太湖地區近十年氣候變化對太湖地區水體的影響研究

楊尚瑋　朱紅霞

湖泊富營養化和藍藻水華的形成目前屬于全球重大水質環境問題。我國長江中下游湖群多為大中型潛水湖泊，這些湖泊的空間異質性顯著，易受氣候作用的影響。因此通過研究太湖地區藍藻水華形成的理化環境特征方面，與太湖地區近些年氣候變化狀況進行線性分析，進而得出太湖地區近十年氣候變化對太湖地區水體的影響。

自然環境中形成水華的藻類在適宜條件下，常能在較短的時間內在局部湖區大量聚集形成水華。目前多數觀點認同藍藻水華的形成一般是由藍藻本身的生理特點以及溫度、光照、營養鹽、含氧量等諸多環境因素引起發的。本次項目主要就溫度、光照等環境因素，做以分析研究。

實驗表明微囊藻的最佳生長溫度高于其他藻類，但有關微囊藻適宜生長于較高溫度的結論更多來源于野外的觀測及基于其水華多發生在夏季的事實。有研究表明，水體增溫對浮游藻類的影響與環境溫度和增溫幅度有關，當環境溫度較低時水體增溫會促進藻類的生長，環境溫度較高時則起抑制作用。溫度升高是導致藍藻成為優勢種群的主要原因之一，特別是夏季藍藻更適應高溫環境。銅綠微囊藻的最佳生長溫度在25℃以上，高于其他浮游藻類，因此在溫度較高的夏秋季節，銅綠微囊藻比其他藻類生長的更好，容易形成水華。

在光照因素方面，主要表現在藻類光合作用的速率隨光強的變化而變化。在相同的光照條件下，特別是在光強不高的環境中，如春季光照尚不充足的時期，或由于富營養化水體中浮游生物密集而導致遮蓋效應嚴重從而使光強不足，以及上午和傍晚光強較弱的時間段，銅綠微囊藻會在競爭中占據優勢。

另外，水中的含氧量的衰減、水質pH值等原因都有可能是影響藍藻成為優勢種群從而導致藍藻水華爆發的主要原因。

太湖概況：太湖是我國著名的五大淡水湖之一，位于長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，是一個典型的碟型淺水湖泊。

太湖湖面開闊，水淺，風浪較大。據觀測數據，在一般天氣條件下，太湖風浪在0.5m左右，當5～6級風時，波高可達1m，大風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影響湖中光、熱乃至生態過程的重要物理量因素。太湖溫熱條件好、光照充足，湖區歷年平均水溫比氣溫高15.3～16℃，尤其是夏季7～8月，平均溫度達到28～29℃。

太湖地處亞熱帶，氣候溫和濕潤，屬季風氣候。夏季受熱帶海洋氣團影響，盛行東南風，溫和多雨;冬季受北方高壓氣團控制，盛行偏北風，寒冷干燥。受季風氣候影響，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。太湖流域市場面臨臺風暴潮和洪澇干旱，如1954.1991.1999年的特大洪水，1971、1978、2003年的嚴重干旱。其中，梅雨和臺風暴雨是造成流域洪澇災害的主要成災降雨類型。除洪水以外，長江口和杭州灣沿海地區還受風暴潮襲擊。

以下數據由中國氣象局國家氣象信息中心資料室提供（已經過初步質量控制）。分別為降水量、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對濕度和日照時數數據序列?？紤]到資料的可靠性和完整性，選取數據時段為2006-01-01～2016-12-31。從統計意義上看，這樣長的時間序列足可以獲得比較可靠的分析結果。表1為太湖流域各氣候要素平均檢驗統計值、從中可以得到各氣候要素的多年平均、方差、標準差、最大值、最小值及極差等統計特征值。（摘自《太湖流域年氣候變化及其演變趨勢》—黃俊雄，徐宗學）

自1970s開始，全球氣候開始變暖，我國的增溫速度明顯高于全球平均速度。在這個大背景下，太湖流域經歷一個緩慢的增溫過程。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，這與全球變暖趨勢相符。太湖流域季節變化中僅夏季增溫趨勢不太明顯;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氣溫增幅大于其他地區，太湖流域東部地區形成以上海站為中心的增溫區，且等值線密度較大。由于受水體對氣溫調節作用的影響，沿海級濱湖地區的氣溫升幅相交其他地區偏小;而杭州、傷害等城市地區，由于城市熱島效應的作用，平均氣溫比周圍地區高，其升幅溫度也較大。

最高最低氣溫變化也是表征一個地區氣候變化程度的重要指標之一。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，本地區年平均最低氣溫增大的趨勢明顯，且最低氣溫上升幅度大于最高氣溫上升幅度的變化趨勢。

日照時數變化趨勢：

日照時數年內變化表現為夏季長、春秋季次之，冬季最少;七八月份是全年日照時數最多的月份。日照時數是評價一個地區輻射資源的重要氣候要素。太湖流域夏季和冬季日照時數減少幅度較其他兩季更大，部分原因是因為夏季和冬季日照時數減少幅度較其他兩季更大，部分原因是因為夏季和冬季降水表現出增加趨勢，云量也相應增多，從而導致日照時數較少。

分析與總結：

太湖流域氣候變化呈現出氣溫增高、日照減少、降雨增多的趨勢，而風速偏小、日照偏多、氣壓偏低以及氣溫偏高等因素正是誘發太湖水域藍藻大面積暴發的重要原因，尤其春季氣候變暖更會導致藍藻大規模暴發，影響到太湖水域生態系統的平衡。

太湖水域藍藻生長發育的基礎是水質條件，而適合的氣象和水質條件對藍藻生成有時會有抑制作用，但有時的氣象和水質條件對藍藻生成起到加速作用。因此，要想有效控制藍藻生成，控制水質是核心工作，如果能夠結合藍藻爆發高危期間的氣象條件進行綜合防治.能明顯提高防治藍藻爆發的效果。因此，研究適應氣候變暖的生態學方法和加大污染治理，是從根本上解決

我國湖泊藍藻暴發的有效途徑。目前，在氣候變暖背景下預防和減緩藍藻危害主要從兩方面入手：一方面，要減少溫室氣體的排放，減緩氣候變化給藍藻暴發帶來的影響;另一方面，要加強污染源排放的控制，避免由于排放過多有機物加重水體富營養化。

建議：

基于控制藍藻水華的目的，太湖流域應對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養物質;適當清除底泥，積極打撈藍藻;調水引流，促進湖區水體循環;實施湖濱濕地帶建設等生態修復措施。