• 發布時間:2020-02-10 11:40 原文鏈接: 我國學者揭示千島湖垂向葉綠素最大值分布位置

      深水湖庫往往存在垂向熱力分層,決定了溶氧和營養鹽等化學因子以及浮游植物和浮游動物等生物因子垂直分層和混合交換,進而深刻影響湖庫生態系統結構和功能。在全球變化背景下,氣溫升高和富營養化加劇對湖庫熱力分層的作用機制及其生態環境效應研究成為當前國際湖沼學研究的熱點問題。而目前國內外對熱力分層的研究多基于逐月或逐年的觀測結果,缺乏熱力分層過程及其環境效應的細節刻畫。

      在國家自然科學基金與中國科學院前沿重點項目的資助下,張運林研究小組博士生劉淼等利用高頻浮標對千島湖的水溫和溶解氧進行了逐時觀測,探究了水體熱力分層的季節變化過程和驅動因素,揭示了深水湖庫的垂向葉綠素最大值分布位置和影響機制。

    圖1 千島湖高頻浮標站觀測得到的水溫和溶解氧分層季節變化

      千島湖湖泊熱力分層周期可分為三個階段:形成期、穩定期和消退期。其中在形成期,溫躍層下界是決定溫躍層厚度的主要參數;在消退期,溫躍層上界是決定溫躍層厚度的主要參數;在整個分層過程中,溫躍層強度和厚度與熱穩定性均有顯著的相關性。同時,熱力分層顯著影響缺氧或厭氧水體的范圍和程度,極端增溫引發的冬季水體的不完全混合將導致次年春季底層水體形成明顯缺氧環境。

      千島湖熱力分層期間垂向葉綠素熒光最大值出現在次表層(SCM),其垂向分布深度、幅度和厚度均表現出顯著的空間差異性。水體透明度、表層混合程度和營養鹽濃度是影響SCM的關鍵因子。同時,SCM與水柱葉綠素濃度呈現極其顯著的相關性,并明顯高于與表層水體葉綠素濃度的相關性,反映SCM比表層葉綠素濃度更適合作為深水湖庫水柱浮游植物生物量估算的有效參數。

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    圖2. 千島湖SCM參數空間分布圖

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    圖3. 千島湖SCM與水柱葉綠素總量的關系圖

      相關研究結果發表在地學和環境領域主流刊物Journal of Geophysical Research-Biogeosciences和Science of the Total Environment上。


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