季节转换背景下太湖水温与气象条件变化对蓝藻生长的影响研究

摘要

在全球气候变化背景下，季节的转变会打破生态系统原有的平衡，水是受季节变化影响最直接和最重要的因子之一，水温随季节的变化会影响整个水生生态系统。因此，研究长三角地区季节和生长期的变化趋势，有助于更好地认识太湖水生生态系统的演变;水温作为影响水生生态系统演变的决定性因子之一，研究其变化趋势有助于厘清气候变化对水生生态系统演变的作用机制，以及预测水生生态系统演变的方向和趋势。首先利用中国气象局国家气象信息中心提供的长三角地区40个气象站点1971-2013年的逐日气温数据，采用集合经验模态分解等方法，分析长三角地区43年来四季以及生长期变化趋势的空间分布特征;并利用太湖附近站点的气象资料，着重分析太湖周边地区气温和风速逐月变化趋势;最后基于1970-2008年的历史气象资料和水气热量交换的基本原理，重构太湖39年的逐日水温，分析水温、风速以及太阳总辐射变化对太湖藻类生长的影响。结果表明:
　　(1)长三角地区入春时间在空间上呈现从北至南春季从提前转为推迟趋势的变化规律;入夏时间在空间上呈现从东北至西南入夏从提前趋势越发显著转变为推迟的变化规律;入秋时间在空间上基本呈现出由南北向中部入秋推迟的趋势;入冬时间都在推迟，但变化的趋势没有春、夏和秋季明显，空间上基本呈现出由南北向中部入冬推迟越来越显著的趋势;生长期空间上基本呈现出由南北两端向中部生长期延长越来越显著的趋势。
　　(2)太湖地区春、夏、秋季都在提前，只有冬季推迟。其中春季提前的最显著，提前率为5.4-7.23d/10a，夏季提前3-4.2d/10a，秋季变化趋势不明显，冬季推迟0.8-1.6d/10a。太湖区域生长期的延长趋势很明显，达到4.2-6.92d/10a;太湖逐月平均气温在1970-2008年期间总体上呈升温趋势，尤其是春季升温最明显;太湖逐月平均风速在1970-2008年期间基本呈减小趋势。太湖太阳总辐射在2000年后普遍增大。
　　(3)水气热量交换原理重构水温效果较好，模拟水温与观测水温的相关系数达到0.9022(p＜0.001)。短波辐射是水体获取能量、水温升高的主要原因，潜热通量是水体热量耗散的主要途径;晚冬及春季水温有显著的升温趋势，其中早春的水温增幅尤为突出，冬季早期呈明显的波动状态;夏秋水温在不同的月份呈现波动状态，但变温幅度较弱;秋季水温呈现明显的升高，但幅度较春季弱。
　　(4)达到藻类恢复生长的水温日期逐年提前，近四十年提前了14天左右;气候变化对水生生态系统演变的影响有利于蓝藻水华暴发持续时间的延长。风速持续下降有利于藻类生长和蓝藻水华暴发，其中有利于水华持续暴发的天数逐年增加，研究时段内增加了24天。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究进展

1．3．1 季节变化研究进展

1．3．2 水温模拟研究进展

1．4 本文的研究工作

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 数据来源及方法

2．1 数据来源

2．2 研究区概况

2．2．1 太湖地理形态特征

2．2．2 太湖流域气候特征

2．3 研究方法

2．3．1 集合经验模态分解法(EEMD)

2．3．2 克里格(Kriging)插值法

2．3．3 逐日水温重构方法

2．3．4 突变检验曼-肯德尔(Mann-Kendall)法

第三章 太湖周边地区四季及生长期变化特征分析

3．1 长三角地区四季及生长期的变化特征

3．2 太湖区域气温的变化趋势分析

3．3 太湖区域风速的变化趋势分析

第四章 太湖水温重建和验证分析

4．1 水温重构结果的验证

4．2 太湖逐月平均水温变化趋势的分析

4．3 太湖逐月平均水温的突变检验分析

第五章 气象条件对太湖蓝藻暴发的影响

5．1 太湖水温变化对的浮游植物生长的影响

5．2 太湖月平均风速和太阳总辐射的变化趋势特征

5．3 适宜蓝藻暴发天数的变化趋势分析

第六章 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 创新点

6．3 研究的不足和展望

参考文献

作者简介

致谢