夏秋两季洱海太湖表层混合层的深度变化特征及其机理分析-open.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 3 (2013) 039203 夏秋两季洱海、太湖表层混合层的深度变化 特征及其机理分析* 赵巧华12† 孙绩华34 1) ( 南京信息工程大学, 气象灾害省部共建教育部重点实验室, 南京 210044 ) 2) ( 南京信息工程大学遥感学院, 南京 210044 ) 3) ( 云南省气象科学研究所, 昆明 650034 ) 4) ( 云南省大理市气象局, 大理 671003 ) ( 2012 年6 月12 日收到; 2012 年8 月21 日收到修改稿) 湖泊表层混合层深度的变化不仅影响湖泊水生生态系统的演变, 而且影响流域的局地气候、降水量的时空格 局等. 本文基于2008 年夏秋两季洱海(高原湖泊) 和太湖(平原湖泊) 的气象与水温廓线观测资料, 分析探讨了两湖 表层混合层深度的变化特征及其机制, 结果表明: 夏季洱海能维持持续的分层现象, 秋季有明显的日分层现象, 而在 相应的两季中, 太湖仅是可能存在日分层现象; 洱海表层混合层深度较同期太湖更浅; 太湖两季的表层混合层深度 变化较洱海频繁, 即太湖水体混合与分层的交替过程对气象条件的响应较洱海更为迅速. 太湖这类浅水湖泊, 水深 是抑制其存在稳定、持续分层的关键因素, 在合适的辐射条件下, 可形成日分层现象; 而洱海这类深度的湖泊, 净热 量通量是影响其是否存在持续、稳定分层的主要因子. 该研究为进一步探讨湖泊与大气两种湍流运动的耦合机制 及水生生态环境演替规律等提供了有力的参考. 关键词: 湖泊, 表层混合层深度, 分层, 辐射 PACS: 92.40.qj DOI: 10.7498/aps/62.039203 营养盐循环及溶解氧的平衡状态等5−7 ; 另一方面, 1 引言 湖泊的热力学结构也影响局地天气变化及水、热 8 9 循环 , 同时还影响流域降水的时空格局分布 . 青藏高原及邻近地区下垫面的热力作用是高 鉴于高原湖泊水体对大气能量和热量交换的 原地区天气、气候乃至东亚区域大气环流的重要 影响以及湖泊水生生态系统对大气状况的响应, 因 12 此, 湖泊的表层混合层深度的变化、分层特征及其 影响因子 , 而高原地区存在的众多湖泊对地-气 之间的热量交换具有重要影响, 其中湖泊的表层混 水生生态环境效应受到广泛关注, 但多数集中在对 合层在这种交换过程中起到了关键性的作用, 该混 海外湖泊的研究10−12 ; 而在国内仅对太湖的日分 1314 15 合层的特点是温度、密度以及水平流场在垂直方 层 和表层混合层深度的时空变化特征 进 3 行了初步研究. 由于湖泊与大气的相互作用受到周 向上基本均匀分布, 湍流作用显著 . 湖泊与大气 是一个以能量交换和湍流运动为媒介的交互响应 边地形和湖泊面积、水深等的强烈影响, 因而其具 系统. 一方面, 气候变化或天气状况对湖泊的物理、