湖南对全球变暖的区域响应

本文通过长沙近百年和湖南区域近百站40a来的气象资料统计,分析了在全球气候变暖条件下湖南气候变化事实,揭示了湖南洪水灾害加剧的情况,并提出了应加以重视的问题.     

三峡水库运行后洞庭湖季节性缺水原因浅析

三峡水库运行后,洞庭湖由原来的水满为患,转向成近年来季节性缺水。就此问题,基于遥感技术提取了三峡水库蓄水前后25年151个时相主湖泊及零星湖泊遥感监测成果,结合30年降雨量、水位、出入湖径流量,借助GIS软件分析模块,建立了三峡水库蓄水前后湖面面积与水位关系数学模型。结果表明三峡水库运行后,洞庭湖降雨量减少9.66%,“三口”“四水”入湖径流量分别减少24.22%、8.42%,洞庭湖水面面积减少16.42%,枯水期提前一个月左右,造成季节性缺水。     

洞庭湖滨湖酸雨特征及气象影响因子

利用20072016年酸雨和同期气象资料及气溶胶数据,对洞庭湖滨湖酸雨特征及气象条件的关系进行分析,结果发现:20072016年年降水pH值为4.03~4.70,且呈显著增加的趋势,酸雨的强度明显减弱。降水的酸性强度显著减弱主要表现在春季和秋季降水。3月、10月酸雨最强,6月、7月最轻。酸雨出现频率为84%,其中弱酸雨、强酸雨、特强酸雨出现频率分别为40%、25%、19%。酸雨频率变化不显著,但弱酸雨频率显著增加而特强酸雨频率显著减少。酸雨的强度不随降水量级的变化而变化。随着降水持续天数的增加,降水的酸性强度明显加强。水样温度升高,降水的酸性强度明显减弱。风速越大,降水的酸性强度越强。风向频率较大的偏北风降水的酸性强度较强,而风向频率较小的偏南风降水的酸性强度较弱。大气气溶胶对降水的酸性强度有明显的增强作用。城市工业布局、大气污染物输送方向均与酸雨观测日主导风向一致,导致降水的酸性强度加强。     

洪泽湖抒怀

最近,我们有幸造访了苏北的洪泽县。苏北平原河流纵横,土地肥沃,向来有“天下粮仓”之称。而洪泽,是全国惟独以湖泊命名的县。县城城区紧靠着洪泽湖。洪泽湖是我国五大淡水湖之一（洞庭湖、太湖、洪泽湖、鄱阳湖、巢湖）。     

东洞庭湖保护区大型底栖动物空间分布格局及水质评价

2001年9月对东洞庭湖保护区大型底栖动物进行调查,共记录动物4门8纲20科51种.其中,寡毛类2科18种(35.3%),软体动物8科15种(29.4%),水生昆虫7科14种(27.5%),其他动物4种(9.1%).软体动物是东洞庭湖底栖动物的最主要类群(占总丰度的71.1%).其中,腹足类的长角涵螺(Alocinma longicornis)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、中华沼螺(Parafossarulus sinensis)、纹沼螺(P.striatulus)和寡毛类的苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)为该保护区的优势种.样点间平均物种丰富度6.3,三种多样性指数(Margalef,Simpson和Shannon)平均值分布为1.38、4.05和1.47.刮食者和直接收集者为底栖动物最重要的摄食类群(占总密度的66.7%和19.9%).结合GPS,将野外调查数据构建GIS数据库.基于GIS软件平台,运用Kringing插值法,构建动物丰度、生物多样性及污染生物指数(BI)等的空间分布格局,较为直观地反映了保护区底栖动物的分布情况及污染状况.提取出主要生物类群(软体动物、寡毛类和摇蚊幼虫)和5种优势种分布的高浓度块,显示寡毛类与其它两类的分布基本不重叠,主要分布在保护区的东南和西北的深水区域.进一步分析检验各主要分布区域的16种水体理化指标,发现水深是影响保护区底栖动物分布的关键因子,而硫酸盐则主要制约寡毛类的分布格局,硬度是影响软体动物分布的主要因子.全湖平均Hilsenhoff生物指数(BI)值8.18,指示保护区承受较高的有机污染,模拟生成的BI分布图显示,西南部的深水区域、北部及东南部的局部区域水质相对较好,而东北部的沿岸带大部分水体及南部近六门闸的部分区域水体水质相对较差.     

洞庭湖湿地植被长期格局变化(1987-2016年)及其对水文过程的响应

基于长序列遥感影像数据、水位日观测数据以及高精度湖盆地形数据,通过提取洞庭湖1987—2016年湿地植被信息,并构建表征水位波动的多周期水情变量,采用逐步回归分析法识别影响洞庭湖湿地植被分布格局的关键水情变量并建立其与植被面积的响应关系.结果表明：1）1987—2016年,洞庭湖湿地典型植被面积在全湖尺度上呈增加趋势,尤其是林地面积,占比由1.77%上升为7.24%.湿地植被格局演变上,东洞庭湖呈现芦苇群落挤占苔草群落空间,并推动湿地植被整体向湖心扩张的趋势.2）影响东洞庭湖苔草和芦苇分布最关键的水情变量是丰水期水位.苔草对丰水期水情存在非线性阈值响应,丰水期平均水位维持在29 m左右,最适宜苔草生长;对于芦苇,丰水期偏枯的水情条件对其生长发育起到促进作用.涨水期和退水期水文过程是影响东洞庭湖湿地植被分布的次为重要的水情因子.涨水期、退水期水位偏低的水情条件对芦苇分布面积的扩张起促进作用.     

水利工程兴建后洞庭湖径流与泥沙的变化

本文根据1951—1988年洞庭湖及其入湖河流的水文泥沙资料,研究大型水利工程兴建后洞庭湖径流与泥沙的变化。研究表明,近40年来洞庭湖的径流量减少了29.2％,输沙量减少了48.7％。引起水沙变化的主要原因是荆江四口分流河床的淤积,使荆江入湖的径流量与输沙量减少。1966—1972年下荆江三个弯道裁弯取直,使荆江河床下切,导致荆江及其分流水位的下降,也促使荆江分流的流量与输沙量的减少。40年来洞庭湖水流变化的趋势对洞庭湖、江汉平原与长江中下游的防洪较为有利。     

近百年来洞庭湖粒度指示的沉积环境演变特征

湖泊沉积物储存着长时期的流域环境信息,是百年尺度湖泊环境演变研究的高分辨率记录器。本文通过²¹⁰Pb_ex、¹³⁷Cs组合定年法,分析放射性核素剖面特征,研究沉积速率时空变化规律,并解析沉积物粒度指示的环境信息,揭示百年尺度湖泊沉积环境演变。结果表明:洞庭湖²¹⁰ Pb_ex剖面分布呈现多段衰变型、混合—衰变—平衡型、衰变—本底型和无沉积型4种类型。3大湖体200 cm的沉积深度对应的年代跨度为127～162年,构建了洞庭湖沉积物深度—年代关系。洞庭湖平均质量沉积速率为1.47～3.11 g/(cm²·a),整体上呈现南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖的空间特征;自1900年后,质量沉积速率增加了3～7倍,呈时序增加趋势。沉积年代上,沉积物粒度特征表明洞庭湖沉积环境呈3个阶段2个过渡期的演变特征,与同时期区域内毁林开荒、水利建设、植树造林等人为活动有较好的对应关系,说明近百年来人为活动是洞庭湖泥沙沉积的重要因素。本研究结果可为强化湖泊及其流域生态环境保护...     

长江中游通江湖泊江湖关系研究进展

自然通江的洞庭湖和鄱阳湖与长江之间形成复杂的江湖水沙交换关系,其变化影响着区域洪水灾害防治、水资源利用、水环境保护和水生态安全维护,是长江中游水问题的核心.从长江中游大型通江湖泊江湖关系的概念与内涵、江湖关系演变过程、江湖关系变化的影响因素及效应等方面,系统梳理了长江中游通江湖泊江湖关系研究的进展.针对当前研究现状和存在的问题,提出了研究江湖关系表征指标体系是正确认识江湖关系的前提;定量区分人类活动和气候变化影响的贡献率是江湖关系研究的重点和难点;深入跟踪研究三峡等重大工程对江湖关系变化的影响是一项长期任务;评估江湖关系调整背景下江湖关系的健康状况,研究以江湖水系重大水利工程群联合调度为核心的江湖关系优化调控原理,维持江湖两利的长江中游健康河湖系统格局和相互作用关系是江湖关系研究的根本目标.     

基于Copula的洞庭湖-流域-长江系统水文干旱概率分析

洞庭湖是长江中游重要的通江湖泊,水系格局复杂.近年来在气候变化和人类活动的双重影响下,江湖关系发生变化,湖泊水文干旱事件频发.基于洞庭湖、流域和长江干流水文站点的实测数据,通过标准化水位指数和标准化径流指数识别了水文干旱事件,并运用Copula函数分析了洞庭湖-流域-长江系统水文干旱的联合概率分布特征.结果表明:在年尺度上,1964—2016年间洞庭湖共发生了9次水文干旱事件,水文干旱的发生概率为14.01%,洞庭湖-流域系统、洞庭湖-长江系统的水文干旱联合概率分别为9.65%和8.58%,表明年尺度上流域来水对洞庭湖水文干旱的影响更大.在季节尺度上,洞庭湖-流域系统春季水文干旱联合概率最高,且两者同时发生水文干旱事件的次数最多,表明洞庭湖春季水文干旱与流域入湖补给减少有密切关系;而洞庭湖-长江系统,其秋季水文干旱联合概率最大,尤其自2003年以后更加极端和频发,这一方面受秋季降水减少和流域内人类活动的影响,另一方面三峡水库秋季蓄水使长江中下游干流水位降低,长江对湖泊顶托作用减弱也是重要原因之一.