蓝藻水华面积 日变化大吗_太湖蓝藻爆发的面积_蓝藻细胞细胞呼吸场所(4)

湖水中存在悬浮质和富营养化程度将会改变太阳辐射在湖水中的分布和传输，从而带来湖水中温度结构和能量的变化。该湖泊模式中依赖于湖泊的水质决定的参数有2个，分别为β(湖泊表层吸收的太阳辐射系数)和η(消光系数或衰减系数)。对于不结冰的湖泊，该湖模式中计算太阳辐射在湖水中的传输是采用类似的方法，认为入射的太阳光一部分被湖泊表层(700 nm)，湖泊表层吸收以后剩下的太阳辐射在湖水中的吸收和传输则根据Beer-Lambert定律用一个固定的衰减系数(η)计算。太阳光通过湖水表层(0.6 m以上)的吸收和下层湖水(0.6 m以下)的吸收以后最后到达湖底的太阳光，则假设全部被湖底的土壤层吸收。这个假设基本是合理的，但是，对于浅湖和干净的没有任何污染的湖泊这个假设则不太合理，因为在这些湖泊中穿透到湖泊底部的太阳光可能被湖泊的底层反射，反射回去的太阳光一部分被湖水吸收而一部分则返回到大气中，结果是增加了湖表对太阳光的反照率。太湖属于浅湖，观测点所在的湖深为1.9 m，但是，太湖的污染严重，湖水中含的悬浮物质越多，对太阳辐射的吸收和散射越强。再加上8月大面积蓝藻的暴发，因此，太阳光被湖底反射然后重新返回大气的可能性很小。

β准确与否直接决定了湖表温度的预报准确程度。目前模式中β为0.4，而实际上β值是变化的，它的大小是随湖泊的表面杂质、污染等变化的。模式中所使用的β值为0.4是基于假设湖水是干净透明的，所以，考虑到太湖的污染严重以及8月大面积蓝藻的暴发，β值应该在0.4—1.0。 在当前的模拟中，由于条件所限，无法获得精确的太湖β值。在后面的测试中，将分别选取β等于0.6和0.8进行测试。

η是光在水中的衰减系数(m-1)，穿透到深度z处的太阳辐射(φz)由进入水中的太阳辐射(φ0)和η决定。计算公式为

从该公式可以看出，当z=η-1时，该处吸收的太阳辐射减少为进入的太阳辐射的e-1倍。因此，衰减系数η越大，z越小，表明越多的太阳能被表层吸收。因此，η也是决定太阳能在湖水各层分布的重要参数。而这个参数的值是由湖水的浑浊度决定的。在湖模式中，如果没有提供额外的值给η读入的话，模式中会根据在瑞典的88个湖泊中得到的观测资料拟合的一个简单的经验函数来计算η，该函数是湖深的函数。该经验公式为

式中，η0=1.1925，d为湖深(m)，在美国温带的湖泊中，η的观测值变动范围为0.05—7.1 m-1()。η的大小是由湖泊中的生态环境决定的，而湖泊中的生态坏境又是由汇入湖泊的各支流的水质决定的()。因此，η这个参数很难根据湖泊的气候特点或是湖泊的物理性质计算出来。但总的来说，假设在浅湖中悬浮物质的浓度比较高，因为表层含有较多的杂质或深色物质，太阳辐射在表面数层衰减较快，故而做出如下假设：对于深湖，0.6 m深的表层吸收近40%的太阳短波净辐射;而浅湖，0.5 m深的表层也同样吸收近40%。湖泊的光学性质决定了η的大小，而η的大小又决定了模式中湖水混合的深浅，因此，η是决定湖泊中能量分布的重要参数。湖泊的光学性质除了和湖泊的深浅有关外，还和湖泊中的污染程度，悬浮质的种类和大小，以及湖中的生态环境息息相关。在本研究中，用式(6)计算太湖的衰减系数，从以上的分析可知，用这个公式来计算太湖的衰减系数必然存在较大的偏差，因为太湖的富营养化程度高，水质污染严重，且8月又正是蓝藻暴发期，最好的方法是能够测定太湖的光学性质，把准确的值应用到模式中来。为了了解太湖水体的光学衰减系数特征，，)将2001—2002年太湖水体的观测结果与国际上一些浑浊内陆水体的光学衰减系数进行了比较，发现数值相当。研究还发现，由于不同湖区水体的组成不同，因此，太湖光学衰减系数的空间和季节分布存在着显著的差异。东太湖全年光学衰减系数相差很小，维持在1.5 m-1左右，而梅梁湾湖区由于夏秋季藻类大量生长，衰减系数夏秋大，冬春季小。2001年测定的太湖水体的光学衰减系数为1.5—4.6 m-1，比1993年Herman J. Gons等测定的太湖的光学衰减系数1.4—3.8 m-1有了上升，说明从1993年到2001年太湖的富营养化程度增大，污染日益加剧。本研究的区域梅梁湾地区是太湖的“水华”高发区域，利用2006和2007年在太湖梅梁湾15个样点的观测数据，得出该地区8月的光学衰减系数要远大于3和11月，研究得出太湖梅梁湾地区的光学衰减系数的季节变化的范围为3.8—8.0 m-1。因此，本研究中，通过增大式(6)中计算衰减系数的方法来把太湖的污染考虑进去，即原来式(6)中的常数系数1.1925变为3×1.1925来增大太湖的衰减系数是合理的。