气溶胶光学厚度对蓝藻水华信息提取的影响

通过探讨气溶胶光学厚度(AOT)对蓝藻水华信息提取的影响程度和消除方法,为蓝藻水华的动态监测提供可靠依据.首先,利用MODIS数据产品(MOD 02,MOD 04和MOD 09),基于单波段和比值植被指数2种方法分别提取了2006年太湖蓝藻水华的空间分布信息,探讨了AOT对信息提取阈值选择的影响方式和影响程度.研究结果表明:在固定阈值情况下,采用上述2种方法提取的蓝藻水华信息面积差异与AOT的相关性高于自选阈值情况下的相关性;在单波段法和比值植被指数法中,大气校正前所设定的阈值与AOT的相关性都高于大气校正后再选择阈值的相关性.这反映出AOT对蓝藻水华信息提取的影响是不容忽视的,即便不能完全消除,也要选择适当的方法尽量降低其影响程度.     

太湖蓝藻水华遥感动态监测预警信息系统

太湖蓝藻水华暴发对其周边地区的生态、经济和社会造成了严重影响,对蓝藻水华进行监测预警对于改善太湖水环境具有重要意义。本文在分析蓝藻水华遥感监测预警研究动态基础上,从信息系统构建角度,结合太湖蓝藻水华监测情况,对太湖蓝藻水华遥感监测预警流程进行系统性分析,提出建立太湖蓝藻水华遥感监测预警系统的总体框架,利用C#语言和IDL语言实现了该框架的软件架构,并且论述了实现该系统框架所采用的系统集成技术和软件模式技术。     

基于多源卫星数据的小型水体蓝藻水华联合监测——以天津于桥水库为例

近年来水体富营养化呈扩张趋势,蓝藻水华不仅在太湖等大型湖泊频发,水面面积较小的天津于桥水库等也形势严峻,亟需加强卫星遥感监测.但是,以往在太湖等业务化使用非常成功的MODIS等卫星数据(约500 m),由于空间分辨率较低,难以满足小型水体的监测要求;而Landsat-8等空间分辨率较高的卫星数据(30 m),通常重返周期较长,无法满足水华高频监测需求.本文以天津市于桥水库(面积约80 km2)为研究区,针对常用的卫星数据,从空间、时间、光谱范围和数据可获取性共4个方面,评价不同卫星数据蓝藻水华监测能力和算法,同时对不同卫星监测结果一致性进行评估.结果表明:(1)筛选出国产HJ-1AB CCD、GF-1 WFV和美国Landsat-8 OLI这3种卫星波段合适,空间分辨率较高,适用于桥水库蓝藻水华监测,但考虑到其重返周期较长,建议多星联合观测;(2)各个卫星监测结果与卫星影像目视解译结果基本一致,均方根误差和相对误差均分别控制在0.78 km2和4.9%以内;(3)不同卫星监测结果一致性良好,一致性精度达到99.5%;(4)根据历史影像结果,发现于桥水库2016年水质开始呈富营养化,藻华现象在夏、秋两季最为严重.研究表明,针对小型水面水体蓝藻水华监测,利用较高分辨率数据联合监测,是一种有效的替代策略,今后可在更多小型水域推广.     

秋季连续打捞蓝藻对水-气界面温室气体通量的影响

在巢湖西北半湖近岸带设置大型围隔研究秋季连续打捞蓝藻对湖泊温室气体通量的影响,应用YL-1000型大型仿生式水面蓝藻清除设备进行原位打捞蓝藻,通过便携式温室气体分析仪-静态箱法对大型围隔内水-气界面CH₄、CO₂通量特征及其影响因素进行观测.结果表明：对比未打捞区,蓝藻连续打捞下打捞区水体中叶绿素a（Chl.a）、悬浮物（SS）浓度不断下降,两者削减率分别为72%、85%,Chl.a、SS浓度分别下降到29.6±2.5 μg/L、12.5±1.2 mg/L,打捞对围隔内颗粒态物质去除效果十分明显;打捞过程中水体溶解性有机物（DOM）中微生物代谢类腐殖质（C1）、类蛋白（C3）显著下降趋势,打捞区C1、C3组分（0.18±0.02、0.06±0.01 RU）强度明显低于未打捞区（0.26±0.05、0.12±0.03 RU）,打捞能有效控制藻源性溶解性有机质释放.同时,打捞区水-气界面CH₄通量呈显著下降趋势,未打捞区CH₄通量平均值（17.473±1.514 nmol/（m²·s））为打捞区（7.004±4.163 nmol/（m²·s））近2倍,CH₄通量与Chl.a、C1、C3组分均呈显著正相关,水体中藻源性溶解态有机质对CH₄通量具有促进作用;打捞区CO₂释放通量呈显著上升趋势,打捞区CO₂吸收通量（-0.200±0.069 μmol/（m²·s））明显低于未打捞区（-0.344±0.017 μmol/（m²·s））,CO₂通量与Chl.a、温度均呈显著负相关.秋季打捞对CH₄、CO₂综合日平均通量减排量值为0.275±0.076 mol/（m²·d）（以CO₂当量计）.研究结果揭示了巢湖秋季连续打捞蓝藻过程对水-气界面温室气体具有显著减排作用,且能在一定程度上减缓蓝藻水华与湖泊富营养化、气候变暖之间的恶性循环,为湖泊碳循环和蓝藻水华灾害防控提供科学数据支撑和理论参考.     

大型湖库滨岸带蓝藻水华堆积风险评估——以巢湖为例

淡水湖库富营养化与蓝藻水华是全球性的突出水环境问题,尤其是滨岸带严重蓝藻水华堆积甚至造成了水体黑臭、威胁饮用水安全等严重危害,科学评估滨岸带蓝藻水华堆积风险、精准识别蓝藻水华易堆积区域是水环境管理与研究中亟待解决的关键科学问题.本研究以我国长江中下游的大型浅水富营养化湖泊巢湖为研究对象,依托流域水文与湖泊水动力模拟、遥...     

高温微风条件下太湖流域风场时空特征分析

适宜太湖蓝藻水华大面积形成的诸多因素中,气象因素主要是高温、微风.据此对太湖周边17个常规气象观测站的7年报文资料进行筛选,选择的17个站点同时满足时间为14点、气温大于2590、风速小于等于4m/s的风场进行分析,研究发现太湖流域风场空间特征以东南风居多,而且不同风向的背景风场吹过水面后.在下风向湖面及湖岸附近都存在...     

三峡水库香溪河库湾蓝藻水华生消过程初步研究

2008年6月三峡水库部分支流库湾第一次暴发大面积蓝藻水华,表明水库支流库湾生态环境已经恶化.以香溪河库湾为例,于2008年6月6日～7月25日,每间隔7天在库湾14个采样点采集水样一次,对蓝藻水华进行监测,研究蓝藻水华生消过程及其影响因素.结果表明,这次水华自2008年6月9日暴发,6月20日达到顶峰,7月11日结束,持续大约1个月;综合营养状态指数(TSI)与叶绿素a(Chl.a)所指示的水体营养状态,将同时满足TSI>60与Chl.a>20 μg/L两个条件的区域边界视为蓝藻水华暴发的临界状态;整个水华暴发过程大致可分为两个阶段:6月9～25日和7月3～11日.水华暴发区域主要集中在距河口20～30 km处相对稳定的库湾中上游区域,适宜的水动力条件是水华暴发的必要条件.此次水华的消落过程主要受到磷含量降低的限制以及氮磷比的影响,当氮磷比显著升高时,蓝藻的生长受到抑制.总氮总磷比在10～25之间比较适宜蓝藻的大量生长,因此限制磷元素的入库通量对于预防和控制库湾水华的暴发具有重要意义.     

滇池蓝藻水华发生频率与气象因子的关系

蓝藻水华暴发是在一定的营养、气候、水文条件和生态环境下形成的藻类过度繁殖和聚集的现象,是水体环境因子(如总氮、总磷、pH值、溶解氧)和气象因子综合作用的结果.然而滇池周年性水华暴发标志着滇池蓝藻水华在当前水质条件下,气象因子为关键影响因子.为了进一步探究滇池蓝藻水华发生与气象因子的规律,本文利用2010-2011年滇池蓝藻水华遥感监测资料与周边地面气象站逐月资料,研究滇池蓝藻水华月发生频率与月气象因子的关系.结果显示,滇池蓝藻水华发生频率与平均气温、最低气温、平均风速、累计日照时数和降雨量等气象因子均表现为显著相关,其中与日照时数和风速呈显著负相关.各因子中与风速的相关系数最高,说明滇池各月蓝藻水华发生频率高低与风速关系最为密切,进一步验证了在具备蓝藻水华发生所需营养盐条件下,水体稳定性对蓝藻水华发生的影响更为重要的结论.以上结果可为科学预测蓝藻水华发生,并采取相应措施减少其带来的影响提供理论依据.     

太湖蓝藻水华形成的适宜气象指标

根据2005—2017年卫星遥感反演的太湖蓝藻水华信息,利用区域气象观测数据分析各类气象因子对太湖蓝藻深水华形成的影响,结果表明:①在日平均气温为0～35℃区间内会出现蓝藻聚集现象,其中最适宜气温区间为15.1～35℃,该区间内累计出现蓝藻水华的面积占比达90%、出现大面积蓝藻水华占比达93%;②在卫星观测到蓝藻前6h,平均风速为0.2～4.8m/s区间内能观测到蓝藻水华,其中最适宜的平均风速区间为0.5～3.4m/s,该区间内蓝藻水华累计出现次数占比达94.7%,大面积蓝藻水华主要出现在平均风速2.0m/s的情况下,占比89%;③降水总体上呈负效应,但在观测到有大面积蓝藻水华的情况下,前24h有小雨(10mm)的情形与总降水次数之比达88%,说明小雨的适度扰动有利于形成大面积蓝藻水华;④日照充足有利于蓝藻生长,但并非蓝藻水华形成的必要条件。在此基础上建立的多元回归综合气象指数模型,拟合结果较好,通过了0.001的显著性检验。     

蓝藻水华暴发过程中的浮力调节机制

随着工业和经济的发展,水体富营养化以及由此导致的蓝藻水华现象频发,严重影响水生态安全及健康。蓝藻水华形成过程包括休眠、复苏、生物量增加以及上浮聚集形成肉眼可见的水华4个阶段。蓝藻自身的生长机制是引发水华的重要原因,其中浮力调节机制是其重要的生存策略之一,在春季复苏、夏季大量增长及最终上浮至水体表面形成水华阶段均具有重要作用。了解蓝藻浮力调节机制及其在水华过程中的作用对于了解蓝藻生长特性及水华形成机理具有重要意义。气囊及细胞镇重物是常见的浮力调节机制。除此以外,新的研究发现光照条件下单细胞蓝藻产生的大量氧气泡可促使蓝藻上浮至水面形成水华。同时,野外蓝藻常以群体状态存在,群体内部形成的细胞间隙及光照条件下产生的大量氧气是促使蓝藻上浮至水体表面的另一重要原因。野外蓝藻群体在其内部形成微环境,其理化性质可随外界环境的改变发生快速变化,群体内外微环境相互作用,共同影响群体内部细胞间隙中溶氧浓度及浮力。了解蓝藻浮力调节机制及群体内部微环境理化性质对深入了解蓝藻的生长特性及从微观层面分析水华形成机理具有重要意义。本文综述了水华暴发过程中蓝藻的主要浮力调节机制,以期为从微观层面探明蓝藻水华暴发机理提供...