太湖湍流动能耗散率的廓线分布及其可能机制

湍流不仅是导致物质、动量等在水-气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率（ε）不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程.基于2017年10月29日-11月2日位于太湖梅梁湾采集的高频三维流速廓线和水温廓线观测资料,结合东山气象站同期的风场和辐射等气象资料,探讨太湖中ε的分布特征及其变化的可能机制.结果表明,0.7 m深度以下水平方向上ε介于10^-8~10^-7 m²/s³之间,比垂直方向大一个数量级左右.尽管大型浅水湖泊几何深度浅,但其ε的深度廓线依然存在典型的3层：ε随深度递减的风浪直接作用层,深度从水面至1.0 m左右;ε基本不随深度变化的常数层,分布区间为水深1.0~1.9 m;随后是ε随深度递减的底边界混合层.热力分层的强弱（垂向温差）、位置对常数层和底部边界中ε的贡献显著,甚至造成ε的常数层起始深度下移.本研究有利于进一步理解大型浅水湖泊的动力学过程及其对水生生态系统演变的驱动效应.     

博斯腾湖水位变化特征及其可能影响机制分析

应用开都河下游大山口水文站径流和博斯腾湖1956-2009年的逐月水位数据和流域内各气象站的气象数据,通过模糊聚类等统计方法,分析了博斯腾湖水位变化趋势及其可能影响因子.结果表明:博斯腾湖的水位年际变化受开都河流域径流的影响很大,当开都河流域径流量大时博湖水位较高,且开都河径流与其上、下游气温和降水关系密切.博斯腾湖水位逐年的月变化基本上可以分为5类,其中最主要的为第一类型和第二类型:第一类为递减型,特征为季节变化不明显,水位在春季较高,以后逐渐降低;第二类为递增型,特点是季节变化较第一大类明显,水位在夏末秋初的时候较高,整体呈现上升趋势.递增、递减型出现的主要原因是受上下游降水和大山口径流的影响,当上下游降水和径流偏多时水位月际变化出现递增型,反之易出现递减型.     

江苏省年最大风速的时空分布及突变分析

根据江苏省34a年最大风速资料,用EOF、REOF方法研究了江苏省年最大风速的空间分布形式和长期变化趋势。结果表明:(1)34a年最大风速基本在11m/s以上,其中最大值区位于盐城的南部和南通的北部,在15m/s以上。近34a来具有明显的波动,整体上呈减小的趋势。(2)EOF分解的第一特征向量场空间分布绝大部分为正值,说明其变化具有极好的一致性,第一时间系数的变化相当于年变化。但是各特征向量场之间的特点相差明显。(3)REOF分析方法表明其可以被分为5个区,分别为西北区、西南区、东南区、中部地区、东北区,各个区域的年最大风速均呈现减小的趋势,但是减小的程度各不相同。突变特征各个区域表现也不同。     

太湖梅梁湾下行漫衰减系数的Monte Carlo模拟及分析

漫衰减系数常用于计算水体浑浊度和划分水体等级,是水中生物进行光合作用等生态过程中的重要参数。本文假设水体固有光学特性(IOPs)不随垂直剖面变化,水体表面为镜面。通过Monte Carlo方法模拟追踪光子在水中的运动过程,统计大量光子在不同深度上的能量分布,计算出下行漫衰减系数Kd值。结果表明:在450 nm,550 nm和650 nm波长处模拟的Kd值基本上小于实测Kd值,对应后向散射概率为3%的散射相函数模拟的相对误差最小,适合用于构建太湖水体的Kd值反演模型。进一步分析入射天顶角、b/a值对Kd值变化的影响,结果发现:在b/a较大的情况下,散射相函数成为影响Kd值变化的主要因素。当b/a值大于9时,入射天顶角从10°变化到80°时,Kd值的变化率小于10%,可忽略入射天顶角的变化对Kd值的影响。利用单一散射相函数模拟不同波长处的Kd值,发现悬浮颗粒物浓度较高且以无机颗粒物为主体时,450—550 nm内模拟值大于实测值,550—650 nm内则相反,说明随着波长的增加,水体中颗粒物的散射呈现出前向散射减弱、后向散射增强的变化趋势。在反演不同波长处的Kd值时需考虑到散射相函数的光谱变化所造成的误差。     

太湖梅梁湾水体悬浮颗粒物吸收系数的分离

针对2004年7月17日梅梁湾16个采样点悬浮颗粒物的吸收系数,利用基于光谱标准的方法,将悬浮颗粒物的吸收系数分离成藻类和非藻类颗粒物两种,并将其中藻类颗粒物的吸收系数与通过甲醇浸泡法所得的结果进行分析对比．结果表明:利用甲醇浸泡提取法对藻类、非藻类吸收系数的分离,当非藻类颗粒物浓度较高时,所得的藻类吸收系数呈现出较明显的非藻类颗粒物的特征,造成藻类颗粒物吸收系数有所放大,且在短波段处体现的尤为明显;而基于光谱标准的模拟法能较好地将藻类颗粒物的吸收系数从总悬浮颗粒物吸收系数中分离出来,与甲醇浸泡法相比,藻类颗粒物在440、675 nm吸收峰处的吸收系数与叶绿素a的浓度相关性(R3)得到了较为明显的提高,分别由原来的0．66、0．75提高到了0．8964和0．8401;就甲醇浸泡法而言,总悬浮物吸收系数的谱形状对藻类吸收系数的放大程度有较大的影响,当其越接近藻类颗粒物的吸收特征时,则色素提取法造成的误差越小,相反,当其越接近非藻类颗粒物的吸收特征时,则甲醇浸泡法造成的误差越大．     

遥感科学与技术专业建设中的几个关键问题

根据遥感专业发展特点及学生具体情况,在分析遥感科学与技术专业现状的基础上,从师资队伍建设和方向凝练、课程体系建设以及人才培养模式3个方面探讨了遥感科学与技术专业的建设情况,并结合南京信息工程大学的具体情况进行了总结与探讨,使该专业能够适应我国遥感科学技术的发展和人才培养的需要。     

越冬浮游植物光合作用活性的原位研究

对太湖北岸贡湖和梅梁湾湖滨带(水-陆交错区)观测场中的主要水生植物群落的种类组成、生物量进行了测定,定量分析了其生长型和群落特征的季节变化,比较分析了上述两个湖滨带观测场的水质变化情况,并且在此基础上进一步探讨了影响湖滨带沉水植物生长的关键因素.结果表明:(1)贡湖观测场的荇菜(Nymphoides peltatum) 马来眼子菜(Potamogeton malaianus)群落由3种浮叶植物和3种沉水植物构成,共5种水生植物生长型.而梅梁湾观测场的菹草群落为单优群落,只有一种沉水植物菹草(Potamogeton crispus),其生长型为大眼子菜型.以上两个湖滨带观测场水生植物群落特征与人为活动的干扰(如水质污染、人工堤岸建设等)密切相关;(2)以上两湖湾的主要污染指标为氮、磷营养物,均已达到富营养水平,但贡湖观测场的水质(除透明度外)明显好于梅梁湾观测场;(3)透明度、水深和风浪可能是影响贡湖和梅梁湾湖滨带沉水植物种群数量、分布和格局的重要因素.     

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.     

越冬浮游植物光合作用活性的原位研究

水体中浮游植物在越冬期间数量少,关于湖泊中越冬浮游植物如蓝藻、绿藻、硅藻等浮游植物的光合作用活性情况少见报道.本实验通过Phyto-PAM(Pulse Amplitude Modulation)对最大光量子产量Fv/Fm(可变荧光和最大荧光之比)和快速光曲线的测定,结合显微镜镜检结果,并在室内进行了硫酸铜处理以及鲁哥氏液处理实验,对太湖、巢湖和玄武湖处于越冬期间的浮游植物进行了原位光合作用活性的研究.显微镜镜检结果表明太湖和玄武湖水体中以绿藻和硅藻为主,而蓝藻很少,巢湖水体中有大量蓝藻、绿藻和硅藻.Phyto-PAM在对玄武湖和太湖水样原位测定时未检测出蓝藻,而绿藻和硅藻有光合作用活性,其Fv/Fm在0.5左右;对巢湖的水体检测到的蓝藻、绿藻、硅藻都具有光合作用活性,其中绿藻和硅藻的Fv/Fm在0.5左右,蓝藻的Fv/Fm在0.3左右;用硫酸铜处理实验在巢湖水样中发现水体仅有硅藻活性(Fv/Fm下降至0.2左右),而用鲁哥氏液处理后无任何藻类光合作用活性.上述实验结果表明,即使处于越冬期间,以较多数量出现在水体中的蓝藻、绿藻和硅藻仍然具有较高的光合作用活性.     

基于FVCOM的太湖梅梁湾夏季水温、溶解氧模拟及其影响机制初探

水体中的溶解氧是表征水生生态系统健康与否的重要参数之一.本研究基于太湖2008年8月16 20日的风速、风向、短波辐射等气象场资料以及实测的相关水质参量,利用FVCOM(即非结构化网格有限体积近海海洋模型)模式对太湖梅梁湾三维水温以及水体中溶解氧进行模拟,模拟结果与实测值基本吻合,水温的验证回归方程为y=1.02x,R²为0.690;溶解氧的R²为0.760.同时对溶解氧浓度的时空分布,梅梁湾溶解氧的"源"和"汇"及其贡献进行了分析.结果表明:太阳辐射、风速是影响水温日成层现象的重要因子;受水温和光照的影响,夏季梅梁湾的溶解氧存在垂直差异,呈现出"双峰双谷"的日变化特征;浮游植物光合作用制氧是水中溶解氧的最重要来源,水下光衰减直接控制着初级生产力的垂直分布;浮游植物呼吸及死亡是溶解氧的最大消耗者,余下依次为底泥耗氧、碳化需氧、细菌呼吸耗氧和硝化作用耗氧.