EN中文

过刊目录

  • 2023年, 35卷, 第04期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
    |
  • 蓝藻水华暴发过程中的浮力调节机制
    方菲, 粟一帆, 朱文涵, 甘琳, 张咏, 杨柳燕
    2023, 35(04): 1139-1152.
      可视化   收藏
    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新思路。
  • 淡水生态系统温室气体通量监测方法综述
    李航, 王晓锋, 袁兴中, 王继龙, 李贤祥, 周婷
    2023, 35(04): 1153-1175.
      可视化   收藏
    淡水系统是全球温室气体排放清单中最具不确定性的组成部分。淡水生态系统温室气体通量监测的方法多种多样，不同方法之间观测结果存在偏差，在一定程度上限制了全球或区域间的相互比较，是造成目前全球估算不确定性的重要原因。然而，目前关于淡水系统温室气体排放通量监测方法的系统梳理、比较及影响因素分析等鲜见报道。本研究在总结淡水系统温室气体排放特征的基础上，整理当前主要监测方法（箱法、边界层模型法、微气象法、倒置漏斗法）的基本原理、通用模型与算法、适用条件以及优缺点等，评价不同方法在实际应用中的适应性；进一步分析不同方法观测偏差的主要影响因素，提出当前箱法与边界层模型法存在方案众多、缺乏统一规范等问题，为研究方法的优化提供科学支撑；同时，综述了不同方法的对比研究，大部分研究发现箱法估算结果高于边界层模型法，而微气象法与箱法、边界层模型法观测的结果的一致性仍存在争议；最后，本研究提出未来应重点关注淡水系统温室气体通量监测方法的偏差来源及潜在影响，建议开展更多相关的方法学研究，进一步优化相关的估算模型及参数，研发具有普适性的监测规范，为提高监测结果的精度提供支撑。
  • 营养状态指数在长江下游小型浅水湖泊富营养化水平评价中的局限及改进建议
    钱畅, 汪晓东, 罗芳, 许丹丹, 吴博文, 薛颖昊, 居学海, 温新利
    2023, 35(04): 1173-1184.
      可视化   收藏
    基于多个环境变量、以等权或者加权平均法获得的综合营养状态指数（Carlson指数：TSIc；修正后的Carlson指数：TSImc；综合营养状态指数：TLIc；湖库营养状态指数：EIc）得分是当前评价湖泊营养水平的主要依据，其值计算时先要获得基于单个环境变量的营养状态指数分值。若基于总氮（TN）、总磷（TP）和透明度（SD）等的单个理化指标与基于叶绿素a(Chl.a)的营养状态指数得分间存在显著差异，表明依据理化指标的评估结果低估或者高估湖泊的实际营养水平。长江下游分布大量的小型浅水富营养化湖泊，但基于理化指标的评估结果是否会误判湖泊的实际富营养化水平的研究很少。本研究以长江下游的14个浅水富营养化湖泊为对象，于2019 2020年按照季度采集水样并测定水环境因子，分析基于理化指标和基于Chl.a的各营养状态指数（TSI、TSIm、TLI和EI）得分间的差异。结果表明，基于SD的TSI、TSIm、TLI和EI的年均得分均显著高于基于Chl.a的相应营养状态指数的年均值；除TSI(TP)vs.TSI(Chl.a)外，基于TP与基于Chl.a的其他营养指数的年均得分间均有显著性差异；仅TLI(TN)与TLI(Chl.a)的年均得分间无显著性差异。这表明，除TSI(TP)和TLI(TN)外，基于理化指标与基于Chl.a的其他营养状态指数的评估结果间均不能相互匹配。针对基于理化指标的营养状态指数在长江下游小型湖泊富营养化水平评估中的问题，提出如下改进建议：1）依据lnSD-lnChl.a-lnTP间的回归关系重构了营养状态指数（TSIr、TSImr和TLIr）方程，结合基于单个理化指标与基于Chl.a的各指数得分间的匹配性、基于多个环境变量的综合营养状态指数TSIrc、TSImrc和TLIrc得分间的差异性及其与水体实测Chl.a浓度对应的营养状态指数赋分区间的一致性，建议在长江下游小型浅水湖泊的富营养化水平评估中使用TSImr和TLIr指数；2）以加权平均法计算综合营养状态指数TLIrc得分时，发现基于理化指标实测值的归一化相关权重（Wj1）与基于直接引用文献数据的相关权重（Wj2）的TLIrc得分间无显著差异。从简便性角度出发，建议直接以Wj2计算TLIrc指数得分。
  • 长江中游黄盖湖富营养化趋势分析及原因诊断
    王延军, 徐敏, 孟凡生, 薛浩, 梁朱明, 张家胜
    2023, 35(04): 1183-1193.
      可视化   收藏
    为评估黄盖湖富营养状况和变化趋势并诊断主要成因，以2015～2021年环境监测站点水质数据和2021年秋季的4次全湖加密监测数据为基础，采用综合营养状态指数（TLI（Σ））评价了黄盖湖富营养化程度及变化趋势，使用污染指数法评价了黄盖湖表层沉积物污染程度，基于沉积物与水体间氮磷的相关关系和入湖河流水质状况，初步推断了黄盖湖富营养化的主要原因。结果表明，2015 2021年黄盖湖TLI（Σ）依次为44.14、45.91、42.39、49.79、49.01、49.62和52.77，呈逐年升高的趋势，由中营养状态转变为轻度富营养状态，夏、秋季富营养化程度高于冬、春季；TLI(SD)、TLI(TN)和TLI(TP)贡献率分别为28%、18%和16%，营养盐浓度增加和透明度降低是黄盖湖水体富营养化的主要驱动因子。沉积物TP和TN平均含量分别为791和2691 mg/kg，为重度污染，有较高的释放风险。表层沉积物与表层水体之间TN相关性较弱，TP相关性较强，但受风速、水深等因素影响较大，湖面风速较高时浅水区域表层沉积物中P更容易释放至上覆水。入湖河流的外源输入以及风浪作用下沉积物再悬浮导致的营养盐浓度升高、透明度下降是近几年黄盖湖水体富营养化的主要驱动因子，建议通过河口湿地修复、水生植被修复等措施减缓黄盖湖水体富营养化趋势。
  • 上、下行效应对洱海浮游植物优势功能群的影响
    杨雅兰, 尹成杰, 公莉, 何万朝, 过龙根
    2023, 35(04): 1194-1204.
      可视化   收藏
    浮游动物牧食、水温及营养可利用性均可影响优势浮游植物功能群的转变，但这些驱动因素的交互作用尚不清楚。为了解云南高原湖泊——洱海浮游植物优势功能群的分布特征及其主要驱动因素，于2018年1月2020年12月进行月度采样，结合聚类分析、方差分析和冗余分析等，分析驱动浮游植物优势功能群转变的主要因素。结果表明，共鉴定浮游植物7门96属，划分为27个浮游植物功能群，其中优势功能群有15个。聚类分析结果表明，根据浮游植物功能群密度数据可将优势功能群转变过程分为3个由不同类型藻类主导的时期（S期、M期和P期），其中S期（为期18个月）以功能群S1和H1（代表藻为假鱼腥藻、浮丝藻和长孢藻等丝状蓝藻）为主，M期（为期10个月）以功能群M（微囊藻群体）为主，P期（为期8个月）以功能群P和M（脆杆藻和单个微囊藻等）为主。RDA分析及变差分解分析结果表明，卡尔森营养状态指数（TSI）（主要是总磷）是影响以丝状藻类为主的浮游植物功能群的主要驱动因素，TSI和水温是影响以微囊藻为主的浮游植物功能群的重要驱动因素。因此，在富营养化初期湖泊中，降低湖泊营养负荷是首要任务。同时可以考虑增加浮游动物丰度的策略，以增强浮游动物在削减丝状蓝藻或微囊藻生物量（下行效应）中的作用和重要性。
  • 巢湖湖滨带藻类水华期异味物质的空间分布规律及其影响因素
    马书占, 尤本胜, 姜磊, 吴越, 陈东强, 朱华, 古小治, 叶晔, 陈开宁
    2023, 35(04): 1203-1211.
      可视化   收藏
    为探究湖滨带藻类水华期水体异味物质的空间分布规律，2019年6—10月对巢湖湖滨带水体理化参数和异味物质进行月度调查，分析湖滨带水体异味物质的空间分布特征，并探讨影响其空间分布差异的主要因素。结果表明：巢湖湖滨带藻类水华期水体异味物质浓度在空间上总体表现为西北部湖区最高，南部湖区次之，东北部湖区和北部湖区最低的分布特征，藻类生物量高低及其分解是水体异味物质产生空间分布差异的主要原因。风向和风速间接影响了湖滨带水体异味物质的空间分布，其中北部湖区受风速和风向的影响最为明显，其次是南部湖区和东北部湖区，西北部湖区影响最小。此外，湖滨带植被通过影响该区域藻类水华堆积及消散过程加剧了水体中异味物质的富集。
  • 较高的代表性排放路径等级能提高噬藻体的感染力
    尚时雨, 程凯
    2023, 35(04): 1212-1221.
      可视化   收藏
    由于大气二氧化碳浓度升高和升温对噬藻体的感染力存在复杂的联合作用，本文在以下代表性排放路径（RCP）所对应的大气二氧化碳浓度和温度同步升高的条件下对席藻进行了10个月的培养：（1） 25℃+400 ppm(CK组)，（2）27.4℃+538 ppm(RCP4.5),(3)28.0℃+670 ppm(RCP6.0),(4)29.8℃+936 ppm(RCP8.5)，测定了席藻的生长曲线和噬藻体PP裂解席藻的感染力指标（包括吸附率、潜伏期、裂解周期、裂解率、释放量及席藻对紫外损伤噬藻体的光修复率）。结果表明，RCP4.5的影响不明显，随着RCP等级的进一步提高，席藻生长加速，噬藻体PP的潜伏期和裂解周期缩短、裂解率和释放量增加。特别是，RCP8.5比RCP6.0条件下的裂解周期更短、释放量更大。此外，各RCP等级下的吸附率没有显著差异，而光修复率却在RCP8.5条件下显著提高。结果说明，当大气二氧化碳浓度和温度的同步升高超过RCP4.5后，席藻的生长和噬藻体PP的感染力总体上均会增加，且不同指标的响应是不同步的，预示着：伴随全球气候变化的加剧，宿主藻生长的加速和藻类病毒感染力的增强是不同步的，并可能在特定条件下改变藻类病毒与其宿主藻的生态平衡。
  • 基于FAI-L方法的巢湖水域藻华提取方法研究
    徐良泉, 苏涛, 雷波, 王仁义, 刘欣蓓, 孟成, 邸俊楠
    2023, 35(04): 1222-1235.
      可视化   收藏
    近年来随着人类的活动日益加剧，水体富营养化问题已经严重威胁到湖泊生态安全。为了快速并准确地获取藻华爆发的范围，本文提出浮游藻类指数线性拟合模型（FAI linear fitting model, FAI-L）。在以往的研究中，NDVI(normalized difference vegetation index)已经广泛应用于藻华的识别中，且采用坡度计算获取NDVI阈值的方法也得到验证，相对于NDVI,FAI对环境条件的改变敏感度较低，且由于FAI增加了短红外波段，能够有效地降低部分大气和薄云的影响，对藻华的识别有较高的精度，但是FAI识别藻华的阈值如何确定的问题没有有效的解决办法。本文通过建立NDVI与FAI的线性拟合方程，利用NDVI阈值确定FAI阈值，能够有效地解决FAI阈值确定问题。通过Landsat8和Sentinel-2的提取结果显示：（1）FAI-L相对于NDVI提取结果在精度上有较大提升。采用该方法对于Landsat8影像的藻华提取精度为97.16%，相对于NDVI的提取精度（91.72%）提高了5.44%。（2）以Sentinel-2数据为基础探究FAI-L的适用性情况，结果显示对于高分辨率的遥感影像，FAI-L的提取精度达到97.10%，对高分辨率影像具有良好的适用性。（3）FAI-L可以很好地排除云层对藻华提取的干扰，且对藻华的边缘区域和较小的零星区域有更好的提取效果。通过FAI-L能够较好地获取巢湖水域藻华的空间分布情况，可以有效降低由于云层造成的误判现象，具有较高的精度和适用性，可为藻华提取光谱敏感指数的阈值确定提供新方法。
  • 黑藻（Hydrilla verticillata）生长和锚定的沉积物条件需求初步研究
    彭永相, 徐俊阳, 张熙如, 王瑞, 张萌, 曹特, 何亮, 葛刚
    2023, 35(04): 1234-1246.
      可视化   收藏
    恢复沉水植被是湖泊生态修复工程中的关键环节，明确沉水植物生长和锚定的环境条件是恢复沉水植被的重要前提。本研究以湖泊生态修复常用的沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）为例，结合文献分析、控制实验和野外调查3种方法研究了其生长和锚定的沉积物条件需求。结果表明，黑藻在沉积物有机质含量为0.16%～38.36%、密度为1.08～2.06g/cm3、含水率为19.80%～78.14%的范围内能正常生长，在沉积物有机质含量为0.64%～21.84%、密度为1.09～2.06 g/cm3、含水率为25.32%～72.06%的范围内适宜生长；在沉积物有机质含量为0.29%～18.30%、密度为1.16～2.06 g/cm3、含水率为19.80%～72.17%的范围内，黑藻植株能够稳定定植。本研究结果可为恢复黑藻提供初步的边界条件数据，也可为其它生态修复常用沉水植物的类似研究提供方法上的借鉴。
  • 重污染底泥对苦草（Vallisneria natans）和黑藻（Hydrilla verticillata）繁殖体萌发及幼苗生长的影响
    张淑娴, 李竹栖, 张浩坤, 李霞, 彭雪, 葛芳杰, 张璐, 吴振斌, 刘碧云
    2023, 35(04): 1247-1254.
      可视化   收藏
    为探究重污染底泥对沉水植物繁殖体萌发和幼苗生长影响，以苦草（Vallisneria natans）种子和黑藻（Hydrilla verticillata）冬芽为研究对象，以轻污染底泥为对照组，通过室内模拟实验研究了重污染底泥对两种繁殖体萌发和幼苗生长、生理特性的影响。实验结果表明，与轻污染底泥相比，重污染底泥对苦草种子萌发和幼苗生长无显著影响。黑藻冬芽萌发和幼苗地上部生物量在两组间没有显著差异，但重污染底泥组幼苗的地下部生物量显著高于轻污染底泥组，其地上部和地下部生物量比值由7.06±0.38下降至2.97±0.08。此外，苦草和黑藻幼苗受到重污染底泥胁迫表现出不同的生理响应。苦草幼苗叶片的类胡萝卜素含量显著减少，可溶性糖和蛋白含量分别降低11.56%、24.10%，根系活力也明显受到抑制，仅为（34.93±3.28） mg/（g·h）；黑藻幼苗生理响应与苦草略有不同，其叶片的叶绿素a、b含量显著增加，根系活力降低44.29%，可溶性糖和蛋白含量在轻污染组和重污染组之间无显著差异。由此可见，重污染底泥对苦草种子和黑藻冬芽的萌发影响不显著，但会明显影响幼苗的生长发育和生理特性，研究结果为底泥重污染的富营养化湖泊利用繁殖体恢复沉水植物提供一定的科学依据。
  • 蒙新高原岱海夏季叶绿素a浓度空间分布及影响因子
    孟爽, 姚亦鹏, 胡冰涛, 陈逸雪, 王立新, 刘玉虹
    2023, 35(04): 1255-1268.
      可视化   收藏
    基于2019年夏季（8月）对岱海水样的实测数据分析，通过运用克里金插值、相关性分析、多元线性逐步回归、主成分分析方法，探究了叶绿素a(Chl.a）的空间分布特征及其与水环境因子的相关关系，并讨论了相应的防治措施。研究显示：Chl.a空间分布呈现由岸边向湖心递减的趋势，总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH_3-N）、硝态氮（NO_3~--N）、正磷酸盐（PO_4~(3-)-P）空间分布特征与Chl.a空间分布特征相近，采样期内岱海湖局部区域水质状况已达到富营养状态；Chl.a与浊度（Turbidity）、TP、TN、悬浮物（SS）、pH、NO_3~--N、NH_3-N、PO_4~(3-)-P、蓝绿藻丰度（CYANO）呈极显著正相关，与溶解氧（DO）呈显著负相关，与电导率（Cond．）呈正相关、与氮磷比（TN/TP）呈负相关；各湖区Chl.a与环境因子相关关系不同，全湖逐步线性回归方程为Y_(Chl.a)=-21.42+8.658X_(pH)-0.865X_(DO)+0.779X_(NH3-N)+0.699X_(Turbidity)+0.502X_(CYANO)；岱海不同湖区因子对Chl.a浓度的影响存在差异，各湖区Chl.a与环境因子相关关系不同，通过岱海与我国其他湖泊Chl.a与环境因子的相关性关系对比分析，湖泊地理属性差异及营养物质输入浓度是影响Chl.a变化的重要因素；本研究岱海的TN/TP平均值为12.23，说明夏季岱海湖Chl.a变化为氮磷共同限制。
  • 富营养湖泊冰封期物理因子对初级生产力的驱动作用：以辽宁含章湖为例
    孟靖雅, 宋浩铭, 解飞, 张杰, 苏莹, 张议文, 李志军
    2023, 35(04): 1268-1278.
      可视化   收藏
    与非冰封期水体相比，冰封期湖泊初级生产力的研究较为薄弱，一方面在于完整冰封期的调查观测数据仍然较少，而完整的冰下初级生产力变化过程对于理解冰下生态系统对环境因子的响应至关重要，另一方面物理过程与冰下生态的联系仍然有待明确。本研究于2021 2022年冬季期间在大辽河口沿岸的含章湖开展野外调查，通过垂向归纳模型（vertically generalized production model,VGPM）计算了冰下初级生产力，分析了冰封期中初级生产力完整的变化过程，并探讨了冰封期初级生产力的关键物理驱动因素。结果表明：冰封期初级生产力呈现波动爬升的趋势，平均值为0.20 g C/（m2·d）；整个冰封期可以划分为3个时期，即结冰期、缓慢融冰期和快速融冰期，不同时期初级生产力的关键驱动因子不同，在结冰期水温是控制初级生产力的关键因素，在缓慢融冰期冰水界面光合有效辐射强度（photosynthetically active radiation,PAR）是控制初级生产力的关键因素，在快速融冰期水温和冰水界面PAR同时控制初级生产力。在结冰期冰下水体富营养化程度逐渐增加，在融冰期初级生产力随着升温和光照增强而迅速增加，因此需要对冰下水体中的生物活动及水质变化加强关注。
  • 太湖流域高度城镇化地区畅流活水多目标调度决策研究
    周宏, 石永杰, 刘俊, 欧淑芳, 施力铭
    2023, 35(04): 1279-1297.
      可视化   收藏
    随着城市化进程的加快，高污染负荷、弱水动力条件、强人工干预导致的平原河网地区河道水质恶化、生态衰退已成为制约城市高质量发展的瓶颈之一。结合太湖流域高度城镇化地区水文水动力特性，构建了水动力-水质耦合模型，模拟了不同情景下河网水动力与水质情况。统筹考虑水质改善、水动力提升、经济成本等多目标，建立了活水调度多目标决策体系，基于模糊层次分析法确定评价体系水质改善、水动力提升与经济成本指标层权重分别为0.390、0.345、0.265，为各指标层设计对应的要素层，并利用模糊综合评价法进行评价。结果表明，针对不同调度情景下水质改善、水动力提升及经济成本等多目标的决策，利用多目标调度决策方法可有效确定效果最佳的工程调度情形。太湖流域高度城镇化地区区域性控制工程对畅流活水效果的影响要远大于锡山区控制工程，运东大包围城市防洪工程调度模式对研究区活水效果的影响最大。比选出的最优活水方案实现的研究区活水效果为水质达标率82%，水质平均提升率31%，Ⅲ类水断面占比61%，平均流速0.10 m/s，较优流速占比39%，滞水率32%。相较于传统的单指标或多指标简单比较的决策方法，多目标调度决策方法更具有综合性、合理性，可为太湖流域等平原河网高度城镇化地区畅流活水及水环境综合治理提供技术支撑。
  • 近50a洱海水环境演变特征及其主要驱动因素
    高思佳, 侯泽英, 吴越, 储昭升
    2023, 35(04): 1296-1306.
      可视化   收藏
    基于1971 2020年近50年洱海湖区主要水质指标的监测数据，采用M-K检验和GAMs模型定量解析了洱海水质的年际变化趋势，采用多元回归法综合分析了洱海水环境演变的驱动因素。结果表明，近50年来，在流域发展与湖泊保护双轮驱动的作用下，洱海水质年际波动明显，主要水质指标浓度也呈现出多个显著变化的趋势过程。1980s初至1985年间水质指标浓度显著上升，主要与流域南部城镇化发展有关；1986 1980s末显著下降，与南部截污干渠（管）建设密切相关；1990s末至2003年间显著上升，主要与南部城镇工业发展、农业种植结构调整等重要发展策略有关；20042008年间显著下降，主要与中心城区截污治污、环洱海湖滨带修复等重要工程实施有关。在此期间洱海发生过两次较为严重的规模化藻华事件，1996年在水质优良的情况下洱海首次发生蓝藻水华，这与长期低水位运行、网箱养鱼和银鱼引种等导致湖泊生态系统严重受损密切相关；2003年在水质污染加重、生态系统尚未恢复情况下洱海再次发生蓝藻水华。2次藻华事件也改变了流域发展政策，对洱海的科学认识和保护治理力度不断加大，特别是2016年以来高强度的湖泊保护工作，促使洱海氨氮、总氮、总磷、透明度等主要指标均呈现向好的趋势。然而，值得注意的是，近10年洱海COD_(Mn)浓度仍在显著升高，且TLI(COD_(Mn))加权占比由1992年的6%增加至2020年的17%，说明COD_(Mn)对洱海富营养化的影响逐渐增加，这将是未来洱海保护工作重点关注的方向。
  • 2001—2018年滇池总磷出入湖通量变化与源汇效应
    吴东少, 曹敏, 段仲昭, 张远, 高伟
    2023, 35(04): 1306-1319.
      可视化   收藏
    磷的外源输入与底泥源汇变化是湖泊富营养化形成的重要原因，解析磷出入湖关键过程及其平衡变化对湖泊环境治理具有重要意义。本研究针对滇池外海出入湖磷通量变化问题，融合水文水质观测数据和HBV水文模型模拟数据，使用LOADEST负荷统计模型解析了2001 2018年滇池外海入湖河流、大气沉降和出湖河流的磷通量变化特征，评估了湖体总磷的源汇效应及其影响因素。结果表明：(1)2001 2018年滇池外海入湖磷通量年际间波动范围大，在118～700 t/a之间，多年平均入湖磷通量为280.61 t/a，其中河流平均输入251.97 t/a，大气沉降平均输入28.64 t/a，在研究的气象水文因子中，入湖磷通量主要影响因素是入湖流量和调水量，其次是降水；(2)滇池外海年均出湖总磷通量42.25 t/a，在8～84 t/a之间波动，出湖通量变化主要受入湖流量与调水量的影响，其次是气温；(3)在年和月的时间尺度上，滇池外海均表现为磷的环境汇，多年平均磷滞留量为238.36 t/a，但在部分年份（2009、2018年）逐日尺度上存在源效应。针对滇池外海常年表现磷的环境汇问题，调水工程对降低磷的滞留率有显著作用，但仍无法有效解决磷在湖泊中富集的问题。滇池外海持续的磷汇效应将增加湖泊未来水生态安全风险。
  • 澜沧江梯级筑坝下水体氮磷分布特征及其形成机制
    李晨辉, 闫兴成, 丁珏, 陈宇琛, 林育青, 陈求稳, 潘保柱
    2023, 35(04): 1320-1332.
      可视化   收藏
    水库建设改变了河流水文情势及物质迁移转化过程，从而影响水环境质量。为探究梯级筑坝影响下河流氮、磷的空间分布特征及其形成机制，以澜沧江为研究对象，于2016年和2021年分别开展了沿程水环境监测，对比分析水体中氮、磷及其形态浓度在水库建成前后的变化及沿程分布特征，探究氮、磷变化及其沿程分布的主控因子和影响机制。结果表明：由于河流建库蓄水淹没的土地释放大量土壤有机氮，新建水库段（2021年）水体总氮（TN）浓度相比于建库前（2016年）显著上升；由于建库后水流流速减缓而促进颗粒态磷沉降，水体总磷（TP）浓度显著下降。此外，河流建库蓄水后原自然河道的水环境特征改变且利于沉积物磷的释放，筑坝后水体磷酸盐（PO_4~(3-)-P）占生物可利用磷（Bio-P）的比例显著上升。受沿程土地利用的影响，从上游到下游水体TN浓度总体上逐渐升高，而水体TP浓度由于水库的截留效应逐渐降低。筑坝增加的水力停留时间为水库氮、磷转化提供了有利条件，主要表现为溶解性无机氮以硝态氮为主转变为以氨氮为主；同时，Bio-P中PO_4~(3-)-P的占比也有所上升。研究揭示了澜沧江梯级筑坝对水体氮、磷分布特征的影响及机制，研究结果可为澜沧江梯级水库建设下河流生态环境保护提供科学依据。
  • 基于水质荧光指纹法的湖泊污染溯源研究——以太湖流域滆湖为例
    巢波, 蔡永久, 徐宪根, 李明宝, 胡国仲
    2023, 35(04): 1330-1342.
      可视化   收藏
    随着社会经济和城市化进程的快速发展，湖泊水环境污染问题日益突出，加剧了湖泊原有功能的退化和丧失，因此污染治理成为了湖泊功能恢复和可持续发挥的必要条件，但如何实现污染精准溯源又是污染治理的重要前提。为此，本文以太湖流域滆湖为例，采用一种新兴技术——水质荧光指纹法开展湖泊污染溯源。于2021年累计采集滆湖周边70个农业、13个生活、3个企业排口的瞬时出水构建污染源荧光指纹库，连续12个月采集滆湖湖体8个样点水样分析水体荧光组分。通过平行因子分析共解析出4种污染源指纹和滆湖5种水体组分，经荧光相似度（塔克同余系数）分析进一步明确滆湖主要受到种植业面源、生活源和工业源的影响。此外，荧光强度与叶绿素a浓度和藻密度的强相关性表明藻类繁殖活动也会影响滆湖。从不同污染源对滆湖的时空影响特征来看，种植业面源主要在春、夏季影响西部、中部水域，生活源主要在夏、冬季影响西部、北部水域，工业源主要在特定月份（3 4月、10 12月）影响西部水域，藻类繁殖活动主要在夏季影响湖体。通过荧光组分与水质参数的时空相关性分析得到农业源和总磷、总氮，生活源和氨氮、有机物参数（BOD_5、COD_(Cr)、COD_(Mn)），藻类繁殖活动和Chl.a、藻密度，工业源和Cu、Zn分别呈现出强相关性，表明荧光指纹法在水质溯源方面也有一定潜力。研究结果既可为滆湖当地的环境管理部门提供有价值的污染源信息，也可为其他湖泊开展污染溯源工作提供技术参考。
  • 三峡库区土地利用对河流溶解性有机质的多时空尺度影响
    郑达燕, 刘睿, 张柳柳, 郑财贵, 张静
    2023, 35(04): 1343-1360.
      可视化   收藏
    三峡库区拥有目前世界上规模最大的水利枢纽工程，自投入使用以来，为长江流域提供了丰富的水源及电力，促进了经济的发展，但同时也对该区域的生态环境造成了严重的冲击。澎溪河流域作为三峡库区长江流域干流的典型回水区和消落带，是众多学者研究三峡库区生态环境变化的重点区域。为探究不同时空尺度下土地利用对河流溶解性有机质（DOM）的影响，以澎溪河流域为研究对象，基于紫外-可见光谱分析和三维荧光光谱矩阵-平行因子分析，结合河段缓冲区、河岸带缓冲区及子流域3种空间尺度的二级土地利用类型，解析了旱雨季水体DOM的组成及来源特征，并采用相关分析和冗余分析方法探讨了3种空间尺度下土地利用方式对旱雨季水体DOM的多时空尺度影响。结果表明：（1）旱季水体DOM荧光组分以陆源类腐殖质所占比例更大，雨季水体DOM荧光组分以富里酸贡献为主。（2）流域内陆源输入和内源产生对水体DOM丰度均有贡献，雨季较旱季水体DOM的陆源性更强，自生源特征较弱。（3）土地利用在雨季和子流域尺度下对水体DOM的影响更显著，其中，雨季子流域尺度下，土地利用指数对水体DOM参数的解释率为90.35%。（4）不同土地利用方式对水体DOM产生的影响不同，灌木林、滩地和香农多样性指数对水体DOM的解释率最大。旱季，高覆盖度草地、边界密度与溶解性有机碳等水体DOM参数呈正相关关系，雨季则相反。河岸带缓冲区和子流域尺度下，灌木林、有林地、河渠和滩地与其呈负相关关系，水库坑塘、斑块密度与其呈正相关关系，河段缓冲区则相反。该研究可为合理的土地规划提供基础数据，以期为三峡库区河流生态系统和水资源管理提供参考。
  • 沿江城市中小型闸控通江湖泊总磷变化特征及成因分析——以安庆市石塘湖为例
    任鹏, 范中亚, 杨忠勇, 朱士江, 王文才, 崔玉洁, 和玉芳
    2023, 35(04): 1359-1370.
      可视化   收藏
    长江中下游沿江城郊闸控湖泊普遍面临总磷浓度偏高的现象，解析其总磷时空变化特征及影响驱动机制成为精准治理与修复此类湖泊前亟待解决的关键性问题。本文基于安庆市沿江城郊中小型闸控湖泊——石塘湖实测气象降雨、水文、河湖水质等数据，采用多因子相关性分析、变异系数法和主成分分析的方法，研究各指标因子与湖泊总磷浓度时空变化的响应关系。结果表明：（1）湖泊水质呈现丰（5 8月）、平（3 4月和9 10月）、枯（11次年2月）水期聚类效果显著，但湖泊空间差异不明显；湖泊水质的季节性变化受总磷浓度变化控制，其他理化指标影响较弱。（2）高强度降雨和汛期闸站调度下的水动力变化决定污染物迁移速率，是导致湖泊总磷浓度在丰水期更容易受入湖河流输入影响而达到峰值的主要驱动因子。（3）高强度人类活动导致入湖河流季节性输入是石塘湖总磷上升的决定性因素，从单位土地利用类型产生单位总磷负荷来看，农业用地远大于城镇建设用地，林地和草地充当污染物进入湖泊的预前“汇”。因此，从治理策略和途径来看，可在控制外源输入的同时，适当调节闸站以减弱丰水期水动力强度，减少入湖河流总磷输入影响的同时，发挥湖泊营养盐的滞留净化能力。本文主要从人类活动导致的外源污染及闸站抽排调度角度分析沿江城郊闸控湖泊石塘湖总磷变化、影响因素及驱动机制，可以为此类城郊中小型沿江闸控型湖泊污染治理提供理论参考。
  • 鄱阳湖湿地中低滩典型植物群落的生物多样性及影响因子
    郭宇菲, 万荣荣, 龚磊强, 秦风约, 王经波, 王晓龙
    2023, 35(04): 1370-1379.
      可视化   收藏
    周期性水文节律是影响洪泛湖泊洲滩湿地植物群落物种组成与生物多样性的重要驱动力。本研究以鄱阳湖中低滩典型植物群落为研究对象，通过实地样方调查与统计方法分析植物群落的生物多样性格局及其关键环境因子。结果表明：鄱阳湖中低滩代表性群落分别是灰化薹草群落和虉草群落；植物群落的Shannon-Wiener多样性指数均值为1.5,Pielou均匀度指数均值为0.55，生物多样性与物种均匀度偏低。虉草群落的均匀度、多样性指数高于灰化薹草群落，但二者物种丰富度差异不明显。土壤铵态氮、总磷及土壤含水量和高程是影响植物群落结构与生物多样性的关键因子，其中灰化薹草的物种多样性与土壤铵态氮高度相关，而虉草的均匀度则与土壤总磷关系更密切。此外，鄱阳湖中低滩环境下，灰化薹草群落的均匀度随土壤总磷含量的升高呈现U型响应曲线，虉草则是倒U型，这表明，鄱阳湖中低滩环境下，灰化薹草群落和虉草群落生物多样性对单个、同一的环境因子存在不同的适应机制。
  • 基于生境-生物一体化视角的鄱阳湖草洲景观连通度研究
    张成, 陈文波
    2023, 35(04): 1380-1396.
      可视化   收藏
    分析景观连通度动态变化特征是研究景观生态过程的重要途径，也是维持区域生物多样性的重要手段。本文以鄱阳湖草洲为研究对象，立足于影响景观连通度的生境（水位变化）与生物（物种扩散）一体化视角，在识别不同水位梯度下草洲生境范围和斑块组成的基础上，利用景观格局指数分析不同水位梯度下草洲景观结构连通度的变化特征，通过基于图论的景观连通度方法对草洲景观功能连通度分别进行不同水位梯度和不同扩散距离下的情景模拟，并剖析景观结构连通度与功能连通度的相关关系。结果表明：（1）鄱阳湖草洲呈现“水落滩出、水进草退”的景观特征，草洲生境同时面临水体的淹没效应和分割效应。随着水位的增加，草洲分布范围不断缩小，大斑块破碎与小斑块消失并存。（2）从水位变化过程来看，随着水位的增加，草洲斑块的面积不断萎缩、形状趋于简单、密度减小、破碎化程度加剧，草洲景观结构连通度下降。此外，随着水位的增加，草洲斑块在生态功能上的链接数减少、难以连接的独立组分增加、连接的可能性降低，草洲景观功能连通度降低。（3）从物种扩散过程来看，物种扩散距离对草洲景观功能连通度具有绝对正向作用，随着扩散距离的增加，草洲景观功能连通度显著增大。（4）相关性分析结果显示，表征功能连通度水平的Flux指数（F）与表征结构连通度水平的斑块密度（PD）、边缘密度（ED）呈现显著的正相关关系；可能连接度指数（PC）与最大斑块指数（LPI）和凝聚度（COHESION）的正相关性最显著，而与周长面积分维数（PAFRAC）呈负相关；链接数（NL）与LPI、ED、COHESION呈负相关，且相关系数随着物种扩散距离的增大而增大。研究结果可为鄱阳湖草洲生境的保护和管理提供科学参考。
  • 近三十年保安湖大型底栖动物群落结构演变及其构建机制
    刘洋, 李正飞, 鲍少攀, 葛奕豪, 刘振元, 谢志才, 张君倩
    2023, 35(04): 1397-1412.
      可视化   收藏
    保安湖是江汉湖群的一个典型浅水湖泊。近几十年来，随着经济的快速发展，保安湖面临多重人类压力影响，富营养化问题日趋严重。历史上曾开展过数次的保安湖底栖动物调查，但有关群落结构的长期变化及其驱动机制改变的认知仍为空白。本研究基于30余年（1986 2019）的多次调查数据，探索保安湖底栖动物的群落演变规律及其群落构建机制。研究共记录保安湖底栖动物5门10纲25目49科110属170种（历史记录154种，现场调查51种）。总物种数由1992年的107种降为2019年的51种；平均密度由1992年的433 ind．/m2增加到2019年的2177.6 ind．/m2；平均生物量由2001年的160.6 g/m2降低为2019年的26.7 g/m2。优势种在1987年有寡毛类、水生昆虫和软体动物多个类群，其后逐步演变为现阶段少数几种耐污的寡毛类和摇蚊类，如霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、中国长足摇蚊（Tanypus chinensis）、红裸须摇蚊（Propsilocerus akamusi）等，而多年生大型软体动物衰退明显。PERMANOVA和SIMPER分析结果表明，2001和2019年底栖动物群落结构差异显著，不同时期特征种差异较大。近20年间，底栖动物群落构建机制发生变化，主要驱动力由环境过滤（2001年）转变为中性过程（质量效应）（2019年）。现阶段（2019年），不同季节的群落结构存在一定差异，春冬两季的物种数、密度以及生物量均大于夏秋两季，但不同季节的特征种相似。同时，群落构建的关键因子及驱动机制在不同季节间也存在一定差异，除秋季外，其他季节的空间因子解释率均大于环境因子解释率。
  • 基于遥感时空融合的鄱阳湖洪泛湿地植物群落动态变化特征
    蔺亚玲, 李相虎, 谭志强, 宋炎炎, 徐铖宇
    2023, 35(04): 1408-1423.
      可视化   收藏
    湿地植物群落结构及其动态变化特征是反映湿地生态系统健康状况的重要指标，对预测湿地生态系统演变方向和生态恢复至关重要。本文基于融合Landsat和MODIS数据获得的30 m、8 d分辨率的NDVI数据集，结合物候特征构建决策树分类方法，解译了2000 2020年鄱阳湖洪泛湿地植被空间分布格局，分析不同植物群落时空动态特征及转移变化过程。结果表明：遥感时空融合为鄱阳湖湿地植被精细化分类提供了良好的数据基础，基于物候特征的决策树分类方法将研究区解译为水体、泥滩、浮叶植物群落、蓼子草（Polygonum hydropiper）-虉草（Phalaris arundinacea）群落、苔草（Carex cinerascens）群落、芦荻（Phragmites australis-Triarrhena lutarioriparia）群落、蒌蒿（Artemisia selengensis）群落和林地8种景观，总体分类精度达89.36%。从全湖范围来看，湿地植被总面积虽有波动，但整体呈显著增加趋势，其中蓼子草-虉草群落的增加最为明显，而分布最广的苔草群落先增加后有微弱减小，次优势种的芦荻群落面积在300～500 km2之间波动；从不同区域的对比来看，苔草群落在北部和东部湖区的变化趋势较明显，而次优势种的分布存在空间差异，北部和东部湖区主要为蓼子草-虉草群落，南部湖区以芦荻群落为主。此外，在2000 2020年间，鄱阳湖湿地景观演变趋势呈现出从水体→泥滩→低滩地植被（苔草群落、蓼子草-虉草群落）到苔草群落与芦荻群落相互转化的过渡性特征，整体表现出高滩地的芦苇、南荻等植被向低滩地扩张，而低滩地的苔草、虉草、蓼子草等向湖心扩张的态势。
  • 基于环境DNA宏条形码技术的赣江下游（南昌段）鱼类多样性
    周春花, 王蓉蓉, 王生, 郭婷, 欧阳珊, 吴小平
    2023, 35(04): 1423-1440.
      可视化   收藏
    随着人类活动对自然生态系统的负面影响不断加剧，无创性生物多样性评估变得越来越重要。本研究旨在利用环境DNA宏条形码技术研究赣江下游南昌段鱼类多样性，并从不同季节（春、夏、秋、冬）、不同水层（上层、中层和下层）和不同取样位置（近岸和离岸）比较鱼类环境DNA信息的物种组成和多样性。结果表明：利用环境DNA宏条形码技术在赣江下游南昌段检测到鱼类114种，其中83种为历史记录种。不同季节的鱼类环境DNA信息的多样性和组成显示出极显著差异。上层水检测到的鱼类物种数分别显著多于中层水和下层水，且中层水和下层水检测到的鱼类在上层水中绝大多数都被检测到。上层水、中层水和下层水的鱼类环境DNA信息的多样性和组成不具有显著性差异。近岸检测到鱼类物种数多于离岸的，鱼类多样性指数无显著性差异，但群落结构具有显著性差异。RDA分析表明，赣江下游鱼类环境DNA受温度和pH的影响较大。本研究能够为基于环境DNA宏条形码的赣江鱼类资源的调查提供基线数据，并对后续赣江鱼类资源环境DNA宏条形码监测实施不同目的的采样策略提供依据；可为使用环境DNA宏条形码技术研究流水系统鱼类多样性提供技术参考，为环境DNA宏条形码技术应用的标准化流程提供依据。
  • 大型浅水湖泊中浮游细菌群落的空间格局及其驱动机制——以太湖为例
    白承荣, 蔡舰, 汤祥明, 高光, 邵克强, 胡洋, 于传宁, 刘京涛, 夏江宝, 孙景宽
    2023, 35(04): 1433-1442.
      可视化   收藏
    浮游细菌在驱动湖泊物质循环、指示湖泊水环境质量等方面发挥重要作用，探明其在湖泊中的空间分布格局及其驱动机制，是揭示湖泊物质循环过程及水环境状况的关键。浅水湖泊具有水动力扰动强烈的生境特点，其中的浮游细菌群落空间格局的形成机制尚未明晰。本研究以大型浅水湖泊——太湖为研究对象，通过对全湖开展系统的野外调查，结合高通量测序技术、多元统计分析方法及生态学模型构建，系统探明太湖浮游细菌的空间分布格局，并揭示格局形成的驱动机制。结果显示：（1）太湖西北部湖区（藻型湖区）与东南部湖区（草型湖区）之间浮游细菌群落结构存在显著差异，而这两个区域内各湖区间及湖心区与周边湖区间之间的浮游细菌群落结构差异不显著，太湖浮游细菌群落结构整体上呈现较弱的距离衰减规律；（2）太湖草、藻型湖区及湖心区中浮游细菌群落结构分别与叶绿素a、透明度及总悬浮物显著相关，总体上环境变量对太湖浮游细菌群落空间格局的相对贡献率大于空间变量；（3）尽管确定性过程中的异质化选择、随机过程中的非主导性过程以及扩散限制对太湖浮游细菌空间格局的形成均产生重要影响，但总体上随机过程对格局形成的相对贡献更大；（4）太湖无序风场驱动的水力混合作用导致各湖区间浮游细菌群落的随机扩散，是导致随机过程主导其中浮游细菌空间格局形成的主要原因。本研究揭示了太湖浮游细菌群落的空间格局及其驱动机制，有利于丰富对水域微生物生物地理学及水域微生物生态学理论的认识。
  • 基于环境DNA宏条形码技术的水体无脊椎动物多样性研究：以广州海珠湖为例
    唐诗琴, 王庆, 刘璐, 杨宇峰
    2023, 35(04): 1443-1461.
      可视化   收藏
    于2021年1月，利用环境DNA宏条形码（eDNA）技术，对广州海珠国家湿地公园海珠湖的水体和沉积物进行无脊椎动物多样性和群落结构调查，并比较了eDNA和传统形态学鉴定对浮游动物的检出能力。结果表明：eDNA检出海珠湖无脊椎动物9门16纲34目71科93属137个可操作分类单元（OTUs）；其中，水采样品中共检出9门50属68个OTUs，网采样品中共检出6门27属35个OTUs，沉积物休眠卵样品中共检出9门70属103个OTUs。水采和网采样品中，主要的无脊椎动物均为轮虫动物门和节肢动物门；沉积物中主要的无脊椎动物为环节动物门和节肢动物门。沉积物休眠卵OTU丰富度最高，水采样品的OTU丰富度高于网采样品。比较浮游动物的形态鉴定和eDNA鉴定，发现后者在属水平上能鉴定出更多的种类；形态学鉴定的桡足类（100%）和多数轮虫（58.82%）可被eDNA注释出，而eDNA注释出的多数桡足类（71.43%）和轮虫（58.82%）在形态学鉴定中未发现；eDNA未注释出枝角类。结果表明，eDNA在无脊椎动物调查中具有较高的应用潜力，与传统形态学鉴定组合应用能更全面地了解无脊椎动物的种类和水生生物多样性。
  • 鄱阳湖拟建水利枢纽工程对洪泛区地下水动力的影响及其生态意义
    曹思佳, 李云良, 姚静, 李宁宁, 赵贵章, 李志萍
    2023, 35(04): 1457-1469.
      可视化   收藏
    洪泛湿地是位于水生系统和陆生系统之间的过渡带，在河流和陆地之间的水文生态方面起着纽带作用，受气候变化和人类活动的叠加影响，其水文过程改变很大程度上影响了湿地生态系统循环、结构和功能的稳定。本文以鄱阳湖洪泛区湿地为研究区，应用湖泊水动力和洪泛区地下水数值模型，评估鄱阳湖拟建水利枢纽工程对洪泛区地下水系统的影响。模拟结果表明，拟建水利枢纽工程将会遵循调度方案使得湖泊水位明显提高，但同时导致洪泛区地下水位的整体抬升，且东部主湖区附近的地下水位受到的影响（约1～3 m）要明显强于洪泛区其它区域（约小于1 m）。地下水位的变化同时导致不同典型时期洪泛区地下水流速的减小及地下水流向的改变，表现为枢纽建设后地下水流向的逆转和流速基本小于0.1 m/d。鄱阳湖涨水-丰水期总体为湖水补给洪泛区地下水模式，枯水-退水期主要为地下水补给湖水模式，但水利枢纽可能导致洪泛区地下水系统水均衡状态发生转变，影响了地下水系统的补给和排泄状态，最终形成了长期稳定的湖泊补给地下水的作用模式。从地下水-生态系统响应变化的角度分析，拟建水利枢纽建设引起的地下水位上升，可能会给湿地生物地球化学元素的迁移转化、植被群落的演变与退化等带来潜在风险。本文研究结果可为枢纽建设背景下的湿地水资源评价、生态系统修复与保护等提供科学依据。
  • 流域蒸散耗水率对气候和下垫面变异响应关系的稳定性研究
    缪贝儿, 刘智勇, 陈兴荣, 陈晓宏, 林凯荣, 涂新军
    2023, 35(04): 1470-1482.
      可视化   收藏
    气候条件的变异和流域下垫面特征的改变是影响流域蒸散耗水的重要因素。本文聚焦于1900 2008年间全球83个典型流域数据，基于Budyko水热耦合平衡方程，探究100多年间不同条件下流域蒸散耗水率（AET/P）对气候和下垫面特征变异响应关系的稳定性。结果表明：(1)从长时间尺度看，大部分流域蒸散耗水率与气候干燥指数（PET/P）和流域特征参数（n值）变异的响应关系呈现较强的时间稳定性。从短时间尺度而言，半湿润流域内蒸散耗水率对干燥指数的响应系数?（AET/P）/?（PET/P）在20世纪内持续降低。不同气候条件下蒸散耗水率对流域特征参数的响应系数?（AET/P）/?（n）的变化差异显著。分不同下垫面特征来看，低n值（n<2）流域内AET/P对n值的变化更为敏感；(2)气候条件（PET/P）是大多数湿润区内蒸散耗水率的主导因素，在干旱与半干旱流域内，下垫面特征参数（n值）对AET/P贡献最大。在湿润区内，PET/P对AET/P的贡献程度随时间小幅提升；半湿润区内PET/P对AET/P的贡献度呈下降趋势。在低n值（n<2；流域持水能力较弱）流域内，n值对AET/P的贡献更多。在高n值（n>2；流域持水能力较强）流域内，PET/P是蒸散耗水主导因素，且时间演变趋势较为稳定。基于2个变量对蒸散耗水率的相对贡献率，将83个典型流域划分为下垫面主导区、气候-下垫面共同作用区、气候主导区；(3)蒸散敏感性及其相关变量在1910 1920、1920 1930、1930 1940、2000 2008年等时间节点出现较明显的变异。
  • 大渡河猴子岩水库入库洪水过程预报-实时校正-概率预报集成
    李彬权, 朱畅畅, 梁忠民, 陈云瑶, 蒋晓蕾, 张涛涛
    2023, 35(04): 1481-1490.
      可视化   收藏
    与传统确定性预报相比，洪水概率预报能够为防洪调度决策提供更为丰富的信息。以大渡河猴子岩水库以上流域为研究区，建立新安江次洪模型，并采用动态系统响应曲线进行实时洪水预报校正。在确定性预报校正基础上，建立基于水文不确定性处理器（HUP）的次洪概率预报模型，定量分析预报不确定性，实现入库洪水概率预报。结果表明：(1)利用猴子岩流域2009 2019年水文气象资料，建立的新安江次洪模型整体精度较高，率定期和验证期的洪量和洪峰相对误差均在±20%以内，平均确定性系数分别为0.69和0.72；经动态系统响应曲线校正后，洪峰和洪量误差均有降低，率定期和验证期的确定性系数分别提高0.13和0.09。(2)以2020年3场洪水未来48 h预报降雨为输入，新安江模型预报精度不高，且随着预见期增长而降低，但经动态系统响应曲线校正后，整体预报精度有所提高，洪量相对误差减小幅度超50%，确定性系数提高幅度超60%。(3)HUP次洪概率预报模型提供的分布函数中位数Q50的预报精度在一定程度上优于校正后的确定性预报；提供的90%置信区间覆盖率均在90%左右，离散度均在0.40以下，能以相对较窄的区间覆盖大部分实测值，具有较高的可靠度。
  • 查干湖冰封期光谱特征及影响因素
    石晓光, 杨倩, 周超, 纪文政, 陶锋, 李维邦, 赵瑞雪, 林楠
    2023, 35(04): 1491-1501.
      可视化   收藏
    湖冰光谱特征是湖冰遥感反演的物理基础，是研究湖冰光学特性和空间分布的理论依据。本文以查干湖为例，使用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪采集冰封期不同类型湖冰、积雪和水体光谱，利用Savitzky-Golay滤波法和包络线去除法分析白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱特征，探索气泡对湖冰反射光谱特征的影响。积雪和雪冰、白冰和灰冰、黑冰和水体的反射特征随着波长的变化特征基本一致，冰的反射率介于积雪和水体之间，其中白冰的反射率高于灰冰和黑冰，在包络线去除结果中，黑冰和水体在440 nm吸收谷处的吸收面积为5.184和10.878、吸收深度为0.052和0.106，雪、雪冰、白冰、灰冰在800和1030 nm吸收谷处的吸收面积和吸收深度的变化表现为雪<雪冰<灰冰<白冰。气泡是影响湖冰光谱特征的重要因素，气泡使白冰反射率减小和黑冰反射率增大，并且气泡使得白冰在800/1030nm和黑冰在440 nm处的吸收面积和吸收深度减小，其中气泡大小和疏密程度的不同会导致湖冰反射率的影响程度存在差异。同时，本文选取时间同步的Landsat 8 OLI遥感影像，在完成辐射校正、大气校正和Fmask去云处理后，根据实测光谱特性差异选取敏感波段和最佳遥感指数实现湖冰遥感分类。结果显示，红波段和近红外波段是湖冰遥感分类的最佳波段，结合光谱特征、波段运算和阈值法能有效区分积雪、湖冰和水体。