太湖地區(qū)近十年氣候變化對(duì)太湖地區(qū)水體的影響研究

楊尚瑋　朱紅霞

湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和藍(lán)藻水華的形成目前屬于全球重大水質(zhì)環(huán)境問題。我國(guó)長(zhǎng)江中下游湖群多為大中型潛水湖泊，這些湖泊的空間異質(zhì)性顯著，易受氣候作用的影響。因此通過研究太湖地區(qū)藍(lán)藻水華形成的理化環(huán)境特征方面，與太湖地區(qū)近些年氣候變化狀況進(jìn)行線性分析，進(jìn)而得出太湖地區(qū)近十年氣候變化對(duì)太湖地區(qū)水體的影響。

自然環(huán)境中形成水華的藻類在適宜條件下，常能在較短的時(shí)間內(nèi)在局部湖區(qū)大量聚集形成水華。目前多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)同藍(lán)藻水華的形成一般是由藍(lán)藻本身的生理特點(diǎn)以及溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽、含氧量等諸多環(huán)境因素引起發(fā)的。本次項(xiàng)目主要就溫度、光照等環(huán)境因素，做以分析研究。

實(shí)驗(yàn)表明微囊藻的最佳生長(zhǎng)溫度高于其他藻類，但有關(guān)微囊藻適宜生長(zhǎng)于較高溫度的結(jié)論更多來源于野外的觀測(cè)及基于其水華多發(fā)生在夏季的事實(shí)。有研究表明，水體增溫對(duì)浮游藻類的影響與環(huán)境溫度和增溫幅度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)水體增溫會(huì)促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)，環(huán)境溫度較高時(shí)則起抑制作用。溫度升高是導(dǎo)致藍(lán)藻成為優(yōu)勢(shì)種群的主要原因之一，特別是夏季藍(lán)藻更適應(yīng)高溫環(huán)境。銅綠微囊藻的最佳生長(zhǎng)溫度在25℃以上，高于其他浮游藻類，因此在溫度較高的夏秋季節(jié)，銅綠微囊藻比其他藻類生長(zhǎng)的更好，容易形成水華。

在光照因素方面，主要表現(xiàn)在藻類光合作用的速率隨光強(qiáng)的變化而變化。在相同的光照條件下，特別是在光強(qiáng)不高的環(huán)境中，如春季光照尚不充足的時(shí)期，或由于富營(yíng)養(yǎng)化水體中浮游生物密集而導(dǎo)致遮蓋效應(yīng)嚴(yán)重從而使光強(qiáng)不足，以及上午和傍晚光強(qiáng)較弱的時(shí)間段，銅綠微囊藻會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

另外，水中的含氧量的衰減、水質(zhì)pH值等原因都有可能是影響藍(lán)藻成為優(yōu)勢(shì)種群從而導(dǎo)致藍(lán)藻水華爆發(fā)的主要原因。

太湖概況：太湖是我國(guó)著名的五大淡水湖之一，位于長(zhǎng)江三角洲南翼的太湖平原上，介于30°55′40″～31°32′58″N、119°52′32″～120°36′10″E之間，地跨江蘇、浙江兩省，北鄰無錫，東連蘇州，南接湖州，西臨宜興，是一個(gè)典型的碟型淺水湖泊。

太湖湖面開闊，水淺，風(fēng)浪較大。據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，在一般天氣條件下，太湖風(fēng)浪在0.5m左右，當(dāng)5～6級(jí)風(fēng)時(shí)，波高可達(dá)1m，大風(fēng)浪造成湖底底泥顆粒再度懸浮，研究表明，水中的懸浮顆粒是一個(gè)影響湖中光、熱乃至生態(tài)過程的重要物理量因素。太湖溫?zé)釛l件好、光照充足，湖區(qū)歷年平均水溫比氣溫高15.3～16℃，尤其是夏季7～8月，平均溫度達(dá)到28～29℃。

太湖地處亞熱帶，氣候溫和濕潤(rùn)，屬季風(fēng)氣候。夏季受熱帶海洋氣團(tuán)影響，盛行東南風(fēng)，溫和多雨;冬季受北方高壓氣團(tuán)控制，盛行偏北風(fēng)，寒冷干燥。受季風(fēng)氣候影響，太湖流域多年平均降雨量1177mm，且多集中在夏季;年平均氣溫14.9～16.2℃，南高北低，呈緯向分布;降雪日數(shù)較少，平均為4.5～10.8d，自東北向西南逐漸增加。太湖流域市場(chǎng)面臨臺(tái)風(fēng)暴潮和洪澇干旱，如1954.1991.1999年的特大洪水，1971、1978、2003年的嚴(yán)重干旱。其中，梅雨和臺(tái)風(fēng)暴雨是造成流域洪澇災(zāi)害的主要成災(zāi)降雨類型。除洪水以外，長(zhǎng)江口和杭州灣沿海地區(qū)還受風(fēng)暴潮襲擊。

以下數(shù)據(jù)由中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心資料室提供（已經(jīng)過初步質(zhì)量控制）。分別為降水量、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)序列。考慮到資料的可靠性和完整性，選取數(shù)據(jù)時(shí)段為2006-01-01～2016-12-31。從統(tǒng)計(jì)意義上看，這樣長(zhǎng)的時(shí)間序列足可以獲得比較可靠的分析結(jié)果。表1為太湖流域各氣候要素平均檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值、從中可以得到各氣候要素的多年平均、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值及極差等統(tǒng)計(jì)特征值。（摘自《太湖流域年氣候變化及其演變趨勢(shì)》—黃俊雄，徐宗學(xué)）

自1970s開始，全球氣候開始變暖，我國(guó)的增溫速度明顯高于全球平均速度。在這個(gè)大背景下，太湖流域經(jīng)歷一個(gè)緩慢的增溫過程。全流域氣象站的年平均氣溫Mann-Kendall傾斜度均為正，說明太湖流域年平均氣溫普遍呈增加趨勢(shì)，這與全球變暖趨勢(shì)相符。太湖流域季節(jié)變化中僅夏季增溫趨勢(shì)不太明顯;春季增溫幅度最大，冬季次之。而氣溫空間分布特征（圖1）。太湖流域東北部和南部地區(qū)氣溫增幅大于其他地區(qū)，太湖流域東部地區(qū)形成以上海站為中心的增溫區(qū)，且等值線密度較大。由于受水體對(duì)氣溫調(diào)節(jié)作用的影響，沿海級(jí)濱湖地區(qū)的氣溫升幅相交其他地區(qū)偏小;而杭州、傷害等城市地區(qū)，由于城市熱島效應(yīng)的作用，平均氣溫比周圍地區(qū)高，其升幅溫度也較大。

最高最低氣溫變化也是表征一個(gè)地區(qū)氣候變化程度的重要指標(biāo)之一。圖2給出了除了太湖流域2006年-2016年平均最高和最低氣溫的距平曲線。由圖可知，本地區(qū)年平均最低氣溫增大的趨勢(shì)明顯，且最低氣溫上升幅度大于最高氣溫上升幅度的變化趨勢(shì)。

日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)：

日照時(shí)數(shù)年內(nèi)變化表現(xiàn)為夏季長(zhǎng)、春秋季次之，冬季最少;七八月份是全年日照時(shí)數(shù)最多的月份。日照時(shí)數(shù)是評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)輻射資源的重要?dú)夂蛞亍Ｌ饔蛳募竞投救照諘r(shí)數(shù)減少幅度較其他兩季更大，部分原因是因?yàn)橄募竞投救照諘r(shí)數(shù)減少幅度較其他兩季更大，部分原因是因?yàn)橄募竞投窘邓憩F(xiàn)出增加趨勢(shì)，云量也相應(yīng)增多，從而導(dǎo)致日照時(shí)數(shù)較少。

分析與總結(jié)：

太湖流域氣候變化呈現(xiàn)出氣溫增高、日照減少、降雨增多的趨勢(shì)，而風(fēng)速偏小、日照偏多、氣壓偏低以及氣溫偏高等因素正是誘發(fā)太湖水域藍(lán)藻大面積暴發(fā)的重要原因，尤其春季氣候變暖更會(huì)導(dǎo)致藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā)，影響到太湖水域生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

太湖水域藍(lán)藻生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)是水質(zhì)條件，而適合的氣象和水質(zhì)條件對(duì)藍(lán)藻生成有時(shí)會(huì)有抑制作用，但有時(shí)的氣象和水質(zhì)條件對(duì)藍(lán)藻生成起到加速作用。因此，要想有效控制藍(lán)藻生成，控制水質(zhì)是核心工作，如果能夠結(jié)合藍(lán)藻爆發(fā)高危期間的氣象條件進(jìn)行綜合防治.能明顯提高防治藍(lán)藻爆發(fā)的效果。因此，研究適應(yīng)氣候變暖的生態(tài)學(xué)方法和加大污染治理，是從根本上解決

我國(guó)湖泊藍(lán)藻暴發(fā)的有效途徑。目前，在氣候變暖背景下預(yù)防和減緩藍(lán)藻危害主要從兩方面入手：一方面，要減少溫室氣體的排放，減緩氣候變化給藍(lán)藻暴發(fā)帶來的影響;另一方面，要加強(qiáng)污染源排放的控制，避免由于排放過多有機(jī)物加重水體富營(yíng)養(yǎng)化。

建議：

基于控制藍(lán)藻水華的目的，太湖流域應(yīng)對(duì)氣候變化的具體措施為：減少溫室氣體的排放，控制氣候變暖;控制入湖河流外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);適當(dāng)清除底泥，積極打撈藍(lán)藻;調(diào)水引流，促進(jìn)湖區(qū)水體循環(huán);實(shí)施湖濱濕地帶建設(shè)等生態(tài)修復(fù)措施。