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太湖藻源性“湖泛”形成的气象水文条件阈值研究取得重要进展
【发布时间:2016-10-21 】 【 】【打印】【关闭

藻源性“湖泛”是指富营养化湖泊藻类大量暴发、积聚和死亡后,在适宜的气象、水文条件下,与底泥中的有机物在缺氧和厌氧条件下产生生化反应引起的一系列诸如湖泊水色发黑、恶臭、极低溶解氧(<2mg/L)及水生生物大量死亡的现象(图1)。“湖泛”对湖泊生态系统结构和功能、水源地饮用水供水安全以及社会经济发展均会造成严重影响,如20075月底在无锡市发生的由太湖“湖泛”引起的饮用水供水危机事件,使得无锡市近两百万人饮用水受到威胁,造成数以亿计的经济损失。“湖泛”作为一种危害较大的湖泊生态灾害,其形成与气象水文条件、有机质积累、水质和底质条件等密切关联。

针对典型藻源性“湖泛”事件,围绕“湖泛”形成的藻源基础、底质条件、微生物学机制及其灾害效应,国内外学者开展了大量野外观测和受控实验研究,但对“湖泛”形成的关键水文气象条件阈值和驱动机制仍研究不足,造成无法准确、精细地预测“湖泛”的发生。在国家重大科技专项“太湖“湖泛”与水华灾害应急处置技术研究及工程示范(2012ZX07101-010)”、国家杰出青年科学基金等项目联合资助下,南京地理与湖泊研究所张运林研究小组在太湖藻源性“湖泛”形成的长期气候学背景和短期气象水文条件阈值判别方面取得重要进展。相关成果发表在环境领域重要期刊Science of the Total Environment上(2016, 569–570: 1517–1529)。

基于2009-2014年“湖泛”逐日巡查、历史“湖泛”事件,受控围隔实验、“湖泛”发生时的蓝藻水华遥感监测和短期气温、风速、降水、气压等水文气象参数观测,筛选确定湖泛形成的基本气象水文阈值为:1)较高温度:湖泛发生前5天平均气温基本上都在25°C以上,5天日最低气温平均在20°C以上,5天最高气温平均在30°C以上;2)较低风速:湖泛发生前5天平均风速基本上都在2.6 m/s以下,最大风速在6.0 m/s以下;3)无降雨或者零星降雨:连续5-7天均为晴朗无降水或者只有零星的降雨;4):较低气压:气压在低压条件下,一般低于1005 hPa5)水华持续堆积:藻华一般在湖泛发生区域连续堆积5天以上。而诱导“湖泛”消失的气象水文条件为:1)典型降水过程,日降水量在10-20 mm以上;2)明显的强风浪过程,平均风速一般大于3.5m/s3)明显的降温,湖泛事件结束时平均气温与湖泛发生前5天平均气温相比,其降温幅度一般都在2°C以上。典型的降水过程,强的风浪过程以及明显的降温往往是同时发生,共同作用导致“湖泛”事件的结束。

湖泛”形成的藻源基础蓝藻水华面积与气温存在显著正相关,与风速和气压存在显著负相关。1964-2014年太湖周边无锡、宜兴、湖州、东山站年平均气温、风速和气压长期变化趋势表明,过去50年太湖地区气温显著上升(增温率:0.31°C/十年),而风速(下降率:0.26 m/s/十年)和气压(下降率:0.16 hPa/十年)则显著下降,长期气候学背景显示其更有利于蓝藻水华发生和“湖泛”形成。适宜“湖泛”发生的气象学指数(日平均气温大于20°C,日平均风速小于2.6 m/s,日平均气压低于1005 hPa对应的天数)在过去51年增加18.4天,而首次出现时间则提前了24天(图2)。

 

1 太湖“湖泛”发生现场及造成鱼类大量窒息死亡

2 “湖泛”形成的气象指数长期变化

全文链接:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969716314334

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