湖泊生态系统对过去1000年气候变化的响应研究：以鄱阳湖生态系统动力学模拟为例

作者： 于革 廖梦娜 李永飞  来源：第四纪研究 年份：2013 文献类型 ：期刊 关键词： 反馈  过去1000年  生态系统响应  湖泊模型  鄱阳湖  极端干旱 

描述：与陆地生态系统相比,水生生态系统对全球气候变暖的响应敏感而脆弱。鄱阳湖是我国最大面积的淡水湖泊,近年来湖泊水位下降、湖床干涸频发,发生了一系列水生态灾害事件以及生态系统的退化,但气候变化对湖泊生态灾害发生和生态系统退化的过程和机制目前还不清楚。本文基于Lotka-Volterra动力模型的原理和结构,首先构建湖泊初级生产者浮游植物(藻)与高等水生植物(草)的竞争模式,其次构建初级生产者草、藻与顶级猎食者鱼的捕食模式,最后利用气候-湖泊水量与生态因子的物质传递原理,构成气候与生态的动力方程组,设置现代和历史不同时期的试验方案进行数值模拟研究。模拟结果表明,鄱阳湖藻、草、鱼生物群落在各自的环境容纳量、增长率和相互依存/抑制关系下,年内和年际生物量变化构成了稳定和准循环系统(试验Ⅰ)。在湖泊水量与生态因子相互作用中,水量生态效应可保持生态系统的动态平衡(试验Ⅱ)。应用到过去1000年湖泊生态系统中,模拟发现在气候-水量变化的边界条件下,湖泊生物量增加和减退的速度不对称(试验Ⅲ)。水量的反馈可使增加阶段的生物量速度减缓、使衰减阶段的速度加速,从而量化了气候水量变化在生态系统中的负反馈效应。设置小冰期气候的试验Ⅳ模拟表明,在流域降水减少19%、湖泊面积减少33%和湖泊水量减少7%的状况下,湖泊生态系统在600~700个月内振荡并衰退。当这个极端气候持续600个月以上,水生群落系统全面崩溃。小冰期中鄱阳湖的沙生和旱生植被替代水生和湿生植被的沉积孢粉证据验证了这个模拟,表明在极端干旱条件下,边界条件变化显著超过了生态系统的应对能力,湖泊生态系统在长期震荡后崩溃。

全文：与陆地生态系统相比,水生生态系统对全球气候变暖的响应敏感而脆弱。鄱阳湖是我国最大面积的淡水湖泊,近年来湖泊水位下降、湖床干涸频发,发生了一系列水生态灾害事件以及生态系统的退化,但气候变化对湖泊生态灾害发生和生态系统退化的过程和机制目前还不清楚。本文基于Lotka-Volterra动力模型的原理和结构,首先构建湖泊初级生产者浮游植物(藻)与高等水生植物(草)的竞争模式,其次构建初级生产者草、藻与顶级猎食者鱼的捕食模式,最后利用气候-湖泊水量与生态因子的物质传递原理,构成气候与生态的动力方程组,设置现代和历史不同时期的试验方案进行数值模拟研究。模拟结果表明,鄱阳湖藻、草、鱼生物群落在各自的环境容纳量、增长率和相互依存/抑制关系下,年内和年际生物量变化构成了稳定和准循环系统(试验Ⅰ)。在湖泊水量与生态因子相互作用中,水量生态效应可保持生态系统的动态平衡(试验Ⅱ)。应用到过去1000年湖泊生态系统中,模拟发现在气候-水量变化的边界条件下,湖泊生物量增加和减退的速度不对称(试验Ⅲ)。水量的反馈可使增加阶段的生物量速度减缓、使衰减阶段的速度加速,从而量化了气候水量变化在生态系统中的负反馈效应。设置小冰期气候的试验Ⅳ模拟表明,在流域降水减少19%、湖泊面积减少33%和湖泊水量减少7%的状况下,湖泊生态系统在600~700个月内振荡并衰退。当这个极端气候持续600个月以上,水生群落系统全面崩溃。小冰期中鄱阳湖的沙生和旱生植被替代水生和湿生植被的沉积孢粉证据验证了这个模拟,表明在极端干旱条件下,边界条件变化显著超过了生态系统的应对能力,湖泊生态系统在长期震荡后崩溃。

300年来鄱阳湖营养盐演化重建与模拟

作者： 廖梦娜 于革 郭娅  来源：生态学报 年份：2016 文献类型 ：期刊 关键词： 营养盐演化  水体交换周期  营养盐动力模型  鄱阳湖  湖泊生态  贡献率 

描述：水体富营养化已经成为全球性的问题而受到广泛关注,然而其发生的过程和机制尚未完全明了。在湖泊营养演化过程中,水文和生态是两个最基本的制约因素。相对于短期的和试验性的研究,长时间尺度的营养盐变化过程能更全面地揭示营养盐的演化机制。以我国最大的淡水湖——鄱阳湖为例,采用湖泊水体交换周期模型和湖泊生态-营养盐动力耦合模型,重建鄱阳湖营养盐的长期变化,并利用沉积钻孔代用指标加以验证。在此基础上探讨其演化机制,模拟的时间序列中营养盐变化对气候水文与生态系统存在两种不同的响应模式。敏感因子分析显示:典型同步响应期中(1812—1828 AD),气候水文因子的贡献率达79.1%,生态因子为20.9%;典型异步响应期中(1844—1860 AD),两者贡献率分别为36.4%和63.6%。在模拟的营养盐变化时间序列中同步期占62.5%,说明气候因子在营养盐演化过程中起重要的作用;异步期虽只占12.5%,但对湖泊营养盐作用、营养盐反馈生物量同样至关重要。相关分析结果显示,生物量增长与TP含量基本呈线性关系,但存在一个阈值。在没有超过阈值前,生物量对TP具有较好的调节作用;当超过阈值之后,生物量的调节作用减弱。

全文：水体富营养化已经成为全球性的问题而受到广泛关注,然而其发生的过程和机制尚未完全明了。在湖泊营养演化过程中,水文和生态是两个最基本的制约因素。相对于短期的和试验性的研究,长时间尺度的营养盐变化过程能更全面地揭示营养盐的演化机制。以我国最大的淡水湖——鄱阳湖为例,采用湖泊水体交换周期模型和湖泊生态-营养盐动力耦合模型,重建鄱阳湖营养盐的长期变化,并利用沉积钻孔代用指标加以验证。在此基础上探讨其演化机制,模拟的时间序列中营养盐变化对气候水文与生态系统存在两种不同的响应模式。敏感因子分析显示:典型同步响应期中(1812—1828 AD),气候水文因子的贡献率达79.1%,生态因子为20.9%;典型异步响应期中(1844—1860 AD),两者贡献率分别为36.4%和63.6%。在模拟的营养盐变化时间序列中同步期占62.5%,说明气候因子在营养盐演化过程中起重要的作用;异步期虽只占12.5%,但对湖泊营养盐作用、营养盐反馈生物量同样至关重要。相关分析结果显示,生物量增长与TP含量基本呈线性关系,但存在一个阈值。在没有超过阈值前,生物量对TP具有较好的调节作用;当超过阈值之后,生物量的调节作用减弱。

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

作者： 刘健 张奇  来源：长江流域资源与环境 年份：2009 文献类型 ：期刊 关键词： 分布式水文模型  赣江流域  WATLAC  鄱阳湖 

描述：考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点,开发了基于单元网格,并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果,选取鄱阳湖流域的最大子流域——赣江流域(8.17万km2)为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度,选取4 km×4 km的离散网格尺寸,并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息,生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期(1960~1969年)两水文站日、月和年径流确定性系数在0.81~0.93,Ens系数在0.79~0.99,年径流统计量相对误差均低于8%;校核期(1970~1989年)两水文站日、月和年径流确定性系数在0.76~0.92,Ens系数在0.75~0.91,年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示,模拟的径流量与实测值吻合良好,模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性,在流域水资源管理中具有较好的应用前景。

全文：考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点,开发了基于单元网格,并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果,选取鄱阳湖流域的最大子流域——赣江流域(8.17万km2)为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度,选取4 km×4 km的离散网格尺寸,并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息,生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期(1960~1969年)两水文站日、月和年径流确定性系数在0.81~0.93,Ens系数在0.79~0.99,年径流统计量相对误差均低于8%;校核期(1970~1989年)两水文站日、月和年径流确定性系数在0.76~0.92,Ens系数在0.75~0.91,年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示,模拟的径流量与实测值吻合良好,模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性,在流域水资源管理中具有较好的应用前景。

鄱阳湖流域叶面积指数时空变化特征及其与气候因子的关系

作者： 李相虎 张奇 邵敏  来源：长江流域资源与环境 年份：2012 文献类型 ：期刊 关键词： 降水  鄱阳湖流域  气温  叶面积指数  NDVI 

描述：内,LAI从1月开始减小,至3月降到最小,之后开始迅速增大,7月达到最大值,然后又开始减小;各植被覆盖类型LAI与前3月降水和前1月平均气温相关性较强,并且全部通过95%的显著性检验。在年际上,各植被

全文：内,LAI从1月开始减小,至3月降到最小,之后开始迅速增大,7月达到最大值,然后又开始减小;各植被覆盖类型LAI与前3月降水和前1月平均气温相关性较强,并且全部通过95%的显著性检验。在年际上,各植被

长江倒灌鄱阳湖的时序变化特征及其影响因素

作者： 叶许春 李相虎 张奇  来源：西南大学学报(自然科学版) 年份：2012 文献类型 ：期刊 关键词： 年际变化  长江  江湖关系  鄱阳湖  江水倒灌 

描述：长江中游通江湖泊江湖关系的核心是长江和湖泊之间的水量交换,而江水倒灌是江湖关系相互作用中强烈的长江顶拖作用的一种最直接表现.本文以1960-2007年鄱阳湖湖口水文站的实测水文资料为基础,分析和探讨了江水倒灌鄱阳湖的时序变化特征及其影响因素.研究结果表明:受差异性的湖泊流域和长江中上游来水的影响,江水倒灌的发生主要集中在长江主汛期的7,8和9三个月,其中7月中下旬、8月底至9月中下旬是江水倒灌最为频繁的时期;近50年来江水倒灌频率的年际变化总体呈长期的减小趋势,不同年代间呈现一多一少的相间分布格局,反映出江湖作用强度在年代际尺度上存在一个此消彼长的波动过程.江水倒灌及其所反映的江湖关系相互作用的演变过程,与长江流域气候波动背景下长江中上游来水和鄱阳湖流域来水量的差异密切相关.另一方面,不同时期长江中下游过水能力的变化以及人类活动影响下鄱阳湖流域来水量和水位关系的改变也对江湖关系的演变产生了一定影响.

全文：长江中游通江湖泊江湖关系的核心是长江和湖泊之间的水量交换,而江水倒灌是江湖关系相互作用中强烈的长江顶拖作用的一种最直接表现.本文以1960-2007年鄱阳湖湖口水文站的实测水文资料为基础,分析和探讨了江水倒灌鄱阳湖的时序变化特征及其影响因素.研究结果表明:受差异性的湖泊流域和长江中上游来水的影响,江水倒灌的发生主要集中在长江主汛期的7,8和9三个月,其中7月中下旬、8月底至9月中下旬是江水倒灌最为频繁的时期;近50年来江水倒灌频率的年际变化总体呈长期的减小趋势,不同年代间呈现一多一少的相间分布格局,反映出江湖作用强度在年代际尺度上存在一个此消彼长的波动过程.江水倒灌及其所反映的江湖关系相互作用的演变过程,与长江流域气候波动背景下长江中上游来水和鄱阳湖流域来水量的差异密切相关.另一方面,不同时期长江中下游过水能力的变化以及人类活动影响下鄱阳湖流域来水量和水位关系的改变也对江湖关系的演变产生了一定影响.

基于TRMM数据的鄱阳湖流域降雨时空分布特征及其精度评价

作者： 李相虎 张奇 邵敏  来源：地理科学进展 年份：2012 文献类型 ：期刊 关键词： 精度评价  鄱阳湖流域  降雨  TRMM  时空特征 

描述：占到总雨量的60%;流域降雨在年内1-3月中旬为干旱少雨期,3月下旬-9月初为湿润多雨期,9-12月再次进入干旱少雨期;而空间分布呈东、西部大,中部小的格局;同时发现,在赣南山区TRMM降雨较观测雨量低300~400 mm,这可能受高程和坡度的影响,使TRMM对山区降雨的探测精度也出现较大偏差。

全文：占到总雨量的60%;流域降雨在年内1-3月中旬为干旱少雨期,3月下旬-9月初为湿润多雨期,9-12月再次进入干旱少雨期;而空间分布呈东、西部大,中部小的格局;同时发现,在赣南山区TRMM降雨较观测雨量低300~400 mm,这可能受高程和坡度的影响,使TRMM对山区降雨的探测精度也出现较大偏差。

鄱阳湖流域叶面积指数时空变化特征及其与气候因子的关系

作者： 李相虎 张奇 邵敏  来源：长江流域资源与环境 年份：2012 文献类型 ：期刊 关键词： 降水  鄱阳湖流域  气温  叶面积指数  NDVI 

描述：内,LAI从1月开始减小,至3月降到最小,之后开始迅速增大,7月达到最大值,然后又开始减小;各植被覆盖类型LAI与前3月降水和前1月平均气温相关性较强,并且全部通过95%的显著性检验。在年际上,各植被

全文：内,LAI从1月开始减小,至3月降到最小,之后开始迅速增大,7月达到最大值,然后又开始减小;各植被覆盖类型LAI与前3月降水和前1月平均气温相关性较强,并且全部通过95%的显著性检验。在年际上,各植被

[0图]鄱阳湖流域气候水文变化及水环境效应

作者： 刘元波 张奇 刘健 李恒鹏  来源：北京：科学出版社 年份：2012 文献类型 ：图书 关键词： 流域  区域水环境  鄱阳湖  区域水文学  研究 

描述：鄱阳湖是中国第一大淡水湖泊，鄱阳湖湿地属于国际重要的自然保护区。近年来鄱阳湖区洪涝、干旱和旱涝急转等水文气候事件频发，湖泊水质下降趋势加剧，直接影响到环湖区及长江下游沿江地区的供水安全，已引起民众的广泛关注和政府的高度重视。本书针对这一情势，采用遥感等和?

全文：鄱阳湖是中国第一大淡水湖泊，鄱阳湖湿地属于国际重要的自然保护区。近年来鄱阳湖区洪涝、干旱和旱涝急转等水文气候事件频发，湖泊水质下降趋势加剧，直接影响到环湖区及长江下游沿江地区的供水安全，已引起民众的广泛关注和政府的高度重视。本书针对这一情势，采用遥感等和?

[0图]鄱阳湖流域气候水文变化及水环境效应

作者： 刘元波 张奇 刘健 李恒鹏  来源：北京：科学出版社 年份：2012 文献类型 ：图书 关键词： 流域  区域水环境  鄱阳湖  区域水文学  研究 

描述：鄱阳湖是中国第一大淡水湖泊，鄱阳湖湿地属于国际重要的自然保护区。近年来鄱阳湖区洪涝、干旱和旱涝急转等水文气候事件频发，湖泊水质下降趋势加剧，直接影响到环湖区及长江下游沿江地区的供水安全，已引起民众的广泛关注和政府的高度重视。本书针对这一情势，采用遥感等和?

全文：鄱阳湖是中国第一大淡水湖泊，鄱阳湖湿地属于国际重要的自然保护区。近年来鄱阳湖区洪涝、干旱和旱涝急转等水文气候事件频发，湖泊水质下降趋势加剧，直接影响到环湖区及长江下游沿江地区的供水安全，已引起民众的广泛关注和政府的高度重视。本书针对这一情势，采用遥感等和?

鄱阳湖流域气候变化特征及其对径流的驱动作用

作者： 叶许春 刘健 张奇 杨勋林  来源：西南大学学报(自然科学版) 年份：2014 文献类型 ：期刊 关键词： 蒸发率函数  趋势分析  径流  鄱阳湖流域  气候变化 

描述：以1960-2007年鄱阳湖流域14个国家气象站的气象监测资料以及"五河"水系中5个水文监测站的径流资料为基础,采用Mann-Kendall检验法分析了流域气温、降水、潜在蒸发以及径流的变化趋势,在此基础上,通过建立降水和潜在蒸发对径流的驱动模型,定量分析了不同年代气候变化对赣江、信江以及抚河径流变化的影响.研究表明,1960-2007年鄱阳湖流域气温升高,降雨增加,潜在蒸发量却呈长期的下降趋势,径流变化过程与降雨过程总体一致,但不同时期各站点变化趋势差异较大.气候变化对径流的驱动作用表明,相对于流域1960s的气候条件,其他年代气候变化均起着增大径流的作用,其中气候变化驱动作用最大的1990s导致径流增加194.3~321.3mm,最小的2000s导致径流增加32.7~106.5mm.此外,受不同年代流域降雨变率以及流域调蓄作用影响,1970s和1990s气候变化导致的径流增量以信江为最,而1980s和2000s则是赣江最大.

全文：以1960-2007年鄱阳湖流域14个国家气象站的气象监测资料以及"五河"水系中5个水文监测站的径流资料为基础,采用Mann-Kendall检验法分析了流域气温、降水、潜在蒸发以及径流的变化趋势,在此基础上,通过建立降水和潜在蒸发对径流的驱动模型,定量分析了不同年代气候变化对赣江、信江以及抚河径流变化的影响.研究表明,1960-2007年鄱阳湖流域气温升高,降雨增加,潜在蒸发量却呈长期的下降趋势,径流变化过程与降雨过程总体一致,但不同时期各站点变化趋势差异较大.气候变化对径流的驱动作用表明,相对于流域1960s的气候条件,其他年代气候变化均起着增大径流的作用,其中气候变化驱动作用最大的1990s导致径流增加194.3~321.3mm,最小的2000s导致径流增加32.7~106.5mm.此外,受不同年代流域降雨变率以及流域调蓄作用影响,1970s和1990s气候变化导致的径流增量以信江为最,而1980s和2000s则是赣江最大.