气象场驱动下太湖水温及溶解氧的数值模拟研究

作     者：欧阳潇然 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵巧华

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：FVCOM 太湖 水温 溶解氧 数值模拟 

摘      要：水温和溶解氧是影响和表征湖泊水生生态系统的两个重要因子,对太湖蓝藻暴发监测及预警有着重要的生态学意义。现今针对太湖水温以及溶解氧的研究主要集中在个别站点、非连续性的观测方面,即便对太湖溶解氧的数值模拟也主要是针对二维空间模拟,而对太湖溶解氧的三维时空分布及其影响机制研究相对较少。 本文基于2008年8月16日至8月20日的风速、风向、气温、相对湿度、气压、短波辐射等气象场以及相关实测水质参量,利用非结构化有限体积法的三维近海海洋模式FVCOM (An Unstructured Grid, Finite-Volume Coastal Ocean Model),模拟了太湖水温以及溶解氧的时空分布。在验证模式适用性的基础上,分析影响太湖水温的主要气象因子及溶解氧浓度的各过程,讨论各生化过程(包括“源与“汇)对溶解氧的贡献。主要结论如下： (1)水温和溶解氧的模拟结果与实测值基本吻合,水温的验证回归方程为y=1.020x,判断系数R2=0.690(n=480)溶解氧的判断系数R2=0.760(n=10)。说明该模式对太湖具有较好的模拟能力。 (2)通过对溶解氧模拟结果进行分析,发现太湖溶解氧存在着垂向差异,并且呈现出“双峰双谷的日变化特征。水温以及水下光衰减可能是引起这种现象的主要原因。 (3)对蓝藻水华易发生和堆积的太湖梅梁湾而言,浮游植物光合作用制氧是梅梁湖水中最重要的来源;浮游植物的呼吸与死亡耗氧是溶解氧的最大的消耗者。 (4)由于太湖各湖区的水质状况有较大的不同,因此各个湖区的溶解氧的主要影响因子各有不同。