太湖典型湖区真光层深度的时空变化及其生态意义

利用1998~2004年在太湖不同湖区进行的多次水下辐照度观测资料及全湖典型湖区13个站点1993~2003年的悬浮物和风速资料, 分析了PAR真光层深度的影响因素, 并获得太湖典型湖区真光层深度的时空变化以及2号点真光层深度的光谱分布. 结果表明, PAR真光层深度主要受悬浮物浓度影响, 其次则是叶绿素a浓度, 溶解性物质对其影响甚微. 1993~2003年典型湖区PAR真光层深度年均值在1.04~1.95 m之间变化(均值为1.35±0.23 m), 空间上大致可以分为3类区, 其中湖心区、河口区最小, 为Ⅰ类区; 梅梁湾、五里湖、贡湖湾其次, 为Ⅱ类区; 东太湖最大, 为Ⅲ类区, 对应的均值分别为1.1, 1.4, 2.0 m左右. 不同湖区真光层深度季节变化存在一定差异, 其中湖心区真光层深度夏、秋2季大于冬、春2季, 梅梁湾是冬季要大于其他3季, 而东太湖则是冬季均要小于其他3季, 五里湖、贡湖湾和河口区4季变化则不是很明显. 真光层深度的光谱分布最小值出现在400 nm的蓝光波段, 最高值出现在580 nm附近的绿光波段. 1998~1999年在2号点每季多日连续观测得到PAR真光层深度春、夏、秋、冬4季的均值分别为2.00±0.21, 2.52±0.45, 1.58±0.24, 2.00±0.15 m, 而浮游植物吸收的440 nm峰值对应的真光层深度则只有0.81~1.47 m(均值为1.07±0.29 m), 明显低于1.98±0.41 m的平均PAR真光层深度.     

Advance and application of lake optics research

The mainstreams of lake optics research in recent decades include optical properties of lakewater,observation, transmission and calculation of underwater radiation, determination of absorption coefficient S of yellow substance, influence of UV-B radiation of lake primary productivity by bio-optical model. Major lake optics applications, such as calculation of lake primary productivity and chl-a, analysis of factors restricting eutrophication, and protection against lake eutrophication are summarized.     

太湖无锡地区近40a来日照的变化特征分析

利用无锡站1961—2000年日照时数、日照百分率、总云量及低云量资料，对太湖无锡地区近40a来日照的变化特征进行分析，阐述了其年变化及多年变化特征，分析了日照时数与日照百分率、总云量、低云量之间的关系。结果表明：日照时数呈减少趋势，年日照时数的减少幅度为99．72h／10d，其中又以夏、秋季减少最快；日照时数年内变化为夏秋季大、冬春季小；日照时数与日照百分率变化趋势不完全相同；日照时数与总云量、低云量呈负相关；年日照时数存在突变现象。     

太湖梅梁湾下行漫射衰减系数的特征分析

水体下行漫射衰减系数(Kd)不仅反映了水质的信息,而且是生物-光学模型中的关键参数,因而受到了广泛的关注.本文基于太湖梅梁湾水下光场的数据,分析了不同波长Kd的波动性随水深的变化特征,结果表明:由于水体表面波的作用,在60cm以上,Kd随深度呈现较强烈的震荡现象,而到60cm以下,随着光子的行程增大,介质散射对光场的改变趋于明显,造成该震荡幅度减弱,趋于稳定状态,甚至呈现出光场的渐进态特征.且在0-60cm的区域,下行漫射衰减系数的波动程度与水体的吸收特性呈现明显的线性相关,即水体的吸收作用突显了表面波的效应.该水体中非藻类颗粒物和黄质具有对短波光强烈吸收的特性,减弱了介质散射使光场漫射比例提高的作用,加强了表面波对水下光场的扰动作用,使得相对长波而言,短波的Kd随水深呈现出相对较大的震荡现象.     

湖泊光学研究动态及其应用

简述了湖泊光学研究几十年来所取得的成果,如湖水的光学特性;水下辐射能的观测、传输和计算。论述了湖泊光学研究的重点,包括黄色物质吸收系数S的确定;UV B辐射对湖泊生态系统的影响;光的生态效应;光化学过程(Photochemical Processes)、生物 光学模式(Bio-Optical Model)估算湖泊初级生产力以及湖泊富营养化限制因子分析及防治。总结了湖泊光学研究的主要应用领域,包括估算湖泊初级生产力、叶绿素a的浓度、悬浮物的估算以及水色遥感研究等。阐述了湖泊光学未来研究方向,当前研究工作中国内与国外的差距及国内需要开展的工作。     

三峡水库运行下洞庭湖盆冲淤过程响应与水沙调控阈值

以1951-2011 年洞庭湖区及荆江段干流主要控制站实测径流输沙量资料为依据,分析三峡水库不同蓄水阶段及不同调度方式下洞庭湖盆冲/淤响应,并提出上游来水来沙调控阈值。结果表明：① 荆南三（四）口流量与枝城站流量、荆南三（四）口输沙率存在极显著正相关（p < 0.0001）,决定系数r2分别为0.859 及0.895。② 与三峡水库蓄水运用前（1999-2002）相比,一、二期蓄水阶段及全面试验性蓄水阶段（2008.10-2011.12）洞庭湖盆年均冲淤量由+4796.4×10⁴ t 依次递减为+684.1×10⁴ t、+449.8×10⁴ t 及-559.6×10⁴ t,湖盆冲淤率由+70.25%分别降至+31.13%、+23.56%及-42.64%。③ 预泄调度及蓄水调度期,湖盆泥沙均由以淤积为主转变为以冲刷为主,防洪补偿调度期湖盆泥沙表现为淤积,而在补水调度运用期则表现为冲刷。④ 洞庭湖盆处于冲/淤临界平衡状态时的荆南三口平均流量、输沙率及含沙量分别为970.81 m³/s、466.82 kg/s 及0.481 kg/m³。并认为,为增强湖泊调蓄功能,必须进一步优化三峡水库调度方式,合理调控下泄水沙量。     

南京地区近40年来太阳辐射变化

The data utilized in this analysis consisted of extraterrestrial radiation,global radiation,diffuse radiation,total cloud cover and relative sunshine.The annual variations and trend were analyzed for monthly mean daily total global,direct,and diffuse radiation on a horizontal surface and for the relations between global,direct,diffuse radiation and relative sunshine,total cloud cover.The climatlolgical calculation equations of global and direct radiation are put forward.The results show that global and direct radiations are characterized by decrease and diffuse radiation by increase.The main causes are due to the increase of concentration of suspended particles and atmospheric turbidities rather than cloud cover variations.     

太湖梅梁湾春季浮游植物初级生产力

用黑白瓶测氧法对梅梁湾春季浮游植物初级生产力的变化特征进行研究,探讨了初级生产力的日变化、垂直变化、区域分布、浮游植物现存量与初级生产力的关系以及不同曝光时间对P-I曲线的影响.结果表明,梅梁湾浮游植物初级生产力存在明显的日变化,最大值出现在10:00-14:00;初级生产力在梅梁湾分布呈现为从湾内向湾口逐渐递减的趋势;除表层水受光抑制影响使其生产力相对较低外,初级生产力随水深的增加而降低;初级生产力与叶绿素a存在显著的正相关,用水柱层平均叶绿素a浓度来估算初级生产力比用表层叶绿素a浓度来估算要更为精确;短的曝光时间往往带来高的初级生产力和同化系数.     

2002-2017年千岛湖浮游植物群落结构变化及其影响因素

为认识大型水库中浮游植物群落结构的演替特征及其驱动机制,以钱塘江流域新安江水库（下称"千岛湖"）为例,基于2002-2017年16年的水库浮游植物数据,结合同期千岛湖水质与水文气象资料,分析了千岛湖浮游植物结构及优势属的长期变化特征,探讨了影响浮游植物群落结构变化的主要因素.结果表明：2002-2017年千岛湖共鉴定出浮游植物7门93属,主要由硅藻门、绿藻门、蓝藻门及隐藻门种类组成.16年间,浮游植物年均丰度和群落结构经历了4个阶段：2008年前丰度持续低值且蓝藻不是主要类群,2009-2012年丰度较高且蓝藻成为主要类群,及2013-2015丰度降低且蓝藻占比降低,2016-2017年丰度增加且蓝藻再次成为主要类群.浮游植物门类变化的同时伴随着优势属的变化：浮游植物年优势属从2002-2008年的小环藻属（Cyclotella）、隐藻属（Cryptomonas）和蓝隐藻属（Chroomonas）转变为2009-2012年的颤藻属（Oscillatoria）、小球藻属（Chlorella）、小环藻属和蓝隐藻属,2013-2017年又转变为鱼腥藻属（Anabaena）、束丝藻属（Aphanizomenon）、小环藻属、针杆藻属（Synedra）、直链藻属（Melosira）、栅藻属（Scenedesmus）和蓝隐藻属.冗余分析表明,气温、风速、水位、入库流量等气象水文因子和总氮浓度、电导率、氮磷比、透明度等水质因子与浮游植物群落结构变化关系密切.研究结果表明,在千岛湖这种大型贫-中营养水库,浮游植物群落结构不仅受来水营养盐负荷的影响,还在很大程度上受水文、气象条件的影响,给水库藻类水华等生态风险的预测以及水库水质管理带来了挑战.     

综合营养状态指数(TLI)在夏季长江中下游湖库评价中的局限及改进意见

综合营养状态指数(TLI)在中国湖库富营养化评价中应用非常广泛.对于该指数的各分项指标,基于叶绿素a的评估结果是富营养化风险的直接体现,是最终指示;而基于理化指标(总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数)的评估结果是间接指示.如果两者TLI评估结果存在显著差异,则说明基于理化参数的TLI评估结果低估或者高估了实际富营养化水平和相关风险.本文针对长江中下游湖库的基于水质理化指标和基于叶绿素a的TLI结果是否匹配的问题开展了调查分析.结果表明,对于非通江浅水湖泊而言,基于总氮、总磷、高锰酸盐指数的TLI评估结果均低估了富营养化水平和相关风险;对于通江浅水湖泊而言,基于总氮、总磷和透明度的TLI评估结果高估了富营养化水平和相关风险,而基于高锰酸盐指数的结果低估了富营养化水平;对于深水水库,基于总氮的TLI指数评估结果高估了富营养化水平,而基于总磷、透明度和高锰酸盐指数的结果低估了富营养化水平.上述水质理化指标和叶绿素a评估结果不匹配的原因为以下两点:第一,部分物理化学指标失去了对富营养化风险(叶绿素a)的指示意义,如通江浅水湖泊的总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数以及深水湖泊的总氮;第二,部分富营养化理化指标和叶绿素a原有关系发生错位,比如对于深水湖泊总磷对叶绿素a的响应比TLI指数构建所采用的关系更加敏感.针对TLI理化指标评估在长江中下游湖库应用中存在的问题提出如下改进建议:1)结合长时间序列历史数据,基于分位数回归等方法构建特定湖泊的叶绿素a和理化参数的响应关系,开发“一湖一策”的评估公式;2)根据换水周期和湖泊面积水深比对进行湖泊分类,建立特定湖泊类型的叶绿素a和理化参数的响应关系,构建“一类一策”的评估公式;3)在富营养化评估结果中应分别量化富营养化状态参数(营养盐水平)和富营养化风险参数(叶绿素a)以及两者比值,但生物指标是富营养化评估的最终指示.现阶段我国富营养化评价和管理多为“全国一策”,可能很难满足经济高效的管理需求.因此,本研究所建议和综述的“一类一策”和“一湖一策”的湖泊富营养化评估方法对未来的湖泊生态管理可能具有重要意义.