气候变暖和富营养化叠加对深水湖库热力及溶解氧分层的影响机制
批准号:
41771514
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张运林
依托单位:
学科分类:
污染物环境行为与效应
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
邓建明、李化炳、周永强、姚晓龙、张毅博、彭凯
中文摘要
湖库热力和溶解氧分层是湖库生态系统中最基本的物理过程,对有机物分解、底部厌氧环境形成、营养盐循环、浮游生物的新陈代谢及初级生产过程起着至关重要的作用。本项目针对气候变暖和富营养化对湖库热力和溶解氧分层的叠加效应,以深水湖库抚仙湖和千岛湖为研究区域,通过水温、水下光辐射、溶解氧高频和逐月垂直剖面观测,获得温跃层和氧跃层深度、厚度、强度和热稳定性等湖库热力和溶解氧分层参数时空变化特征;构建湖库面积、水深等地形参数,气温、透明度、漫射衰减系数等光热参数与湖库热力和溶氧分层参数间耦合关系;基于长期气象观测和水温定位观测数据分析抚仙湖和千岛湖地区气候变暖特征,通过透明度和富营养化指数长期定位观测和遥感监测评价其富营养化长期变化趋势,评估长期增温和富营养化对典型湖库热力和溶解氧分层强化的贡献份额,揭示气候变暖和富营养化对湖库热力和溶解氧分层的作用机制,服务于全球变暖背景下湖库水质管理和富营养化治理。
英文摘要
Thermal and dissolved oxygen stratification is the fundamental physical process of lake and reservoir ecosystem, which is closely related to topography, optical properties, eutrophication and global climate warming. Meanwhile, thermal and dissolved oxygen stratification plays a vital role in organic matter decomposition, bottom anaerobic environment, nutrients cycle, plankton metabolism, primary production process. This project is aimed to study the superposition effect of climate warming and eutrophication on the thermal and dissolved oxygen stratification in typical deep lake (Lake Fuxianhu) and reservoir (Lake Qiandaohu). Based on the monthly and high-frequency vertical profile measurements of water temperature, underwater irradiance, dissolved oxygen, turbidity etc, this project will present the daily, monthly, seasonal and spatial variations of thermocline and oxycline depth, thickness, strength and Schmidt stability in the typical lake reservoir. The coupling correlations between lake and reservoir area, water depth, air temperature, transparency, diffuse attenuation coefficient and thermocline and oxycline depth, thickness, strength, Schmidt stability will be developed. Climate warming and eutrophication trend will be elucidate based on the long-term meteorological and hydrological observation from 1950s and remote sensing monitoring of transparency and trophic state index from 1980s using Landsat and MODIS data. The effects of climate warming and eutrophication on the thermal and dissolved oxygen stratification will be clarified based on the coupling correlations and long-term trend of climate warming and eutrophication. This project will reveal the driving mechanism of climate warming and eutrophication on the increase of thermal and dissolved oxygen stratification, which will serve water quality and eutrophication management of lakes and reservoirs under the background of global warming.
湖库热力和溶解氧分层是湖库生态系统中最基本的物理过程,对有机物分解、底部厌氧环境形成、营养盐循环、浮游生物的新陈代谢及初级生产过程起着至关重要的作用。基于在抚仙湖和千岛湖开展的长期定位观测、短期高频监测,结合长期气象数据,发现抚仙湖和千岛湖过去50年均经历了明显的湖泊增温过程,与此同时过去30年也表现出营养盐和藻类生物量增加,存在从贫营养往贫中营养发展态势;气候变暖和透明度下降均加剧了湖泊热力和溶氧分层,2016年极端高温年造成千岛湖2016-2017年冬季也存在弱分层,底部出现缺氧甚至厌氧状态;流域强降水等水文过程会显著改变湖泊热力和溶氧分层,但暴雨结束后湖泊又会快速形成热力与溶氧分层,预估未来强降雨事件的增加可部分缓解气候变暖导致分层强化带来的水体缺氧效应。综合起来考虑,气候变暖和透明度降低会持续强化湖泊热力和溶氧分层,造成底部缺氧,对生态系统产生不利影响。
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Response of dissolved organic matter optical properties to net inflow runoff in a large fluvial plain lake and the connecting channels
大型河流平原湖泊及其连接河道溶解有机物光学特性对净流入径流的响应
DOI:
10.1016/j.scitotenv.2018.05.180
发表时间:
2018
期刊:
Science of the Total Environment
影响因子:
9.8
作者:
[Zhou Yongqiang, Yao Xiaolong, Zhang Yunlin, Zhang Yibo, Shi Kun, Tang Xiangming, Qin Boqiang, Podgorski David C., Brookes Justin D., Jeppesen Erik]
通讯作者:
Jeppesen Erik
Spatial Variations of Subsurface Chlorophyll Maxima During Thermal Stratification in a Large, Deep Subtropical Reservoir
大型深亚热带水库热分层过程中地下叶绿素最大值的空间变化
DOI:
10.1029/2019jg005480
发表时间:
2020-01
期刊:
Journal of Geophysical Research-Biogeosciences
影响因子:
3.7
作者:
[Liu Miao, Zhang Yunlin, Shi Kun, Melack John, Zhang Yibo, Zhou Yongqiang, Zhu Mengyuan, Zhu Guangwei, Wu Zhixu, Liu Mingliang]
通讯作者:
Liu Mingliang
Inherent Optical Properties in Lake Taihu Derived from VIIRS Satellite Observations
VIIRS 卫星观测得出的太湖固有光学特性
DOI:
10.3390/rs11121426
发表时间:
2019
期刊:
Remote Sensing
影响因子:
5
作者:
[Shi Wei, Wang Menghua, Zhang Yunlin]
通讯作者:
Zhang Yunlin
High-resolution temporal detection of cyanobacterial blooms in a deep and oligotrophic lake by high-frequency buoy data
利用高频浮标数据对深部贫营养湖中的蓝藻水华进行高分辨率时间检测
DOI:
10.1016/j.envres.2021.111848
发表时间:
2022
期刊:
Environmental Research
影响因子:
8.3
作者:
[Zhang M., Zhang Y., Deng J., Liu M., Zhou Y., Zhang Y., Shi K., Jiang C.]
通讯作者:
Jiang C.
DOI:
10.18307/2020.0602
发表时间:
2020
期刊:
湖泊科学
影响因子:
--
作者:
[张运林, 朱广伟, 秦伯强, 周永强, 施坤]
通讯作者:
施坤
共 20 条
典型湖区有色可溶性有机物来源、组成和转化的过程与机制
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批准号:41930760
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项目类别:重点项目
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资助金额:302.0万元
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批准年份:2019
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负责人:张运林
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依托单位:
富营养化浅水湖泊浮游植物初级生产力生物光学模型及遥感估算
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批准号:41271355
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2012
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负责人:张运林
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依托单位:
基于光谱吸收、三维荧光、碳同位素研究太湖CDOM组成特征及来源
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批准号:40971252
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2009
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负责人:张运林
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依托单位:
云南高原湖泊UV-B辐射衰减机理及对浮游植物生长的影响研究
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批准号:40601099
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2006
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负责人:张运林
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依托单位:
国内基金
海外基金