Jason-2卫星测高数据在陆地水域水位变化监测中的应用——以南洞庭湖为例

论文在对Jason-2/OSTM GDRs数据特点、湖泊水位计算原理、测高数据编辑与处理过程进行详细阐述的基础上,以地处长江中游的南洞庭湖区为监测实例,对Jason-2卫星测高数据在陆地水域水位变化监测中的应用进行了试验研究。在同监测点距离最近的地面水文站实测水位的对比来看,二者监测结果间存在显著的线性相关关系,相关系数达0.974。表明基于Jason-2/OSTM GDR数据的水位监测结果具有较高的可信度,在陆地水域水位变化卫星监测中具有一定的现实可行性,从而为我国陆地水域水位变化监测提供了一种新的有效技术手段。     

洞庭湖水质及富营养状态评价

根据2009年洞庭湖水质监测数据,参照GB3838-2002中Ⅲ类水质标准,采用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养指数法对洞庭湖水质及富营养状况进行评价。单因子法结果表明,在总氮、总磷不参与评价的情况下,2009年洞庭湖湖体水质整体为优;湖水中总氮、总磷污染严重,监测断面总磷浓度均劣于Ⅲ类水质要求。综合营养指数评价结果表明,洞庭湖水质处于中营养和轻度富营养水平;综合污染指数评价进一步表明,洞庭湖湖体水质劣于入湖口水质,入湖口水质劣于出湖口水质的分布特征。     

洞庭湖淤积、围垦对湖区江湖洪水影响的模拟

应用数值模拟技术,通过建立洞庭湖与长江耦合的水动力学数值模型,并利用长江沿江的宜昌、枝江、沙市、监利、螺山和洞庭湖区沿湖的南咀、小河咀、沅江、鹿角、岳阳和城陵矶等水文测站的水文资料,开展洞庭湖区湿地恢复的洪水效应模拟计算,选用1998年6月15日~8月31日洪水资料作为模型计算依据。通过模拟计算,对1952年以来洞庭湖淤积、围垦对江湖洪水的影响进行了定量评估。结果显示,1952~1998年的47年间,洞庭湖湖泊湿地围垦对江湖洪水位升高影响的相对量是湖泊淤积对江湖洪水位升高影响值的2～10倍。     

洞庭湖后生浮游动物群落结构及水质生物学评价

为了解洞庭湖后生浮游动物群落结构、影响因素,客观评价洞庭湖水生态环境质量,为支撑长江流域水生态考核工作提供一定的科学依据,在2019年对洞庭湖16个断面的后生浮游动物开展了3次调查,分别为3月(枯水期)、6月(平水期)和9月(丰水期),并同步监测了12项环境参数。结果表明洞庭湖后生浮游动物样品中共检出2门26属,其中轮虫为9属,枝角类12属,桡足类为5属。洞庭湖后生浮游动物的平均密度为84.4个·L^-1,其中轮虫占84.3%,桡足类占13.3%,枝角类占2.4%。东洞庭湖后生浮游动物密度最高,其次为南洞庭湖、入湖口、西洞庭湖和洞庭湖出口。洞庭湖后生浮游动物优势种是广生多肢轮虫(Polyarthra vulgaris)、暗小异尾轮虫(Trichocerca pusilla)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)以及无节幼体(Nauplius)。轮虫对水体营养水平的响应相对比较显著,东洞庭湖营养状态明显高于其它湖区。洞庭湖富营养化导致了后生浮游动物群落结构的小型化,后生浮游动物可以作为湖泊水环境变化的指示性生物。Canonical correspo...     

三峡工程的运行对洞庭湖水环境容量的影响

以COD、TN、TP为例,讨论了三峡工程运行前后洞庭湖水环境容量的变化,并对其产生原因进行了分析,结果表明,三峡工程的运行增加了洞庭湖枯水期的水环境容量,而在丰水期有小范围的降低。总体来看,在全年的大部分月份中三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量,对洞庭湖水体状况的改善起到了积极的促进作用     

洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识.结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小.在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势.此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征.同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节.当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝.流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切.     

洞庭湖湿地生态环境健康评价

湿地被誉为“地球之肾”,具有独特的水文、土壤与生物特征,与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。由于湿地具有调节气候、保持水土、净化环境等生态功能,日益得到全世界的重视。以洞庭湖湿地为研究区,依据湿地环境健康的评价手段,结合洞庭湖湿地的具体特点,从压力、环境、生物、景观和响应共5个方面选取评价指标,构建湿地生态环境健康评价体系,分析了2014~2018年洞庭湖湿地生物要素的种类特征和数量特征,探讨湿地生态系统的演变过程。结果表明,尽管洞庭湖水体日趋富营养化,水质受到一定污染,但湿地生态健康状况为健康且无明显变化。     

芦竹生长及生理特性对淹水胁迫的响应

通过分析陆生和淹水环境对不同芦竹基因型生长和生理特性的影响,以期筛选获得一批适应洞庭湖湿地季节性干湿交替生境的优良种质,为退化湿地的修复提供材料支撑。以来源不同的3份芦竹种质为材料,设置淹水处理和陆生对照处理,观察分析不同基因型间在植株表型、光合特征指标(光合速率和蒸腾速率)及生理指标(超氧化物歧化酶、脯氨酸、丙二醛)上的差异。研究显示,芦竹是一种喜水的两栖植物类型,既可以适应陆生环境,也可以适应长期(>4个月)淹水环境。相较于陆生环境,淹水可以促进芦竹植株的生长。在供试的3个芦竹基因型中,来自新西兰的G1基因型在淹水与陆生环境下均表现最好。较强的蒸腾速率和较高的SOD活性是保证G1基因型表现最为优异的支撑。研究明确了芦竹用于洞庭湖退杨还湿地及退化湿地恢复修复的可行性,并筛选得到了优异种质,为洞庭湖退化湿地修复提供了理论及材料支撑。     

洞庭湖主要生态环境问题变化分析

通过对近几十年来洞庭湖水情、泥沙、污染和湿地生态等不同方面问题的回顾分析,认为在三峡工程建设、洞庭湖退田还湖和极端天气事件影响下,洞庭湖主要生态环境问题发生了一些变化。由于气候干旱化,加之三峡水库蓄水影响,导致洞庭湖入湖水量季节性减少,湖区水位下降,干旱期延长。模拟显示2006和2009年三峡秋季蓄水使洞庭湖出口水位平均下降2.03和2.11 m;由于三口来沙急剧减少,入湖泥沙打破了以淤积为主的模式,2006年洞庭湖第一次出现从拦蓄泥沙变成向长江净输出泥沙。低水位运行不仅对洲滩演进和湖泊水质带来影响,也加速了对湖滩的开发利用,外来物种的发展威胁了湖泊湿地生物多样性和动物栖息地的稳定。同时,湖区复合型水污染威胁加重,洞庭湖水质从2008年的Ⅳ类水下降为Ⅴ类水。洞庭湖在缺水与洪涝矛盾中,正从单一洪灾为主转向矛盾的两个方面共存。这些变化一方面与气候变化有关,也是流域生产由传统农业转向农、林、水、工的综合发展,以及湖泊与流域关系改变的结果。     

洞庭湖的富营养化研究

分析了洞庭湖水体中氮、磷分布情况,采用指数评价法和浮游植物评价法划分了洞庭湖的营养类型,阐述了总磷与洞庭湖富营养化的关系,提出了减少总磷和防止湖泊富营养化的对策。