湖面亮溫對巢湖水華影響的遙感監測分析
摘要:利用2002~2007年NOAA氣象衛星搭載的先進甚高光譜分辨率輻射計(NOAA/AVHRR)資料,對巢湖藍藻水華發生頻次和湖面亮溫的時空分布規律進行統計分析,得到巢湖水體表面亮溫的時空分布規律,并探討其與氣溫、降水等氣象因子以及水華之間的關系和可能存在的機制。從結果來看,湖面亮溫與水華發生頻次的空間分布規律相近,而在時間分布上存在著較大的差別。一方面,空間分布的相似性表明,湖面亮溫高的區域容易發生水華現象;另一方面,時間分布的不一致性表明還有其它的因素會影響水華的發生。通過討論,得出以下結論:1以5月為分界線,巢湖水華總體上可以分為春季和夏季兩大暴發期,春季藻類在較低的水溫條件下就能生長繁殖,并暴發水華,但難以形成較大的規模。2受降水量增加的影響,在氣溫達到最高值的7月不僅湖面亮溫所有降低,而且水華發生頻次也有所減少。
關鍵詞:巢湖水華,NOAA/AVHRR,湖面亮溫,降水,氣溫
衛星遙感是一種具有快速、大范圍、周期性等特點的探測手段,在湖泊水質監測方面具有常規監測不可比擬的優越性,利用衛星遙感資料能夠開展湖泊水華的有效監測。目前國內開展的湖泊水華監測中,主要針對太湖和巢湖兩大湖泊來開展。不僅利用高分辨率的資源衛星來監測水華,而且還以空間分辨率較低的極軌氣象衛星數據為信息源來開展的研究工作。
巢湖是我國五大淡水湖之一,地處南北氣候過渡帶,位于長江與淮河之間,毗鄰安徽省省會城市——合肥。隨著巢湖流域內城市社會與經濟的不斷發展,大量的工業廢水、農田徑流和生活污水排入巢湖,使得水體富營養化,從而導致水華的頻繁發生。巢湖水華已經成為沿湖地區一大緊迫的環境問題。
水體富營養化是一個緩慢的累積過程發生,不同區域富營養化所需的必要條件基本上是相同的,最主要影響因素可以歸納為:相對比較充足的營養鹽(總磷、總氮等)和適宜的外部條件(氣溫、光照、水文、氣象等)。充足的營養鹽是藻類滋長的必備條件,合適的水溫和光照則是水藻大量繁殖的前提,而大量的降水則對水華有抑制作用。此外,適當的水體擾動能夠增加藻細胞與水體的接觸,提高藻類對外源性磷的吸收速率,促進水藻的生長。王得玉等研究還表明,24-30℃的水體溫度是藍藻暴發的必要條件;水溫>30℃則對藍藻的生長有明顯的抑制作用。
對于巢湖而言,雖然氣溫和日照是與水華發生關系較為密切的兩個氣象因子,并認為氣溫對水華的影響有一定的滯后效應(氣溫最大值出現在7月,而水華發生最為頻繁的時段是在8月)。但是,尚無研究來確定水溫與水華間的關系。為此,利用多年衛星遙感資料,對巢湖水體表面亮溫進行統計分析,得到巢湖水體表面亮溫的時空分布規律,并探討其與氣溫、降水等氣象因子以及水華之間的關系和可能存在的機制。

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