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滇池蓝藻水华光谱特征、遥感识别及暴发气象条件 总被引：3，自引：0，他引：3
通过研究滇池蓝藻水华在可见光、红外谱段的光谱特征,并利用假彩色合成法以及归一化植被指数(NDVI)法进行了滇池蓝藻水华信息的遥感识别和提取,进而对提取结果进行了对比分析.结果表明:假彩色合成图的绿色区域和NDVI值大于-0.1的区域,为蓝藻水华区域.-0.1≤NDVI≤0.2时,轻度水华,像元内水华覆盖度为0-30%;0.2NDVI≤0.4时,中度水华,像元内蓝藻水华覆盖度为31%-80%;NDVI0.4时,重度水华,水华浓厚,像元内蓝藻水华覆盖度为81%-100%.同时研究了激励滇池蓝藻水华暴发的关键气象因子和指标.滇池蓝藻水华暴发的关键时期是6-9月份,影响滇池蓝藻暴发的关键因子是日照和风速.6-9月份连续4-5h的光照,且风速≤2m/s的气象条件组合极易引起蓝藻水华暴发. 相似文献
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太湖富营养化条件下影响蓝藻水华的主导气象因子 总被引：2，自引：2，他引：0
利用2004-2018年卫星遥感解译的太湖蓝藻水华信息构建蓝藻综合指数，采用随机森林机器学习算法分析同期气象因子与蓝藻水华综合指数的关系，定量评估影响蓝藻水华的主要气象因子特征变量的重要性度量和贡献率.结果表明，在光、温、水、风等主要气象要素中，气温对蓝藻水华综合指数起着主导的作用，其次是风速和降水，日照时间的影响或可忽略.其中气温条件中重要性度量最大的是年平均气温，其次是冬、春季节的平均气温；风速因子中影响较大的是7月份的平均风速；水分条件中主导因子是9月累计降水量.优选的随机森林模型模拟值与实际蓝藻水华综合指数的变化趋势基本一致，拟合优度为0.91，通过0.01显著性检验，随机森林模型模拟效果较好.用随机森林模型模拟值对太湖蓝藻水华分等级评估，模型模拟精度达到了86.7%，其中5个重度等级年份模型模拟结果完全一致，中度等级的6个年份模型模拟值有5年与之相符，中度以上等级的模拟精度达90.9%，模型能够反映气象因子对蓝藻水华综合指数的综合影响，对中、重度蓝藻水华的模拟效果更好.随机森林模型有助于理解富营养化状态下影响蓝藻水华的主导气象因子，利用气象因子的可预测性可以促进蓝藻水华预测预警能力的提升. 相似文献
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气象因子是影响湖泊富营养化的重要因素,而湖泊富营养化对人群健康、生态系统和社会经济等均有负面影响.本文基于统计资料及遥感数据,结合Morlet小波分析和BP多层前馈神经网络(BP神经网络)构建了不同时间尺度下的小波—神经网络耦合模型,分析了1986—2011年云南星云湖水华强度变化与月降雨量、月平均气温、月平均风速、月日照时数变化之间的关系,探究了影响湖泊富营养化的主导气象因子.结果表明:气象因子的波动周期是影响湖泊年内水华强度变化的重要因素;小波—神经网络耦合模型能有效提高数据拟合的精度,最优小波—神经网络耦合模型的拟合优度为0.605,高于BP神经网络的拟合优度0.292;小波—神经网络耦合模型能更有效地对星云湖富营养化程度进行分析和描述,其均方误差和相关系数均优于BP神经网络;根据最优小波—神经网络耦合模型下的各气象因子的平均影响值,可知月平均气温是影响星云湖富营养化的主导气象因子,其次是月降水率、月平均风速,最后是月日照时数.综上,小波—神经网络耦合模型相比BP神经网络对样本数据具有更好的适应性,拟合精度更高,能为星云湖的保护与富营养化的治理提供参考依据. 相似文献
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全球气候变化显著影响湖泊理化环境和生态系统演化,对生态系统服务造成负面影响甚至引发生态系统灾变,其中风速下降可能促使富营养化湖泊蓝藻水华的暴发和水面漂浮集聚。以往由于较低的观测频次,往往很难精细量化风对蓝藻水华的影响。利用陆基高光谱近感观测技术,基于分钟小时尺度开展周年高频观测,通过对6—10月蓝藻生长期太湖表层水体叶绿素a浓度统计分析,量化蓝藻水华高频动态变化特征,确定蓝藻水华漂浮集聚的风速阈值。研究发现,随着风速的下降,水体表层叶绿素a浓度随之增加,蓝藻水华出现概率也随之增加。概率分析显示,当近地面风速小于2.5 m/s时,湖泊表层比较容易形成明显肉眼可见的蓝藻水华,藻华发生概率为55.1%。长时间持续的低风速容易诱发蓝藻水华形成和漂浮集聚,强风浪事件后低风速出现1～2天叶绿素a往往就能恢复以往较高水平,这为管理者有效防控蓝藻水华提供了新视角。长期气象观测显示,气候变化影响下太湖地区风速呈现显著下降趋势,增加了蓝藻竞争优势和发生概率,有助于其在表面漂浮集聚。在未来的气候变化情景下,如果风速继续呈现下降趋势,在营养盐条件不变情况下湖泊表层蓝藻水华发生概率可能还会上升,增加蓝藻水华防控... 相似文献
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太湖蓝藻水华的年度情势预测方法探讨 总被引：2，自引：2，他引：0
在太湖、巢湖、滇池、洱海、三峡水库等我国重要湖泊和水库,蓝藻水华时常发生但年际之间藻情往往有较大差异,给蓝藻水华的防控物资及人员投入、湖库水源地水质安全保障带来较大的挑战,亟待探索周年尺度的蓝藻水华强度预测方法.本文收集了太湖连续15年的蓝藻水华情势观测数据和同步的气象、水文数据用于构建蓝藻水华预测模型,提出了利用遥感反演的蓝藻水华面积(A_(BL))及人工观测的水体浮游植物叶绿素α浓度([Chl.a]_(LB))共同表征的蓝藻水华强度指标(BI).分析了太湖年尺度的BI值与环境条件的关系,提出了基于年初能够掌握的气象、水文、营养盐等综合环境指标进行年度BI预测的统计模型.结果表明,太湖年度BI值与冬季及初春(12-3月)日均水温(WT_(12-3))、冬春季有效积温(AT_(12-3))、前一年降雨总量(RF_(YB))等环境因子呈显著正相关,与冬季及初春的水体总氮(TN_(12-3))、溶解性总氮(DTN_(12-3))、总磷(TP_(12-3))及溶解性总磷(DTP_(12-3))不存在统计上的显著相关关系.此外,本研究开展了基于上述因子(BI为因变量,其余环境因子为自变量)的多元(或一元)回归分析,并遴选出最优模型.总体而言,最优模型的模拟计算结果与实测浓度具有较高的一致性,因此本研究得出的模型对太湖蓝藻水华年际强度预测具有较高精度.本研究对太湖等富营养化湖库蓝藻水华的中长期预测具有指导意义. 相似文献
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太湖蓝藻水华的扩张与驱动因素 总被引：7，自引：6，他引：1
蓝藻水华表征指标及驱动因子的多样性增加了研究人员、湖泊管理部门对于蓝藻水华扩张驱动因素的困惑，本研究通过整合太湖蓝藻水华长尺度研究的成果，将蓝藻水华扩张区分为时间扩张、空间扩张和生物量扩张3个方面，分析各自的驱动因子，系统阐述了当下太湖蓝藻水华的扩张和驱动因素.太湖蓝藻水华的时间扩张呈现由夏季集中发生向春季和秋冬季节扩张的趋势，导致春季蓝藻水华发生的提前，以及年度峰值的推迟；空间扩张呈现由西北太湖向湖心和东部湖区、乃至全湖扩张的趋势；太湖蓝藻生物量自2003年以后一直呈现缓慢增加的趋势.蓝藻水华时间扩张的驱动因素相对独立，主要受气象因子的影响，风速和日照时间是主要驱动因子，风速降低和日照时间延长均有助于蓝藻水华时间的扩张；空间扩张和生物量扩张则受气象因子和富营养化的双重影响，其中影响水华空间扩张的因子较多，富营养化和气象因素的主次难以确定，一般偶发性大面积蓝藻水华受气象因子驱动，而频发性大面积蓝藻水华主要受营养盐空间分布影响；影响蓝藻生物量扩张的主要驱动因素为总磷，另外氮磷比、水下可利用光和风速的变化也在一定程度上驱动了太湖蓝藻生物量的扩张.目前表征蓝藻水华强度通常利用空间扩张或生物量扩张指标，但是均具有一定局限性，相互间也缺乏可比性，各指标用于长尺度趋势研究更为可靠，短尺度比较受方法缺陷影响较大，应进一步开发表征水华蓝藻总存量的指标以统一空间扩张和生物量扩张. 相似文献
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巢湖是我国五大淡水湖之一，近年来水体富营养化严重，蓝藻水华频繁暴发.通过收集2000-2015年晴好天气下2478景MODIS Terra和Aqua影像，利用浮游藻类指数，提取巢湖蓝藻水华时空分布数据.结果显示，巢湖蓝藻水华覆盖面积、暴发频率以及持续时间都在增加，每年最初暴发时间提前.从分布上来看，西巢湖依然严重，中巢湖、东巢湖水华暴发面积较以往大大增加；过去16年内巢湖蓝藻水华暴发频率持续增长，其中2007年最为严重，2008-2010年暴发频率出现缓和，此后又出现增长趋势.这些研究结果有助于掌握蓝藻水华的情况，为巢湖科学治理提供了数据支持. 相似文献
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西湖生态系统健康评价初探 总被引：27，自引：3，他引：24
建立了基于多源卫星遥感影像的太湖蓝藻水华信息提取的普适模式,获取了天气晴好条件下蓝藻水华的面积和空间分布近年来,太湖蓝藻水华暴发时间逐渐提前至3-4月,暴发的高频繁期发生在6—7月,其次是10—11月;2000年以来,蓝藻水华的持续时间有所增加,几乎全年（3—12月）都有发生北部（梅梁湾、竺山湾）是蓝藻水华的最初暴发地,是蓝藻水华暴发的重灾区＋每年都有发生;2001年以来,南部沿岸区（浙江附近水域,即夹浦新塘一带的沿岸水体）也几乎每年都有发生,且集聚面积逐年扩大,持续时间越来越长,逐渐成为太湖蓝藻的最早暴发地;2003年以来,蓝藻水华开始向湖心扩散,严重时几乎覆盖整个太湖的非水生植被区：值得注意的是．2005年以来,以前很少有蓝藻水华发生的贡湖湾,也开始有大面积蓝藻水华覆盖,2007年发生的频率显著增加． 相似文献
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太湖蓝藻水华暴发机制与控制对策 总被引：2，自引：0，他引：2
湖泊蓝藻水华暴发由于引发水生态系统的灾害和饮用水安全风险而成为国内外研究的热点之一.太湖蓝藻水华暴发原因多样，其中蓝藻自身的特性是水华暴发的内因，太湖的地理、水文和气象特征为蓝藻水华暴发提供了合适的温度和水动力条件，是蓝藻水华暴发的外因，湖泊草-藻型生态系统的转变以及氮、磷营养盐的高负荷输入更利于蓝藻生长，湖泊氮、磷营养盐四重循环是蓝藻水华不断暴发的维持机制，蓝藻水华暴发与氮、磷营养盐浓度之间存在交互作用关系.太湖蓝藻水华的控制应以陆源控源截污为基础，增加湖泊营养盐输出为重点，实现疏堵有机结合，其中恢复水生植被，重建草-藻结合型水生态系统是太湖湖泊生态修复的关键所在. 相似文献
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太湖水体磷浓度与赋存量长期变化(2005-2018年)及其对未来磷控制目标管理的启示 总被引：7，自引：6，他引：1
为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站20052018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷赋存量的季度变化,分析了太湖水体磷浓度受湖泊水位、水量、蓝藻水华态势(蓝藻总生物量及水华出现面积)等环境条件变化的影响特征.结果表明,在连续10年的全流域高投入污染治理背景下,太湖水体总磷浓度仍未发生显著下降,水体各形态磷浓度在年际、月际及空间上的变幅大,不同季节和不同湖区总磷浓度的时空差异性大于14年来总磷浓度年均值的差异性;全湖32个监测点上、中、下3层混合样水体总磷平均值为0.113 mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077 mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036 mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015 mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410~1098 t之间,56个季度的平均值为688 t,其中冬季(122月)、春季(35月)、夏季(68月)、秋季(911月)平均值分别为683、604、792和673 t,夏季湖体磷赋存量明显高于其他季节.统计分析表明,蓝藻水华态势和水情要素(水位)对水相总磷、颗粒态磷等主要形态磷的赋存量影响显著,蓝藻水华态势的影响可能大于水量变化的影响.本研究表明,在水体营养盐浓度仍然充分满足蓝藻水华发生的背景下,气象水文波动所造成的湖泊水华面积及生物量的变化及大型水生植被消长带来的内源交换变化能引起水体总磷浓度剧烈变化,太湖水体磷浓度的稳定控制也依赖于蓝藻水华态势的稳定控制,由于太湖当前的蓝藻水华态势受气象水文条件变化影响甚大,短期内太湖水相总磷浓度稳定控制到0.05 mg/L的水质治理目标较难实现.治理策略上,若要实现太湖水体磷浓度的进一步明显下降,一方面需要大幅度削减外源磷负荷,另一方面需要大面积恢复沉水植被等.管理策略上,由于湖体磷浓度变化包括了较大的非人为因素影响,应将太湖总磷治理目标考核重点放在流域磷减排强度、入湖负荷等方面,科学看待气候波动等非人为因素影响下的水相磷浓度波动. 相似文献
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太湖、巢湖、滇池水华与相关气象、水质因子及其响应的比较(1981-2015年) 总被引：4，自引：4，他引：0
比较了太湖、巢湖、滇池（"三湖"）1981-2010年间的气象要素，1987-2015年间的水质要素，2000-2013年间的年内水华起始日期与持续时间，以及与水华相关的已有研究情况.其中，气象要素包括气温、日温差、风速、风向、气压、降水、相对湿度等；水质要素包括水温、总氮浓度、总磷浓度、水体综合营养指数等.对比结果表明，云贵高原湖泊滇池因其冬、春季节气温较高且日温差较大等气象特征，以及总磷浓度较高等水质特征，相比于东部平原湖泊太湖、巢湖而言更易发生水华，且在"三湖"中水华年内起始日期最早，持续时间最长.然而，目前有关滇池水华的研究相对于"三湖"中的太湖却远远不足.鉴于滇池所处湖区的独特气象、水质特征，平原水华湖泊的研究结果难以有针对性地指导其水华控制，亟需提高滇池水华研究的系统性与深度.只有因地制宜，方有希望逐步有效控制、减轻、乃至消除滇池水华. 相似文献
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利用2005-2017年太湖周边区域气象观测资料和基于遥感解译的蓝藻水华信息，基于信息量权数法构建太湖蓝藻水华影响程度指数（简称为蓝藻指数），应用通径分析法，分析年平均气温（Ty）、1-3月平均气温（T1-3）、年降水量（Ry）、6-7月降水量（R6-7）和年高温日数（DTmax）5个气象因子对蓝藻水华影响的直接效应和间接效应，在此基础上构建太湖蓝藻水华气象评估模型.结果表明，2007年蓝藻指数值最大，为0.759，2017年其次，为0.709，2009年最小，仅为0.113，蓝藻指数与实际情况基本相符；直接通径系数中Ty和T1-3为正值，其余为负值，表明Ty和T1-3对蓝藻水华的发生发展具有正效应，而Ry、R6-7和DTmax具有负效应，总通径系数绝对值排序为：Ty > T1-3 > Ry > R6-7 > DTmax，由此可以反映各气象因子对蓝藻水华影响程度的权重.根据模型计算的综合气象指数与蓝藻指数之间的相关系数达0.826，通过0.01显著性检验，根据百分位法将蓝藻指数和气象指数进行等级划分，分类总精度为84.6%，其中中度以上达90.9%，表明模型能够较好地反映综合气象因子与蓝藻水华发生发展程度的关系，在水体富营养化程度没有明显改善的情况下，可用于太湖蓝藻水华定量气象评估.上述研究结果有助于更好地理解环境因子、尤其是气象因子在蓝藻生长和水华形成机制中所起的作用，从而为太湖蓝藻水华的监测、预测预警和精细化防控提供理论依据. 相似文献
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前期风场控制的太湖北部湖湾水动力及对蓝藻水华影响 总被引：7，自引：6，他引：1
为明确前期风场对太湖北部湖湾水动力及蓝藻水华分布的影响,对2008年9月梅梁湾及贡湖湾水文、水质及气象开展了同步观测,结果表明:受前期东北风影响,梅梁湾及贡湖湾表层、中层及底层湖流流向均顺风向自湾内流向湾外,两个湖湾均不存在补偿流.表层湖流对风场变化响应敏感,而中场及底层流场对风场变化响应存在显著滞时.在偏南风作用下,梅梁湾表层湖流能快速形成顺时针环流.在偏西风作用下,贡湖湾表层湖流流向虽未发生偏转,但是湖流流速显著减小并导致流速沿水体垂向呈递增分布.观测期间水动力强度对太湖北部湖区叶绿素a浓度垂向分层及蓝藻水华水平漂移均具有重要影响.在水动力滞缓水域,蓝藻水华易在水表发生漂移堆积.在水动力强度较大水域,强烈的垂向混合作用能使蓝藻沿水深方向混合均匀,降低水华暴发风险.相对于水动力条件,营养盐对叶绿素a浓度空间分布的影响较弱. 相似文献
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2009—2017年太湖湖泛发生特征及其影响因素 总被引：3，自引：1，他引：2
湖泛是太湖蓝藻水华较为独特的灾害表征形式，也是危害湖泊生态服务功能的主要因素，认知其发生机制、演变特征对湖泊蓝藻水华灾害防控具有重要作用.本文基于2009-2017年江苏省水文部门逐年4-10月对太湖湖泛易发区现场巡查获得的湖泛发生状况数据，结合期间水质、入湖水量、营养盐负荷等环境条件变化监测，分析了太湖水域湖泛发生的时空变化特征，研究了湖泛发生前后的环境因子变化规律，探讨了湖泛强度年际波动成因.结果表明，2009-2017年太湖共发现面积超过0.01 km2的湖泛61起，年发生次数3~17次不等；湖泛发生位置主要集中在太湖湖西沿岸带，9年发生了32次，占总频次的一半以上；其次为梅梁湾；贡湖相对较少，而巡查的东部湖区未发现湖泛事件.通过对湖泛发生日与前10日的环境条件对比分析发现，湖泛发生前5天持续的高温、低压和低风速等气象条件有利于湖泛发生：气温连续高于25℃、气压低于101.0 kPa，有利于诱发湖泛；主导风向为东南风也有利于太湖西北部蓝藻水华严重区域的湖泛发生；大量蓝藻水华物质是湖泛发生的重要物质基础：湖泛发生前10日，湖体平均藻密度基本在1500万cells/L以上.湖泛发生强度还受前一年营养盐外源负荷的影响，湖泛发生频次较高的年份，前一年总磷和总氮营养盐入湖负荷也均处于较高水平.研究表明，尽管2007年无锡贡湖水厂发生饮用水危机以来太湖流域已经开展了大量的水环境治理工程，但是截至目前，太湖的湖泛发生风险仍处于较高水平，在营养盐还未控制到较低水平之前，太湖的湖泛巡查与防控仍是十分必要和艰巨的任务. 相似文献