过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义     

张运林  秦伯强  朱广伟 《湖泊科学》2020,32(5):1348-1359

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略.  相似文献   

通过水体置换降低水库富营养化风险：长江口青草沙水库案例研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈义中  朱建荣 《海洋学报(英文版)》2018,37(6):23-29

城市淡水系统的富营养化风险是世界范围内普遍关注的问题。多种物理、生物和化学技术手段被应用到富营养化湖库的治理当中，以期抑制水体的富营养化程度和藻类生物量。经证实，在未有效降低营养盐来源的情况下，这些手段的效果有限。而在发展中国家，控制营养盐来源可能需要花费数十年的时间。本研究旨在分析某一高营养盐负荷的沿海水库的富营养化和藻类水华风险，以期确认通过水利调度来抑制水库富营养化状态的可行性。该案例水库为位于长江口的青草沙水库。该水库2009至2012年期间的库内五个点位的水质数据被用于进行案例分析。水质指标包括水温、透明度、溶解氧、总氮、总磷和浮游植物叶绿素a。该水库的建设期为2009年4月至2010年10月，期间水库未曾与长江口发生水体交换。该水库的试运营期为2010年10月至2011年1月，正式运营期为2011年1月至今。在运营期间，库内与长江口的水体交换逐步上升。综合营养状态指数（TLI）被用于评估该水库的营养状态变化情况，该指数是通过数个代表性水质指标计算得到。库区的TLI指数峰值在2009年夏季可达51，在2011年夏季可达55，超过TLI指数的富营养化阈值50。TLI的谷值32出现在2010年的夏季。水质观测期的其他时段的TLI指数均可保持在50以下。以上分析结果表明：水库在2009年和2011年夏季由于过量的营养盐负荷和藻类水华迅速恶化到富营养化状态。水库在2010年和2012年均未出现富营养化状态和藻类水华，这是由于2010年期间水库缺少营养盐输入，2012年期间水库调度充分地置换了库区水体。库区水质指标的时空变化均通过文中的观测资料和数据分析进行展示。经分析表明，通过潮汐涨落来充分置换库区水体的水库调度手段是一个极为经济有效的抑制高营养盐水体富营养化和藻类水华的工程手段。  相似文献   

基于树轮宽度的太白山地区春季干湿变化重建          下载免费PDF全文

齐贵增  白红英  孟清  赵婷  郭少壮 《干旱区地理》2020,43(4):955-966

秦岭为我国气候分界线和南水北调中线重要水源地,太白山为其最高峰,了解太白山区域的过去干湿变化特征对气候变化机制研究和未来水资源持续利用具有重要意义。基于秦岭太白山地区太白红杉树木年轮资料及其附近的宝鸡、眉县气象站1959—2016年气象数据进行分析,重建了1852—2016年春季（3~5月）SPEI值,分析了近165 a太白山春季干湿变化特征及其与大尺度环流变化关系。结果表明：（1） 太白山地区太白红杉径向生长主要受春季气候限制;与春季SPEI值相关性最高,达到–0.72（P<0.01）,重建方程方差解释量为51.8%（调整自由度后为51.0%）。（2） 重建结果表明,近165 a来,有29 a春季为湿润年份,有23 a春季为干旱年份,分别占比为17.58%和13.94%。极端干旱年份为1892年、1929年、1945年和2006年,极端湿润年份为1881年、1921年和1990年,其中1892年（–1.73）和1881年（1.53）分别为最干旱和最湿润的年份。（3） 重建结果得到了周边地区干湿变化重建结果和历史文献灾害记载的验证;太白山地区干湿变化可以准确表征大区域干湿变化且存在2.5 a、3.1 a、3.8 a和8.4 a周期变化。太白山地区SPEI与赤道东太平洋海面温度成负相关以及与赤道西太平洋海面温度呈正相关,其干湿变化可能与ENSO活动有关。  相似文献   

2017年春季季风间期南海中北部浮游植物生长与微型浮游动物摄食     

陈大伟  郭聪聪  余凌晖  鲁远征  孙军 《海洋学报(英文版)》2020,39(6):84-95

Phytoplankton growth rates and mortality rates were experimentally examined at 21 stations during the 2017 spring intermonsoon(April to early May) in the northern and central South China Sea(SCS) using the dilution technique, with emphasis on a comparison between the northern and central SCS areas which had different environmental factors. There had been higher temperature but lower nutrients and chlorophyll a concentrations in the central SCS than those in the northern SCS. The mean rates of phytoplankton growth(μ_0) and microzooplankton grazing(m) were(0.88±0.33) d~(–1) and(0.55±0.22) d~(–1) in the central SCS, and both higher than those in the northern SCS with the values of μ_0((0.81±0.16) d~(–1)) and m((0.30±0.09) d~(–1)), respectively.Phytoplankton growth and microzooplankton grazing rates were significantly coupled in both areas. The microzooplankton grazing impact(m/μ_0) on phytoplankton was also higher in the central SCS(0.63±0.12) than that in the northern SCS(0.37±0.06). The microzooplankton abundance was significantly correlated with temperature in the surface. Temperature might more effectively promote the microzooplankton grazing rate than phytoplankton growth rate, which might contribute to higher m and m/μ_0 in the central SCS. Compared with temperature, nutrients mainly affected the growth rate of phytoplankton. In the nutrient enrichment treatment,the phytoplankton growth rate(μn) was higher than μ_0 in the central SCS, suggesting phytoplankton growth in the central SCS was nutrient limited. The ratio of μ_0/μn was significantly correlated with nutrients concentrations in the both areas, indicating the limitation of nutrients was related to the concentrations of background nutrients in the study stations.  相似文献   

2014年春季渤海浮游植物群落结构   总被引：2，自引：1，他引：1  

张雪  王俊  高燕  王宏  马武  刘克奉  陈卫 《海洋科学》2020,44(6):45-55

基于2014年春季在渤海进行的水文、化学和生物方面的综合大面调查，研究了渤海浮游植物群落的结构特征，并结合文献资料，分析影响浮游植物群落结构形成的原因。结果显示：2014年渤海春季共鉴定浮游植物3门29属50种，以硅藻为主，还有少数甲藻和金藻。其中，硅藻门中圆筛藻属的种类最多，共12种，其次为角毛藻属，共5种。浮游植物总细胞丰度介于1.08×10⁴~181.09×10⁴个/m³，平均为25.47×10⁴个/m³。硅藻与甲藻细胞丰度比值为12：1，硅藻在物种数量和细胞丰度上均占有绝对优势，为渤海浮游植物的主要类群。浮游植物优势种主要为密联角毛藻（Chaetoceros densus）、斯氏几内亚藻（Guinardia striata）、具槽帕拉藻（Paralia sulcata）和夜光藻（Noctiluca scintillans）。渤海春季浮游植物群落多样性水平较低，且分布不均。渤海中部和渤海海峡海域由于单一优势种过量繁殖导致群落稳定性较差。与历史同期资料对比，渤海海域浮游植物群落出现明显的物种演替现象，角毛藻的优势地位显著性下降，斯氏几内亚藻首次在渤海大面调查中被记录为优势种。本研究为今后渤海环境生态系统和渔业资源变动的研究提供重要基础资料和参考依据。  相似文献   

前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常对中国东部春季极端降水频次的可能影响及预测价值     

张梦琪  孙建奇  郜永祺 《地学前缘》2022,29(5):401-409

本文研究了前期冬季北极海冰与中国东部春季极端降水频次的联系及其可能机制,并进一步探讨了海冰异常信号对极端降水的预测价值。结果表明,前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常与中国东部春季极端降水频次经验正交分解第一模态(EOF1)之间存在密切联系。当前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常偏多时,冬季大气环流呈现出类北大西洋涛动(NAO)正位相的异常分布,并伴随经向的北大西洋三极型海温异常。该海温异常可以从冬季持续到春季,进而激发出从北大西洋到欧亚中纬度的纬向遥相关波列,在东亚地区引起气旋型环流异常。该气旋型环流异常会引起中国东部地区湿度显著增加,上升运动增强,从而为该地区极端降水的发生提供了有利的背景条件。相反,当前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常偏少时,其滞后引起的春季环流异常则不利于中国东部地区极端降水的发生。进一步的交叉检验结果表明,前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常信号对中国东部春季极端降水具有重要的预测价值。  相似文献   

我国华南江南春季雷暴气候特征分析          下载免费PDF全文

杨波  王园香  蔡雪薇 《热带气象学报》2019,35(4):470-479

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。   相似文献   

扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响     

芮政  杨桂军  刘玉  韩丽华  秦伯强  杨宏伟  钟春妮 《湖泊科学》2019,31(2):355-364

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响，在实验室可控条件下，模拟不同扰动方式（持续扰动和间歇扰动）对太湖水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）群体大小的影响.结果显示，间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09 μm迅速增大至43.73 μm，实验第17天时为59.00 μm；而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07 μm增大到43.51 μm，实验第17天时减小至13.95 μm；不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定，实验初为35.38 μm，实验第17天时为33.67 μm.方差分析显示，间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组，持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度（1.675×10⁶ cells/ml）显著高于持续扰动组（0.344×10⁶ cells/ml）和不扰动组（1.461×10⁶ cells/ml）.研究结果表明，适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长，而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长，该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.  相似文献   

城市湖泊春季绿藻水华特征及其影响因素——以宁波月湖为例     

周卢茜  裘钱玲琳  唐剑锋  徐耀阳  潘军标  王小德 《湖泊科学》2019,31(4):1023-1034

城市湖泊富营养化问题日趋严峻，以往对水华的研究多集中于大型自然淡水湖库，而对小型城市浅水湖泊的水华动态相对较少.以宁波月湖为研究对象，探讨水华暴发期间浮游植物变化特征及与影响因子之间的关系，以期判别影响城市湖泊水华的主控因子.月湖水华期间营养盐水平处于中富营养至极端富营养之间，此次共检出浮游植物8门61属，藻种组成以绿藻门（51.79%）和硅藻门（21.43%）为主，各点位浮游植物生长主要受水温、光照驱动，经历了隐藻门→硅藻门→绿藻门→蓝藻门的演替.水华种为雷氏衣藻（Chlamydomonas reinhardtii），总藻密度最高达到1.55×10⁸ cells/L，水华暴发后各点位衣藻属比例升高（最高达到81.10%），群落结构呈现单一化特征.通过Pearson相关性分析和RDA分析发现衣藻属生长与水温、pH、总磷浓度均呈显著正相关，春季气温回升、天气持续晴好，城市浅水湖泊高营养盐负荷、水体流动性差等特点为带鞭毛的衣藻属提供了适宜的生存条件，在环境条件均适宜的情况下拥有最大生长潜力的衣藻属在营养盐、光照等竞争中生长速率明显优于其他藻种，从而发生绿藻水华.  相似文献   

近海浮游植物水华动力学和生物气候学研究综述     

宋洪军  季如宝  王宗灵 《地球科学进展》2011,26(3):257-265

浮游植物水华作为近海重要的生物过程,其动态变化对生态系统内的能童传递、生产力水平和各生源要素的循环等均有重要影响.随着气候变化对生态系统影响研究的深入,浮游植物水华生物气候学研究已成为当前生物海洋学研究的热点.综述了浮游植物水华的研究历史、研究方法及其发生发展的动力学机制,重点评述了气候变化对浮游植物水华动态的影响及国...  相似文献