五里湖南岸生态示范工程对水下光场的改善效果研究

2004年7月20日在五里湖南岸生态示范工程区共布设9个采样点进行水下光场的测定,并采集水样分析悬浮物、叶绿素a、DOC浓度和各组分吸收系数。结果表明,3类主要光衰减物质总悬浮物、叶绿素a和DOC的浓度分别为5.1~38.7 mg/L、25.5~86.4μg/L和7.43~8.74 mg/L;生态示范工程能明显降低水体悬浮物和叶绿素a浓度,Ⅱ类区总悬浮物、叶绿素a浓度相对Ⅰ类区分别降低了53.4%、33.0%,而Ⅲ类区总悬浮物、叶绿素a浓度相对Ⅰ类区分别降低了77.4%、65.0%。光合有效辐射(PAR)衰减系数在1.81~4.93 m-1间变化,对应的真光层深度为0.93~2.54 m,Ⅱ、Ⅲ类区相对Ⅰ类区PAR衰减系数分别降低了42.2%、52.8%,对应的真光层深度则分别增加了73%、112%。a_g(440)、a_d(440)、a_ph(440)的变化范围分别为0.79~1.31 m-1、0.41~2.22 m-1、0.73~2.12 m-1。纯水对总吸收的贡献均在15%以下,有色可溶性有机物(CDOM)吸收对总吸收的贡献率在18.16%~40.28%间变化,非藻类颗粒物对总吸收的贡献率在14.40%~37.88%间变化,浮游藻类对总吸收系数的贡献率基本上是各组分贡献率中最高的,在31.05%~45.28%间变化。对PAR衰减系数、真光层深度、透明度等表观光学参数与主要水色因子进行相关分析发现,水体中浮游藻类和有机颗粒物对生态示范区内的水体光学性质影响最大,而围隔外围浮游藻类、非藻类颗粒物对光的衰减相当。     

梅梁湾、大太湖夏季和冬季CDOM特征及可能来源分析

基于2004年夏季水华暴发期和冬季在梅梁湾及大太湖各2次采样,分析了夏季、冬季CDOM的特征及其可能的来源,发现夏季CDOM吸收系数、叶绿素a浓度均明显高于冬季,DOC浓度、CDOM吸收系数a(355)的变化范围分别为5.17～12.42 mg/L、2.57～6.77 m-1,最大值均出现在冬季(12月15日)的直湖港入湖口.CDOM吸收系数与DOC浓度、定标后的荧光值一般都存在显著正相关,但夏季由于受浮游植物降解的影响,与DOC浓度和荧光的相关性明显低于冬季.表征CDOM组成和来源的参数比吸收系数、M值、S值存在显著的季节差异,夏季吸收系数a*(355)值明显要大于冬季,而S值、M值则要小于冬季.夏季水华暴发时CDOM吸收系数与叶绿素a浓度空间分布较为一致,吸收系数与叶绿素a浓度存在正相关,浮游植物降解产物可能是水体中CDOM的重要来源;相反,冬季CDOM吸收系数呈现从梁溪河入湖口、湾内往湾口递减的趋势,其来源可能主要以陆源为主,受入湖河流的影响较大.     

太湖地区太阳紫外辐射的初步研究

本文利用 1998年 1— 12月太湖湖泊生态系统研究站的太阳辐射观测资料进行分析 ,得到此间太湖地区近地面太阳紫外辐射及其占太阳总辐射比例的变化特征。结果表明 :该地区太阳紫外辐射年平均日总量为 0 .73MJ· m-2· d-1,大于临近的上海 ;紫外辐射瞬时极大值为 5 0 W· m-2 ;紫外辐射在总辐射中所占比例年平均值为 6 .2 % ,也比上海要大 ;其年变化特征与上海相同 ,夏季大冬季小     

太湖秋季光学活性物质空间分布及其遥感估算模型研究

基于2004年秋季在太湖进行的一次大范围水体吸收系数、散射系数、辐照度比等生物光学特性及光学活性物质浓度的测定和计算,分析了秋季太湖光学活性物质浓度的空间分布特征以及水体生物光学特性,并在此基础上发展了内陆浅水湖泊非色素颗粒物、浮游植物色素和有色可溶性有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)的半分析模型.     

过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略.     

太湖入湖河口和开敞区CDOM吸收和三维荧光特征

应用吸收和三维荧光光谱对2007年夏季太湖入湖河口和大太湖开敞区有色可溶性有机物(CDOM)浓度及来源进行研究.结果表明,河口区和开敞区CDOM吸收系数a(355)存在显著空间差异,河口区明显大于开敞(ANOVA,P<0.001),a(355)最大值出现在大浦河口和竺山湾漕桥河几附近,最小值出现在东太湖和胥口湾.a(355)与溶解性有机碳、化学耗氧量浓度存在显著正相关.所有样品一般都含有4个明显的荧光峰,包括1个可见光区的类腐殖质荧光C峰,1个紫外光区的类腐殖酸荧光A峰,2个类蛋白荧光B峰和D峰.河口区外源输入的类腐殖质荧光非常强,最著大于开敞区(ANOVA,P<0.05).而河口区和开敞区类蛋白荧光没有显著性差异,反映开敞区除外源河流输入外,内源生物降解等对类蛋白荧光贡献增加.在河口区B、C峰的比值r(B/C)/b于1,均值为0.62±0.14、在开敞区r(B/C)除12#是0.92,其他值均大于1,均值为1.12±0.13,初步判断r(B/C)可以作为区分CDOM来源的重要参数.CDOM吸收a(355)与类腐殖质荧光C峰、A峰均存在极显著的正相关,而与类蛋白荧光相关性则明显下降,与D峰存在显著正相关,与B峰没有显著相关.     

基于高频次GOCI数据的太湖悬浮物浓度短期动态和驱动力分析

总悬浮物是水体中重要的光学敏感物质之一,很大程度上决定了水柱中光的吸收、散射和衰减,同时吸附营养盐、重金属和有毒有害物,对水体物质生物地球化学过程、沉积物埋藏动力和湖泊环境演化具有重要的意义.基于星地同步实验和静止水色成像仪GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)构建了太湖悬浮物浓度估算模型,并分析了典型风浪过程中太湖悬浮物浓度短期动态变化过程.研究表明:对太湖水体悬浮物浓度较为敏感的波段为GOCI的第7波段(745nm)和第8波段(865 nm),悬浮物浓度与对应波段遥感反射率线性相关决定系数分别为0.72和0.55;基于GOCI第7波段的悬浮物浓度单波段遥感估算模型能较为准确地估算太湖的悬浮物浓度,模型相对均方根误差和平均绝对百分误差分别为28.3%和24.4%.通过研究典型风浪过程前后太湖悬浮物浓度变化发现其短期动态变化显著,风速、风向是悬浮物浓度短期动态变化的重要驱动因素,悬浮物浓度与风速呈正比,并随着风向扩散;高频连续GOCI影像结果显示悬浮物浓度短期动态变化对风浪扰动的响应有一定的滞后性,滞后时间为数小时到1天,悬浮物沉降与沉积物再悬浮的临界风速约为3.4 m/s.     

L波段探空雷达跟踪异常成因及应对措施

GFE(L)l型高空气象探测雷达具有较高的精度和自动化程度.通过对探测工作过程中雷达对探空仪跟踪异常现象甚至造成重放球事件的总结分析,归纳出各类跟踪异常现象的成因及其应对措施,为更好地完成高空气象探测工作起到积极的意义,有利于提高高空探测业务质量.     

701-C型雷达因本振不稳定造成的故障及其排除

通过对连平探空站701C型雷达出现的信号消失现象进行分析,经过逐步排查,找出发生这次故障的原因是由于本振损坏造成的,及时更换本振后故障排除。     

一种计算水体中悬浮物后向散射系数的方法

基于生物光学模型的水质参数反演分析方法是水质遥感监测算法的发展趋势.分析方法中需要以水体中悬浮物后向散射系数作为参数.水体中悬浮物后向散射系数目前主要有3种测量方法,但是这些方法要么因为仪器稀缺而无法普及,要么测量精度不高.提出了一种计算水体中的悬浮物后向散射系数的方法,该方法利用水面比较容易测量的反射率光谱和实验室内比较容易测量的水体各组分的吸收系数光谱,基于生物光学模型推导得出水体中的悬浮物后向散射系数.利用太湖梅梁湾试验区获取的数据检验了这种方法,并取得了较好的效果.这种方法的主要优势是:它基于生物光学模型,有严密的理论基础,具有较高的精度和通用性;另外,它使用的数据比较容易测量,方法容易实施,可为水质参数反演分析方法的建立奠定坚实的数据基础.