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夏季风下的太湖风场-流场野外观测研究

河海大学学报（自然科学版） 2020年第2期48卷 102-108页

作者：丁文浩秦伯强吴挺峰王汗许王辰中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

为研究太湖风场特征、湖流特征以及不同类型风场对太湖湖流的影响,在太湖不同区域布设6台多普勒剖面流速仪和4座气象站,获取同步流场和风场数据,分析夏季风与湖流流场的关系。结果表明:(a)风场方面,空间分布具有不均匀性,各观测点间风... 详细信息

为研究太湖风场特征、湖流特征以及不同类型风场对太湖湖流的影响,在太湖不同区域布设6台多普勒剖面流速仪和4座气象站,获取同步流场和风场数据,分析夏季风与湖流流场的关系。结果表明:(a)风场方面,空间分布具有不均匀性,各观测点间风速差异较大,各观测点间风向随风速减小而差异扩大化。(b)太湖流场具有明显的风生流特征:空间上,大风(时段平均风速在6.7 m/s以上)情况下,西部湖区出现逆时针环流,湖流分层不明显;小风(时段平均风速在3.8 m/s以下)情况下,没有明显的环流出现,上、下层湖流分层明显,各层流向相对稳定但不相同,补偿流发育。(c)流速方面,10 cm/s以下流速比率90%以上,局部区域水流速度在强风条件下可达20 cm/s。

关键词：太湖风场流速流向补偿流声学多普勒测流剖面仪

Estimation on dynamic release of phosphorus from wind-induced suspended particulate matter in Lake Taihu

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Science China Earth Sciences 2004年第8期47卷 710-719页

作者： FAN Chengxin1, ZHANG Lu1,2, qin boqiang1, WANG Sumin1, HU Weiping1 & ZHANG Chen1 1. Taihu Lake Laboratory for Ecosystem Research, Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China 2. Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China 1. Taihu Lake Laboratory for Ecosystem Research Nanjing Institute of Geography & Limnology Chinese Academy of Sciences 210008 Nanjing China 2. Graduate School of Chinese Academy of Sciences 100039 Beijing China

Through man-made disturbance experiments, the corresponding relationships be-tween suspended particulate matter (SPM) and wind speed in different lake areas were simu-lated, the physicochemical formal transformation and biological mineralizing and decaying processes of phosphorus in SPM were studied, the contribution of phosphorus transformation to phosphorus loading of the water of Lake Taihu was quantitatively estimated. The results show that about 0.44 t·a-1 loading in Lake Taihu mainly comes from phosphorus-releasing action of SPM in physicochemical transformed to soluble reactive phosphorus (SRP), and the contribution mainly from biological mineralizing and decaying was about 425.8 t·a-1, which is equal to 15.0% of the total external loading of Lake Taihu, namely 4.7—7.5 times as much as SRP loading en-tering the lake by the rivers; thus it is the important source in dynamical internal loading of the lake. The determining factors for dynamical internal loading in lakes are organic phosphorus content in suspended solid and its biological transition availability.

关键词： phosphorus release,wind wave disturbance,particulate decaying,dynamical loading,Lake Taihu.

太湖梅梁湾藻类及相关环境因子逐步回归统计和蓝藻水华的初步预测

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湖泊科学 2001年第1期13卷 63-71页

作者：陈宇炜秦伯强高锡云中国科学院南京地理与湖泊研究所太湖湖泊生态系统研究站南京210008

以太湖梅梁湾 1992 - 1999年的连续监测资料为基础 ,运用多元逐步回归统计方法 ,选择水温等 15项环境理化因素与藻类叶绿素a、藻类总生物量和微囊藻生物量等 3项生物因素进行逐步回归分析 ,找出与生物因素显著相关的环境因子 ,建立多元... 详细信息

以太湖梅梁湾 1992 - 1999年的连续监测资料为基础 ,运用多元逐步回归统计方法 ,选择水温等 15项环境理化因素与藻类叶绿素a、藻类总生物量和微囊藻生物量等 3项生物因素进行逐步回归分析 ,找出与生物因素显著相关的环境因子 ,建立多元逐步回归方程 ,预测梅梁湾藻类生物量的变化情况 ,初步进行了梅梁湾蓝藻水华的预测预报 .结果显示 ,水温和总磷为梅梁湾藻类总生物量的显著相关因子 .水温、硝态氮和总氮为微囊藻生物量的显著相关因子 .

关键词：太湖多元逐步回归微囊藻水温叶绿素a 富营养化蓝藻

太湖水体磷浓度与赋存量长期变化(2005-2018年)及其对未来磷控制目标管理的启示

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湖泊科学 2020年第1期32卷 21-35页

作者：朱广伟邹伟国超旋秦伯强张运林许海朱梦圆中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室太湖湖泊生态系统研究站

为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站20052018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷... 详细信息

为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站20052018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷赋存量的季度变化,分析了太湖水体磷浓度受湖泊水位、水量、蓝藻水华态势(蓝藻总生物量及水华出现面积)等环境条件变化的影响特征.结果表明,在连续10年的全流域高投入污染治理背景下,太湖水体总磷浓度仍未发生显著下降,水体各形态磷浓度在年际、月际及空间上的变幅大,不同季节和不同湖区总磷浓度的时空差异性大于14年来总磷浓度年均值的差异性;全湖32个监测点上、中、下3层混合样水体总磷平均值为0.113 mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077 mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036 mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015 mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410~1098 t之间,56个季度的平均值为688 t,其中冬季(122月)、春季(35月)、夏季(68月)、秋季(911月)平均值分别为683、604、792和673 t,夏季湖体磷赋存量明显高于其他季节.统计分析表明,蓝藻水华态势和水情要素(水位)对水相总磷、颗粒态磷等主要形态磷的赋存量影响显著,蓝藻水华态势的影响可能大于水量变化的影响.本研究表明,在水体营养盐浓度仍然充分满足蓝藻水华发生的背景下,气象水文波动所造成的湖泊水华面积及生物量的变化及大型水生植被消长带来的内源交换变化能引起水体总磷浓度剧烈变化,太湖水体磷浓度的稳定控制也依赖于蓝藻水华态势的稳定控制,由于太湖当前的蓝藻水华态势受气象水文条件变化影响甚大,短期内太湖水相总磷浓度稳定控制到0.05 mg/L的水质治理目标较难实现.治理策略上,若要实现太湖水体磷浓度的进一步明显下降,一方面需要大幅度削减外源磷负荷,另一方面需要大面积恢复沉水植被等.管理策略上,由于湖体磷浓度变化包括了较大的非人为因素影响,应将太湖总磷治理目标考核重点放在流域磷减排强度、入湖负荷等方面,科学看待气候波动等非人为因素影响下的水相磷浓度波动.

关键词：磷大型浅水湖泊蓝藻水华富营养化气候变化太湖

1957～2015年我国春季短期温度波动规律

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气候与环境研究 2019年第1期24卷 125-134页

作者：彭凯邓建明张运林龚志军秦伯强中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

为研究全球变暖背景下我国短期温度波动变化规律,利用全国804个气象站点的逐日气温资料,计算隔日平均温差大于1°C的天数以及隔日温差的变化幅度,分析了1957～2015年我国短期温度波动频率与波动幅度的时空分布与变化规律,探讨了春季短... 详细信息

为研究全球变暖背景下我国短期温度波动变化规律,利用全国804个气象站点的逐日气温资料,计算隔日平均温差大于1°C的天数以及隔日温差的变化幅度,分析了1957～2015年我国短期温度波动频率与波动幅度的时空分布与变化规律,探讨了春季短期温度波动与经纬度及海拔之间的关系。结果表明:1957～2015年我国春季短期温度波动大致分为两个阶段:1990年以前我国大部分地区春季短期温度波动频率及幅度没有明显变化趋势,1990年以后我国大部分地区(约70%)春季短期温度波动呈上升趋势。此外,我国春季短期温度波动规律有地域性差异,表现为与经纬度关系密切,波动频率与波动幅度与经纬度等线性相关系数较高。结合波动趋势分布与隔日温度波动的地域分布可知,处于低纬度地区(如广东、广西等地)波动天数和波动幅度均增加,造成人们对于"天气变化无常"的感受强烈。由于生物生长发育等过程与温度密切相关,因此研究结果提示在讨论气候变化对生态系统长期影响时可能还需要关注短期的温度波动情况。

关键词：短期温度波动波动频率波动幅度波动趋势变化气候变化

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风浪扰动对太湖水体悬浮物重金属含量的影响

湖泊科学 2006年第5期18卷 495-498页

作者：池俏俏朱广伟张战平秦伯强中国科学院南京地理与湖泊研究所浙江大学环境与资源学院杭州310029

通过离心浓缩的方法,获取太湖梅梁湾口东岸处(即梅梁湾与贡湖湾的交界处)不同风浪条件下的悬浮颗粒物．冷冻干燥,微波消解,ICP-AES的方法测定了其中Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属元素及Al、Ca、Fe、Mn等相关金属元素的含量．结果发现... 详细信息

通过离心浓缩的方法,获取太湖梅梁湾口东岸处(即梅梁湾与贡湖湾的交界处)不同风浪条件下的悬浮颗粒物．冷冻干燥,微波消解,ICP-AES的方法测定了其中Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属元素及Al、Ca、Fe、Mn等相关金属元素的含量．结果发现,小风浪(2 m/s)、中风浪(7 m/s)和大风浪(11 m/s)下：①水体总悬浮颗粒态金属的量依次大幅度增加；②单位悬浮颗粒物中各金属元素的含量在不同风浪下变化不同．Ca在小、中、大风浪下含量依次增大；Zn在小、中、大风浪下含量依次减少；Mn和Cu的含量变化趋势相同：与小风浪相比,中风浪下Mn、Cu的含量显著增大；与中风浪相比,大风浪下含量显著减少；其它元素Al、Fe、Ni、Pb、Co、Cr等在单位悬浮物中,中风浪与小风浪相比含量减少,大风浪与中风浪相比含量略微增加．研究表明：①金属元素在水体总悬浮物中的含量主要受风浪影响,但风浪对单位悬浮物中金属含量的影响则因元素而异；②除Cu、Mn、Zn外,悬浮物中重金属含量随粒径增大含量减少．

关键词：太湖风浪扰动悬浮物重金属

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太湖近代沉积物中重金属元素的累积

湖泊科学 2005年第2期17卷 143-150页

作者：朱广伟秦伯强高光罗潋葱王文敏中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 江西农业大学理学院南昌330045

利用210Pb、137Cs定年技术,对来自太湖不同生态和沉积特征的三个湖区的沉积物柱状样品进行了定年,用ICP—AES分析了沉积物中重金属等元素的含量,分析了太湖沉积物中重金属的累积特征及其成因.污染较重、蓝藻水华暴发频繁的梅梁湾沉积物... 详细信息

利用210Pb、137Cs定年技术,对来自太湖不同生态和沉积特征的三个湖区的沉积物柱状样品进行了定年,用ICP—AES分析了沉积物中重金属等元素的含量,分析了太湖沉积物中重金属的累积特征及其成因.污染较重、蓝藻水华暴发频繁的梅梁湾沉积物中的重金属含量在近25年来逐年增加;太湖上游风浪较大的夹浦湖区表层10cm沉积速率大、粒度粗,除表层1cm外,1—10cm沉积物中各种重金属含量都较低,且层间变化剧烈;下游湖区正逐渐草型化的胥口湾除表层3cm外,沉积物中重金属的含量自底层向表层大致呈不断下降的趋势.研究表明,不同年代的太湖沉积物中重金属含量差异很大,明显大于不同湖区间沉积物重金属平均含量间的差异.水动力作用引起的沉积物粒度分异很可能是影响沉积物中重金属积累的一个重要因素.总体上太湖沉积物中重金属的污染比较轻微,但已经有一定程度的Cd污染,梅梁湾沉积物中自上世纪70年代开始明显积累Cd,其他重金属元素的积累也逐渐增加,值得关注.

关键词：太湖沉积物重金属元素水质监测水环境

太湖草/藻型湖区沉积物-水界面环境特征差异

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湖泊科学 2013年第2期25卷 199-208页

作者：王永平朱广伟洪大林秦伯强南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008

在太湖草、藻型湖区进行冬、夏两季多点采样,分别对采样点的水环境特征、泥面以上5 cm上覆水中营养盐以及沉积物的含水量、中值粒径、有机碳、氮、磷、金属元素和溶解氧进行测定.结果表明:夏季藻型湖区表层水体pH高于中、底层,冬季草型... 详细信息

在太湖草、藻型湖区进行冬、夏两季多点采样,分别对采样点的水环境特征、泥面以上5 cm上覆水中营养盐以及沉积物的含水量、中值粒径、有机碳、氮、磷、金属元素和溶解氧进行测定.结果表明:夏季藻型湖区表层水体pH高于中、底层,冬季草型湖区各层水体pH高于藻型;草型湖区水体浊度夏季低于藻型,冬季反之;藻型湖区上覆水中的硝态氮和磷酸根浓度显著高于草型;草型湖区沉积物中含水量冬季显著高于夏季;草型湖区沉积物中总有机碳显著高于藻型;Fe、Zn、Ca、Pb、Na和K等元素在草、藻型湖区间差异显著;沉积物中溶解氧表现为冬季深于夏季,藻型深于草型的规律.

关键词：沉积物-水界面草型湖区藻型湖区太湖

Radiation dimming and decreasing water clarity fuel underwater darkening in lakes

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Science Bulletin 2020年第19期65卷 1675-1684,M0004页

作者： Yunlin Zhang boqiang qin Kun Shi Yibo Zhang Jianming Deng Martin Wild Lin Li Yongqiang Zhou Xiaolong Yao Miao Liu Guangwei Zhu Lu Zhang Binhe Gu Justin D.Brookes Taihu Laboratory for Lake Ecosystem Research State Key Laboratory of Lake Science and EnvironmentNanjing Institute of Geography and LimnologyChinese Academy of SciencesNanjing 210008China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Institute for Atmospheric and Climate Science Zurich CH-8001Switzerland Department of Earth Sciences Indiana University-Purdue UniversityIndianapolis IN 46202USA Soil and Water Science Department University of FloridaGainesville FL 32611USA Water Research Centre Environment InstituteSchool of Biological ScienceUniversity of AdelaideAdelaide 5005Australia

Long-term decreases in the incident total radiation and water clarity might substantially affect the underwater light environment in aquatic ***,the underlying mechanism and relative contributions of radiation dimming and decreasing water clarity to the underwater light environment on a national or global scale remains largely ***,we present a comprehensive dataset of unprecedented scale in China’s lakes to address the combined effects of radiation dimming and decreasing water clarity on underwater ***-term total radiation and sunshine duration showed 5.8%and 7.9%decreases,respectively,after 2000 compared to 1961–1970,resulting in net radiation *** in situ Secchi disk depth(SDD)dataset in 170 lakes showed that the mean SDD significantly decreased from 1.80±2.19 m before 1995 to 1.28±1.82 m after *** remote sensing estimations for 641 lakes with areas≥10 km^2 showed that SDD markedly decreased from 1.26±0.62 m during 1985–1990 to 1.14±0.66 m during 2005–*** dimming and decreasing water clarity jointly caused an approximately 10%decrease in the average available photosynthetically active radiation(PAR)in the euphotic *** results revealed a more important role of decreasing water clarity in underwater darkening than radiation dimming.A meta-analysis of long-term SDD observation data from 61 various waters further elucidated a global extensive underwater *** darkening implies a decrease in water quality for potable water supplies,recession in macrophytes and benthic algae,and decreases in benthic primary production,fishery production,and biodiversity.

关键词： Radiation dimming Underwater darkening Secchi disk depth Remote sensing Aquatic ecosystems