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    研究概述


    本研究基于2000-2019年的MODIS數據,使用浮游藻類指數法(floating algae index)提取巢湖和太湖過去20年有害藍藻水華長時間序列變化過程,分析了這兩個湖泊藍藻水華變化的共同特征和差異。

    藻華提取及其分析:FAI算法提取藍藻水華,采用時間分解法(census X-12)獲取并分析巢湖和太湖2000-2019年藍藻水華月平均面積的年際和季節性變化特征;此外,通過計算逐像元的藻華暴發頻率,評估了太湖和巢湖藍藻水華的空間分布;最后使用主成分分析法(PCA)結合Canoco5 探討藍藻水華與環境變化之間的相關性。

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    研究結果


    (1)巢湖和太湖藻華時間動態變化的一致性和差異在過去20年里,太湖和巢湖發生了嚴重的藍藻水華(圖2),2000-2019年兩個湖泊的月藻華暴發面積均呈顯著增加趨勢。2000-2004年兩個湖泊的藍藻水華暴發相對穩定,暴發面積的百分比不足40%,2007年兩個藻華面積覆蓋度達到峰值。2000-2007年巢湖和太湖藻華暴發趨勢基本一致,但2008年后,藻華暴發情況并不一致。研究期間,巢湖藍藻水華的日覆蓋率在2015年達到峰值,月暴發面積接近70%,而對于太湖,藻華暴發面積在2008-2015年間處于相對中等水平,2016年和2017年,藻華暴發的面積百分均超過70%,2017年太湖藍藻水華暴發嚴重程度超過了2007年。研究后期,巢湖藍藻水華(2016-2017)和太湖(2018)出現了下降。


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    圖2巢湖(a)和太湖(b)藍藻水華日和月暴發面積的百分比分布圖。藍線代表藻華暴發的日面積,黑圈代表藻華的月面積比例。


    (2)藍藻水華暴發的長時間序列年際趨勢和季節分布特征結果顯示(圖3a-c),巢湖和太湖藍藻水華暴發的年際趨勢存在差異。其中,太湖地區藍藻水華的顯著增加主要發生在2005-2007、2017和2019年,而巢湖藍藻水華在2007-2008、2012、2014-2015和2018-2019年顯著增加。為明顯的區別是,2017年,兩個湖泊中藍藻水華的發生呈現相反的趨勢(圖3a)。太湖和巢湖藍藻水華暴發具有明顯的季節變化特征,主要發生在夏季和秋季,然后逐漸減少(圖3b)。然而,近年來,嚴重的藍藻水華偶爾發生在冬季,甚至延伸到次年春季。因此,巢湖和太湖藍藻水華的季節變化呈現出不同的峰值模式。巢湖呈雙峰型,峰值主要出現在夏季,次峰值主要出現在冬季或春季。然而,太湖主要表現為雙峰或三峰模式。此外,可以發現,不規則成分在巢湖2007-2008、2012和2015年的藍藻水華年變化中也起了作用,而太湖為2007-2008和2016-2019年(圖3c)。


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    圖3太湖和巢湖月平均面積的長時間趨勢以及影響因子,藍線為巢湖、紅線為太湖。


    (3)兩個湖泊藍藻水華暴發頻率的空間分布變化2000-2004年間,巢湖的頻率區域位于西部(圖4a-e),太湖的頻率暴發區位于竹山灣、梅梁灣和貢湖灣(圖5a-e)。這一起期間,巢湖的中部和東部以及太湖的中部和南部幾乎沒有觀察到藍藻水華。然而,自2005年以來,兩個湖泊的藍藻水華頻率發生了顯著變化。在巢湖,藍藻水華從2005年到2013年逐漸蔓延到巢湖中部(圖4f-n),2014年到2015年,在整個巢湖發現了更嚴重的藍藻暴發(圖4o,p)。盡管巢湖藍藻水華暴發的頻率和空間覆蓋率在2016-2017年有所下降(圖4q,r),但在2018-2019年,整個湖泊再次顯著擴張(圖4s,t)。太湖,從2005年到2007年,藍藻水華從西北部傳播到中南部湖泊(圖5f-h)。特別是在2007年,哥倫比亞廣播公司的頻率比前幾年高得多。2008-2009年,CB的高頻區域逐漸縮?。▓D5i,j),而在2010-2014年間,高頻區域逐漸集中在竹山灣、梅梁灣和中部(圖5k-o),從2015年開始,逐漸擴大到整個湖泊(圖5p,q),2017年,整個湖泊經歷了比2007年更嚴重的藍藻水華危機。過去20年,兩個湖泊的藍藻水華年暴發頻率略有波動(圖6)。


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    圖 6 太湖和巢湖年暴發頻率變化特征


    總結討論


    本研究利用主成分分析探討了氣象因子、TN、TP以及管理措施對于兩個湖泊藍藻水華暴發的影響。結果表明,溫度在兩個湖泊藍藻水華年際和季節變化中起著決定性作用,2008-2019年,TP和兩個湖泊藍藻水華暴發之間的關系顯著增強,表明營養水平對藍藻水華的影響正在加劇。一些控制點源和非點源污染的措施,以及湖泊水文管理,減少了藻華的暴發,然后,近年來,藍藻水華在這兩個湖泊暴發越來越頻繁,嚴格執行管理措施是控制巢湖和太湖藍藻水華暴發分長期戰略。


    借鑒意義


    在今后的研究中,可以從方法上尋找提取和研究藍藻水華的突破點,也可以對比分析不同湖泊藍藻水華暴發的共同點和差異。


    以上總結僅代表個人對論文的理解,僅供研究參考所用,不用于商業用途。若上述理解內容有誤,請以論文原文為主。



    關鍵詞: 太湖藻華   巢湖藻華   藍藻防控     

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