和出湖河流的磷通量变化特征,评估了湖体总磷的源汇效应及其影响因素。结果表明:①2001-2018年滇池外海入湖磷通量年际间波动范围大,在118~700 t/a之间,多年平均入湖磷通量为280.61 t/a,其中河流平均输入251.97 t/a,大气沉降平均输入28.64 t/a,在研究的气象水文因子中,入湖磷通量主要影响因素是入湖流量和调水量,其次是降水;②滇池外海年均出湖总磷通量42.25 t/a,在8~84 t/a之间波动,出湖通量变化主要受入湖流量与调水量的影响,其次是气温;③在年和月的时间尺度上,滇池外海均表现为磷的环境汇,多年平均磷滞留量为238.36 t/a,但在部分年份(2009、2018年)逐日尺度上存在源效应。针对滇池外海常年表现磷的环境汇问题,调水工程对降低磷的滞留率有显著作用,但仍无法有效解决磷在湖泊中富集的问题。滇池外海持续的磷汇效应将增加湖泊未来水生态安全风险。     

洱海4种沉水植物叶片的光合色素组成及C、N、P化学计量特征对水深的响应

水深与水体的多个环境要素(如光照、温度等)密切关联.因而水深会影响沉水植物的生长、繁殖和生理生化特征,包括叶片的光合色素组成和C、N、P化学计量特征.本研究通过对洱海4种沉水植物苦草(Vallisneria natans)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、光叶眼子菜(Potamogeton lucens)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)在不同水深梯度的叶片色素组成和C、N、P化学计量特征进行分析,以阐明水深对这些指标的影响规律和机制.结果表明:水深对4种沉水植物叶片光合色素组成和C、N、P化学计量特征的影响具有种间差异性;苦草、微齿眼子菜和光叶眼子菜叶片N含量,苦草和光叶眼子菜叶片P含量都与叶片叶绿素含量呈显著正相关;苦草叶片N含量随水深增加而增加,可能是由苦草为应对深水弱光胁迫而加强光合色素和蛋白的合成导致的,而磷含量的增加可能还受其他因素的影响.     

云南程海真光层深度的时空分布及其影响因子

程海位于云南省丽江市永胜县,是高原封闭型深水湖泊的典型代表.为了揭示程海真光层深度的时空分布及其影响因子,于2016年3月-2017年2月在程海布设9个点位开展逐月调查.结果显示：光合有效辐射漫射衰减系数、真光层深度的年均值分别为1.06±0.25 m^-1、4.64±1.27 m;空间变化方面,无论"北、中、南部"还是"西、中、东部",全年、逐月及雨旱季的真光层深度均无显著差异;时间变化方面,5月的真光层深度最高（6.49±1.03 m）、7月的最低（3.63±0.48 m）,且全年、雨季、旱季的各月份间差异显著;回归分析发现,浮游植物生物量是程海真光层深度的最主要影响因子,悬浮物浓度次之（主要在雨季）,有色可溶性有机物的影响甚微.为进一步识别程海真光层深度的间接影响因子,本文还分析了浮游植物生物量与生态因子的相关性.本研究可为程海的保护和治理积累数据并提供借鉴.     

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.     

Focal depth,magnitude, and frequency distribution of earthquakes along oceanic trenches

The occurrence of earthquakes in oceanic tren- ches can pose a tsunami threat to lives and properties in active seismic zones. Therefore, the knowledge of focal depth, magnitude, and time distribution of earthquakes along the trenches is needed to investigate the future occurrence of earthquakes in the zones. The oceanic trenches studied, were located from the seismicity map on： latitude ＋51 ° to＋53° and longitude -160° to 176° （Aleutian Trench）, latitude ＋40° to ＋53° and longitude ＋148° to＋165° （Japan Trench）, and latitude -75° to -64° and longitude -15° to ＋30° （Peru-Chile Trench）. The following features of seis- mic events were considered： magnitude distribution, focal depth distribution, and time distribution of earthquake. The results obtained in each trench revealed that the earthquakes increased with time in all the regions. This implies that the lithospheric layer is becoming more unstable. Thus, tectonic stress accumulation is increasing with time. The rate of increase in earthquakes at the Peru-Chile Trench is higher than that of the Japan Trench and the Aleutian Trench. This implies that the convergence of lithospheric plates is higher in the Peru-Chile Trench. Deep earthquakes were observed across all the trenches. The shallow earthquakes were more prominent than intermediate and deep earthquakes in all thetrenches. The seismic events in the trenches are mostly of magnitude range 3.0-4.9. This magnitude range may indi- cate the genesis of mild to moderate tsunamis in the trench zone in near future once sufficient slip would occur with displacement of water column.     

柴达木盆地尕斯库勒盐湖地表水-地下水的转化与铀的补给通量

流域范围内地表水和地下水转化对盐湖成盐元素的运移和富集具有十分重要的意义.本文通过尕斯库勒盐湖盆地内流域水体的水化学和B同位素特征识别了地表水和地下水之间的定量转化关系,在此基础上估算了流域中铀的补给通量.结果表明,流域水体中离子的分异除了蒸发浓缩作用之外,还受重力分异及掺杂作用的影响;上游库拉木勒克萨伊河和阿特阿特坎河水体在出山口附近转入地下并在中游补给地表水和地下水,其补给率分别占48.8%和51.2%,年均补给量分别为1.08×108和1.13×108m3/a;在中游至尾闾盐湖段,阿拉尔河和侧向补给对盐湖卤水的补给率占55.2%,深部水体的补给占44.8%;至少从5.7 ka以来,上游水体对盐湖卤水中铀的补给通量为4.11×103t,在湖积平原黏土沉积带以及祁漫塔格山前局部还原带可能具有较大规模的铀矿.研究结果有助于建立盐湖盆地水循环模式、揭示卤水资源形成机制;同时为尕斯库勒盐湖盆地水资源的高效利用和寻找铀矿提供理论依据和技术支持.     

Temporal-spatial variations of euphotic depth of typical lake regions in Lake Taihu and its ecological environmental significance

Euphotic depth can be defined as the portion of wa- ter column that supports the net primary productivity. Its lower end is the critical depth, namely, the depth measured when the daily net primary productivity is zero[1]. In the ecosystems of oceans, lakes and rivers, phytoplankton live in the euphotic depth and euphotic depth is usually taken as the lower boundary, when studying the primary productivity and biomass of phytoplankton; therefore the corresponding depth is sometimes called the t…     

Influence of vegetation cover on sand transport by wind: field studies at Owens Lake,California

Field studies conducted at Owens Lake, California, provide direct measurements of sand flux on sand sheets with zero to 20 per cent cover of salt grass. Results from 12 different sand transport events show that aerodynamic roughness length and threshold wind shear velocity increase with vegetation cover as measured by vertically projected cover and roughness density (λ). This results in a negative exponential decrease in sediment flux with increasing vegetation cover such that sand transport is effectively eliminated when the vertically projected cover of salt grass is greater than 15 per cent. A general empirical model for the relation between sand flux and vegetation cover has been derived and can be used to predict the amount of vegetation required to stabilize sand dune areas. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

南四湖现代沉积物中营养元素分布特征

对南四湖不同湖区20个表层沉积物和独山湖湖区沉积岩芯中营养元素进行了分析结果表明表层沉积物中南阳湖总磷最高,独山湖次之;独山湖总有机碳和总氮含量最高,南阳湖次之;而昭阳湖总有机碳、总氮和总磷含量较低.沉积岩芯中137Cs数据表明南四湖独山湖区柱状沉积物上部(0-18 cm)沉积速率为3.5mm/a;总有机碳、总氮和总磷含量主要集中在沉积岩芯0-8 cm内,并呈现一致的垂向分布规律,具有明显的三阶段分布特征,反映了流域社会经济的发展导致营养元素的释放量增加,造成了湖泊现代沉积物中营养元素的积累.碳氮比值处于7.6-11.4之间,有机质的选择性分解不明显,指示沉积物中有机质主要来自无纤维束的陆源植物.监测数据表明济宁市的城市生活污水、工农业废水排放进入南阳湖是南四湖有机质和TP富集的主要来源.     

Focal depth,magnitude, and frequency distribution of earthquakes along oceanic trenches

The occurrence of earthquakes in oceanic trenches can pose a tsunami threat to lives and properties in active seismic zones. Therefore, the knowledge of focal depth, magnitude, and time distribution of earthquakes along the trenches is needed to investigate the future occurrence of earthquakes in the zones. The oceanic trenches studied, were located from the seismicity map on: latitude +51° to +53°and longitude-160° to 176°(Aleutian Trench), latitude+40° to +53° and longitude +148° to +165°(Japan Trench), and latitude-75° to-64° and longitude –15° to+30°(Peru–Chile Trench). The following features of seismic events were considered: magnitude distribution, focal depth distribution, and time distribution of earthquake. The results obtained in each trench revealed that the earthquakes increased with time in all the regions. This implies that the lithospheric layer is becoming more unstable. Thus, tectonic stress accumulation is increasing with time. The rate of increase in earthquakes at the Peru–Chile Trench is higher than that of the Japan Trench and the Aleutian Trench. This implies that the convergence of lithospheric plates is higher in the Peru–Chile Trench. Deep earthquakes were observed across all the trenches. The shallow earthquakes were more prominent than intermediate and deep earthquakes in all thetrenches. The seismic events in the trenches are mostly of magnitude range 3.0–4.9. This magnitude range may indicate the genesis of mild to moderate tsunamis in the trench zone in near future once sufficient slip would occur with displacement of water column.     

基于Landsat 8 OLI影像反演的湖北大冶湖水体光学衰减特性

水体光学衰减特性直接影响湖泊的清澈程度和沉水植被的生存,利用遥感技术获取湖泊光学衰减分布特性能极大提高效率.基于2017-2019年的原位调查数据,利用Landsat 8 OLI影像开发了大冶湖水体光学衰减系数(Kd)的遥感反演模型,并分析大冶湖水体Kd的多年时空分布特性与驱动机制,以期为大冶湖流域的修复与管理提供参考...