太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素

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1、万方数据第22卷第6期2011年11月水科学进展ADVANCESINWATERSCIENCEV01．22．No．6Nov．．201lDOI：CNKI：32．1309．P．20111125．1636．010太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素赵林林1’2，朱广伟1，陈元芳2，李未1，朱梦圆1，姚昕1，蔡琳琳1(1．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；2．河海大学水文水资源学院．江苏南京210098)摘要：为揭示大型浅水湖泊水温分层特征及其影响因素，采用温度链，高

2、频观测太湖水温分层的周年变化过程。结果表明：太湖水体水温的垂向温差绝大多数处在0—1℃，部分处于l一40C，偶尔超过40C；太湖水体水温垂向温差存在季度、月、日差异，相应的分层位置也不同；水温分层影响因素包含太阳辐射、气温、风速、水密度和比热、藻华堆积等。随着太阳辐射强度的增加，水温垂向温差先增加后减小，峰值出现在太阳辐射强度700W／m2时。在夏秋季节风速低于4m／s时，水温垂向温差随着风速增加而下降。而超过4m／s时，则变化不大。气温的急剧变化容易使水体垂向产生较大温差。冬季低温期间由于水体密度和

3、比热特性会产生逆温层。夏季藻华堆积可产生短期水温垂向较大温差。研究表明，作为一个水动力扰动频繁的大型浅水湖泊，仍然会存在短暂的水温分层，分层特征受气象条件控制。本研究成果对研究大型湖泊蓝藻水华的形成机制、湖泊生态模型构建和营养盐内源释放规律都有参考价值。关键词：浅水湖泊；水温分层；太阳辐射；气温；风浪扰动；蓝藻水华，中图分类号：1>332．6文献标志码：A文章编号：1001-6791(2011)06-0844-07湖泊的温度状况是认识湖水各种理化过程和动力现象的基础，是湖泊生物界重要的环境条件，也是影

4、响水生生物新陈代谢、生物生产力的重要因素⋯。湖泊水温不仅是水体蒸发、水量平衡计算必须考虑的因素，也是水质分析、泥沙沉积和水土界面物质交换研究不可缺少的资料¨-。湖泊水体的物理特性、化学反应过程、生物活动等，都同水温有着密切的关系¨’。在深水型湖库中水温分层的温差大、持续时间长，呈现季节性分层的现象，是湖沼学中的基本规律，也得到普遍的关注。比如洋河水库出现明显热成层后，造成表、底层水质差异，热成层形成后对pH、浊度、溶解氧、亚硝酸盐和藻类细胞密度都有影响”’，对水土界面物质的交换将产生影响。由于水温分层

5、现象的发生，间接影响浮游生物种群结构”1，这将对藻类水华等生态问题的发生过程有影响。对于湖库而言，温度成层将会限制紊流的上下混合运动，受温跃层稳定性影响，湖流也将呈现分层流动，甚至会出现交叉流¨。，这使得在考虑生态模型时，必须考虑水温分层问题。与深水型湖泊的温度成层现象相比，浅水型湖泊的温度成层温差小、持续时间短，变化快，过程更加复杂，因此鲜有此方面的研究川。对太湖的初步研究表明，浅水湖泊由于风力混合作用较强，垂直温差不大，水温分层过程极不稳定¨。，水温成层过程非常复杂。观测表明，浅水型湖泊存在温度日

6、成层现象，对湖泊生态可能存在影响p1。1960年在太湖的观测也发现，水温存在频繁的垂向分层，表层、底层温差最大超过4℃¨⋯。Brett和Thoms⋯1针对Mirror湖和Swan湖研究出了指示分层的参数，8，该参数的计算公式中包含了太阳辐射、风速、水深、水体密度和比热容等诸多影响因素。张玉超¨引认为浅水型湖泊存在着水温的日成层现象，太阳辐射强度和湖面风速是主要因素之一。赵林林等¨副发现在太湖夏季大量藻华堆积可引发短期内水温垂向较大差异。王银珠等¨叫认为湖泊水体中的温度分层现象是湖泊内热力、动力过程综合

7、作用的结果。收稿日期：2011-02．15；网络出版时间：201l一11-25网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／32．1309．P．20111125．1636．010．html基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2008CB418103)；国家自然科学基金资助项目(40730529)作者简介：赵林林(1987一)，男，江苏扬州人，硕士研究生，主要从事随机水文学、湖泊水文水动力学研究。E．mail：zhaolinlinstudent@12

8、6．corn通信作者：朱广伟，E—mail：gwzhu@niglas．们．ca万方数据第6期赵林林，等：太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素845目前对太湖水温分层特征分析大多基于短时间、间断性的观测数据，缺乏长时间、高频率、多季节的比较研究。本文基于太湖湖泊生态系统研究站的观测平台，通过长时间、连续高频、不同层位同步观测数据分析太湖水温的垂向分层特征，分析了水温分层的影响因素，对于了解浅水水体的各种物理、化学和生物指标分层特征都有很大的意义。1观测点概