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

从20世纪50年代开始，湖泊对天气和气候的影响越来越为人们所重视(; ; ; ; )。湖泊作为下垫面的一种，其水热性质与周围的陆面有明显不同，如水面的反照率，较大的比热容以及水的热传导性质和粗糙度。这些差异直接导致了湖泊与大气感、潜热交换与其他陆-气的感、潜热交换有着显著的差异。因此，模拟区域包含湖泊则必须把湖泊的这些特殊的下垫面性质以及湖-气的交互作用考虑进去，才能准确地预测出天气和区域气候的变化(; ;)。

湖泊对天气和区域气候的影响是随季节和地理位置的不同而不同的。总的来说，不结冰的湖泊趋向于减少气温的日变化()。夏季初期一些温带和高纬度地区的湖泊表面温度要比周围的陆地低，再加上湖面的粗糙度比陆地要小，因此，在这个季节湖泊跟周围陆地相比趋向于减少向大气输送的热通量(; ; ; )。在低纬度高温地区，湖泊与陆地相比在所有季节中都趋向于增加向大气输送的潜热通量()。秋季温带和高纬度地区的湖表温度要比周围的陆地温度高，将增大向大气输送的热通量(; ; ; )。秋季和冬季初期发生的湖水翻转和冻结过程将对边界层起到加热和加湿的作用()，因此，常能够在湖泊的下风方向观测到由于湖泊作用产生的强降水和雪暴天气现象(; ; ; ; )。相反，湖冰的消融过程则将对其上的边界层起冷却作用()。

当前的数值天气预报模式、区域气候模式和全球气候模式对湖泊的处理都过于简单。目前广泛使用的天气研究和预报模式(如，WRF3.0)对大面积湖区的湖温处理是采用类似海表温度的处理办法通过插值得到，而对次网格尺度的湖区则忽略不计(Skamarock，2005)。在已有的研究中，通常采用比较简单的混合层模式或热力传输模式来研究湖泊的作用，这些方法曾经被加拿大的区域气候模式(; )、地球物理流体动力学实验室的全球气候模式()等采用。还有一些包含了对湖泊的复杂处理但是并没有考虑湖水的结冰过程()和雪对空气和湖水的绝热作用()。大部分耦合的陆面大气模式所使用的陆面数据低估了全球的湖面面积()，并把湖的深度和光学性质简单地处理成固定值。但实际上，湖的深度、光学特性以及湖水的相变对准确地模拟湖-气相互作用是非常重要的(; ; ; )。

目前，把湖模式耦合到数值模式的工作正在开展(，;; )，是耦合数值模式发展的前沿问题之一。几种不同类型的一维湖泊模式已经被发展出来(；)，可以把湖模式归纳为以下3种类型：(1)基于相似理论发展起来的相对简单的2层模型(如： Flake，);(2)对涡旋扩散系数进行参数化的热扩散模型(如：Hostetler的湖模式()和Minlake());(3)更加复杂的湍流模型(如：拉格朗日模型DYRESM()和k-ε湍流闭合模型SIMSTRAT())。

这些不同类型的一维湖泊模型都有其各自的优点和缺点(Martynov et al，2010; ; )。Flake计算量较小，并且，模式可以基本合理地模拟出不同类型湖泊的湖表温度和结冰过程。但是，对于湖泊的季节性层结结构模拟得不是很好，由于该模式只有2层结构，很难合理地模拟出深湖的湖底温度。湖模式对较浅湖泊的模拟效果较好，但是，对于深湖的模拟则不理想，由于混合不够对湖表温度的模拟存在冬季降温过低和春节升温太快的特点(Martynov et al，2010; )。湍流模型由于考虑了更多的因素(如：湖面波动等)，可以更好地刻画出密西根湖和日内瓦湖的温度特征(; )，但预报的苏必利尔湖的混合则过强。相比较而言，湍流模型所需要的计算量是非常大的，还需要读入额外的跟湖泊有关的数据，并且，这个模式的应用目前只限于离线运行，并没有被耦合到任何天气和气候模式中。