黃群芳，國超旋，李 娜，李 淵

1.江蘇第二師范學(xué)院城市與資源環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210013

2.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210008

3.浙江工商大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，浙江 杭州 310018

全球長(zhǎng)期氣候觀測(cè)和大量氣候模式均顯示，氣候變暖已成為無可爭(zhēng)辯的事實(shí)，并且未來還可能會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化[1-3].即便2020 年受新冠肺炎疫情大流行的影響，導(dǎo)致全球“封鎖”，大氣中溫室氣體的濃度可能有所降低，但其對(duì)氣候變暖的影響基本可以忽略[4].世界氣象組織(WMO)發(fā)布的《2020 年全球氣候狀況》臨時(shí)報(bào)告指出，2020 年全球平均氣溫將比工業(yè)化前(1850?1900 年)水平高出約1.2 ℃，氣候變化在2020年繼續(xù)蔓延，是有記錄以來最熱的三年之一，2011?2020 年是有記錄以來最熱的10 年，且最熱的6 年是在2015 年之后 (https://public.wmo.int/en/media/pressrelease/2020-was-one-of-three-warmest-years-record).因此，氣候變化及其影響和應(yīng)對(duì)已引起全球科學(xué)界、政府和普通民眾越來越多地關(guān)注和重視，多國政府相繼提出碳達(dá)峰和碳中和時(shí)間表及路線圖以緩解全球氣候變化.

氣候變化除了引起平均氣溫上升外，往往會(huì)引起極端氣候氣象事件頻發(fā)，如極端降水、暴雨洪澇、臺(tái)風(fēng)氣旋和高溫?zé)崂说萚5-7].高溫?zé)崂耸侵缚諝鉁囟雀卟⑶页掷m(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，引起人、動(dòng)物及植物不能適應(yīng)環(huán)境的一種極端天氣災(zāi)害.已有研究[6-9]發(fā)現(xiàn)，隨著全球氣候變暖，夏季高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)頻次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間明顯增加，首次發(fā)生時(shí)間明顯提前，而結(jié)束時(shí)間則明顯推遲.由于全球快速城市化和城市熱島的放大效應(yīng)，高溫?zé)崂藢⒃斐沙鞘信c熱有關(guān)的病害和死亡人數(shù)的增加以及林火頻發(fā)[5]，如2003 年高溫?zé)崂艘u擊了歐洲許多國家，經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)高溫?zé)崂酥苯又滤廊藬?shù)為70 000 人[10]；與此同時(shí)，2003 年亞洲許多地區(qū)也經(jīng)歷異常的高溫?zé)崂?，上海記錄到過去50 年最炎熱的夏季，高溫?zé)崂嗽斐缮虾？偹劳雎试黾?2.7%[11-12].

高溫?zé)崂藢?duì)陸地和水域生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生許多不利影響，包括生物多樣性降低和生態(tài)服務(wù)功能喪失等[13-16].相比于高溫?zé)崂藢?duì)人體健康和海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響研究，較少研究關(guān)注高溫?zé)崂藢?duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響.盡管已有研究[17-19]表明，氣候變暖會(huì)加劇有害藻華在全球湖庫的擴(kuò)張.國際上零星的野外觀測(cè)和室內(nèi)受控試驗(yàn)研究顯示，伴隨高溫?zé)崂撕焐鷳B(tài)系統(tǒng)有時(shí)會(huì)暴發(fā)藻類水華[20-21]，而有時(shí)又不明顯，表明高溫?zé)崂藢?duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)藻華形成存在較大的不確定性，內(nèi)在機(jī)制不清.我國是世界上水體富營養(yǎng)化和藻類水華比較嚴(yán)重的國家，圍繞營養(yǎng)鹽富集、水文情勢(shì)和氣象因子等對(duì)藻類水華形成的作用機(jī)制、控制技術(shù)以及藍(lán)藻水華死亡腐爛引發(fā)的湖泛災(zāi)害對(duì)飲用水的威脅等開展了大量研究[22-28]，近年來也有許多研究關(guān)注氣候變化對(duì)藻類水華影響[29-32]，但目前尚沒有研究將夏季高溫?zé)崂伺c藻類水華暴發(fā)和維持直接關(guān)聯(lián)起來.

位于錢塘江中游的富春江水庫是一座低水頭河床式日調(diào)節(jié)水電站，2016 年夏季富春江水庫暴發(fā)嚴(yán)重的藻類水華[33-34]，曾一度威脅到G20 杭州峰會(huì)的水質(zhì)安全保障和城市居民飲用水安全供應(yīng)；同時(shí)，已有研究[35]表明，我國東部地區(qū)2016 年夏季出現(xiàn)較為嚴(yán)重的高溫?zé)崂诉^程.基于長(zhǎng)期氣象觀測(cè)、高頻浮標(biāo)水溫監(jiān)測(cè)、藻華過程浮游植物生物量野外監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星遙感反演，研究夏季高溫?zé)崂藢?duì)富春江水庫藻類水華的影響，旨在分析高溫?zé)崂碎L(zhǎng)期變化趨勢(shì)以及2016 年變化特征，揭示高溫?zé)崂伺c藻華過程的因果關(guān)系，服務(wù)于全球氣候變暖背景下高溫?zé)崂藢?duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)影響研究.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域

富春江水庫坐落于錢塘江中游的桐廬縣境內(nèi)，位于富春江七里垅峽谷出口處，由新安江與蘭江交匯在富春江段筑壩而成，為狹長(zhǎng)型河流水庫，最寬不超過2 km，從富春江大壩至梅城是水庫的主庫區(qū).富春江水庫始建于1958 年，于1968 年建成發(fā)電，水庫正常蓄水位23 m，水庫面積56 km2，庫容4.4×108m3，透明度在1.0 m 左右，是華東電網(wǎng)的峰谷調(diào)節(jié)型電站，也是建德市、桐廬市和下游杭州市重要的集中式飲用水源地.富春江水庫在2004 年、2016 年和2017 年均暴發(fā)了較嚴(yán)重的藍(lán)藻水華，2016 年8 月9 日發(fā)生在蘭江段的微囊藻水華，一周內(nèi)擴(kuò)張到包括富春江水庫在內(nèi)的100 km 長(zhǎng)河段和庫區(qū)，對(duì)建德市和桐廬市集中式飲用水源地和下游杭州市的G20 峰會(huì)水質(zhì)安全保障構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[33-34,36].

1.2 氣象觀測(cè)和高溫?zé)崂擞?jì)算

收集和整理鄰近的桐廬氣象站1972?2020 年長(zhǎng)期逐日觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括最低、最高和平均氣溫，平均風(fēng)速和降水量等，月均和年均氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)通過逐日數(shù)據(jù)計(jì)算得到.為觀測(cè)水溫長(zhǎng)期變化，在嚴(yán)陵塢(119.654° E、29.687° N)布設(shè)高頻浮標(biāo)觀測(cè)站(見圖1)，每天12:00 記錄表層(50 cm)水溫.

圖1 富春江水庫采樣點(diǎn)、氣象站和高頻浮標(biāo)站分布以及2016 年8 月高溫?zé)崂似陂g富春江水庫大壩藍(lán)藻水華Fig.1 Distribution of sampling sites,meteorological station and high frequency buoy station,and cyanobacterial bloom near the dam of Fuchunjiang Reservoir

目前國際上還沒有一個(gè)統(tǒng)一而明確的高溫?zé)崂藰?biāo)準(zhǔn)和判別閾值，大多通過固定最高氣溫或者百分比閾值來判別和計(jì)算高溫?zé)崂颂鞌?shù)和事件[37].WMO 建議日最高氣溫>32 ℃且持續(xù)3 d 以上的天氣過程為高溫?zé)崂薣37-38]；荷蘭皇家氣象研究所認(rèn)為，最高氣溫>25 ℃且持續(xù)5 d 以上(其間至少有3 d 最高氣溫>30 ℃)的天氣過程為高溫?zé)崂薣39].中國氣象局制定了我國統(tǒng)一的高溫?zé)崂藰?biāo)準(zhǔn)，規(guī)定日最高氣溫≥35 ℃為高溫日，連續(xù)3 d 以上的高溫天氣為高溫?zé)崂耸录40].該研究參照中國氣象局高溫?zé)崂藰?biāo)準(zhǔn)，計(jì)算桐廬氣象站1972 年以來逐年的高溫天數(shù)、高溫天起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、高溫?zé)崂耸录螖?shù)、高溫?zé)崂颂鞌?shù)、高溫?zé)崂颂炱鹗紩r(shí)間和結(jié)束時(shí)間，用以全面表征高溫和高溫?zé)崂碎L(zhǎng)期變化特征.

1.3 藻華過程葉綠素a 連續(xù)監(jiān)測(cè)

2016 年8 月14?25 日在三江口(119.527°E、29.537°N)、子胥(119.593°E、29.608°N)、冷水(119.651°E、29.655°N)、嚴(yán)陵塢和富春江大壩(119.665°E、29.714°N)布設(shè)5 個(gè)站點(diǎn)(見圖1)，每天采集表層(50 cm)水樣分析葉綠素a 濃度.葉綠素a 濃度采用分光光度法測(cè)定，根據(jù)水柱中藻類生物量用GF/F 濾膜(英國Whatman 公司)過濾100～500 mL 水樣，濾膜冷凍48 h后用90%熱乙醇提取，然后在分光光度計(jì)(UV-2 450，日本島津公司)上進(jìn)行檢測(cè)，并用稀鹽酸酸化，根據(jù)665、750 nm 吸光度計(jì)算葉綠素a 濃度[41].

1.4 葉綠素a 遙感估算

由于富春江水庫屬于狹長(zhǎng)形水體，水面較窄，需要高空間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)才能提取水體葉綠素a濃度.Landsat OLI 衛(wèi)星影像空間分辨率為30 m 滿足研究需要，但時(shí)間分辨率16 d，8 月14?25 日期間沒有Landsat 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，只能選擇8 月28 日天氣晴好條件下的Landsat OLI 衛(wèi)星影像.利用富春江水庫上游千島湖構(gòu)建的葉綠素a 遙感反演模型[42]，直接計(jì)算得到8 月28 日富春江水庫葉綠素a 空間分布.

1.5 統(tǒng)計(jì)分析和圖表繪制

利用SPSS 20 軟件對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括計(jì)算其平均值和線性擬合等，當(dāng)P≤0.05 時(shí)表明呈顯著相關(guān)，P≤0.01 時(shí)表明呈極顯著相關(guān).利用ArcGIS 9.2 和Origin 2018 軟件作圖.

2 結(jié)果與討論

2.1 富春江水庫氣溫長(zhǎng)期變化趨勢(shì)

通過對(duì)桐廬氣象站年最低、年平均和年最高氣溫長(zhǎng)期變化趨勢(shì)的線性擬合分析，發(fā)現(xiàn)近50 年富春江水庫經(jīng)歷了顯著的增溫過程，年最低、年平均和年最高氣溫的增溫率分別為0.38、0.35 和0.37 ℃/(10 a)(見圖2)，彰顯氣候變暖的觀測(cè)事實(shí)，與國內(nèi)絕大部分區(qū)域觀測(cè)結(jié)果較為一致，但由于不同研究觀測(cè)時(shí)段不一致，增溫率稍微有些差異[29,43-45].從線性擬合的顯著性水平來看，反映夜間溫度的最低氣溫增溫最顯著，說明氣候變暖存在一定的日變化特征，夜間增溫要比白天增溫明顯.

圖2 富春江水庫桐廬氣象站1972?2020 年年最低、年平均和年最高氣溫的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)Fig.2 Long-term (1972-2020) trend of yearly minimum,average and maximum air temperature at Tonglu meteorological station near Fuchunjiang Reservoir

2.2 富春江水庫高溫?zé)崂碎L(zhǎng)期變化

桐廬氣象站1972?2020 年高溫和高溫?zé)崂酥饕獏?shù)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)線性擬合結(jié)果如表1 所示.由表1可知，富春江水庫近50 年來高溫天數(shù)、高溫?zé)崂耸录l次、高溫?zé)崂颂鞌?shù)均呈現(xiàn)極顯著增加，變化范圍分別為5～54 d、1～8 次和4～50 d，線性斜率分別為3.7 d/(10 a)、0.59 次/(10 a)和3.7 d/(10 a).從起始和結(jié)束時(shí)間來看，高溫天起始時(shí)間明顯提前、結(jié)束時(shí)間明顯推遲，但統(tǒng)計(jì)上不顯著(見表1)；但高溫?zé)崂颂炱鹗紩r(shí)間則顯著提前、結(jié)束時(shí)間顯著推遲，反映高溫天和高溫?zé)崂颂斐掷m(xù)時(shí)間在顯著延長(zhǎng)(見表1).近50 年高溫?zé)崂似鹗紩r(shí)間最早出現(xiàn)在2018 年5 月14日(35.7 ℃)，最遲出現(xiàn)1997 年7 月27 日(35.1 ℃)，而高溫?zé)崂私Y(jié)束時(shí)間最早出現(xiàn)在1972 年7 月10 日(37.2 ℃)，最遲出現(xiàn)在2005 年9 月21 日(37.6 ℃)，最早和最遲時(shí)間均相差2 個(gè)多月，反映高溫?zé)崂祟l次和強(qiáng)度等存在較大年際變化.觀測(cè)結(jié)果與國內(nèi)其他地區(qū)的研究結(jié)果比較類似[45-47]，證實(shí)了全球高溫?zé)崂耸录l次和強(qiáng)度在普遍顯著增加的觀測(cè)事實(shí).

表1 富春江水庫桐廬氣象站1972—2020 年高溫天數(shù)及高溫?zé)崂耸录L(zhǎng)期變化趨勢(shì)(n=49)Table 1 Long term trend of heat day and heat waves events at Tonglu meteorological station around Fuchunjiang Reservoir from 1972 to 2020 by linear fitting (n=49)

2.3 2016 年夏季高溫?zé)崂俗兓卣?/h3>

2016 年共發(fā)生5 次高溫?zé)崂耸录?，分別是6 月21?24 日、7 月12?15 日、7 月20 日?8 月2 日、8 月6?8 日和8 月12?22 日.其中有2 次高溫?zé)崂耸录掷m(xù)時(shí)間非常長(zhǎng)，均超過10 d〔見圖3(a)〕，逐日最高氣溫最大值分別為7 月27 日的40.3 ℃和8 月19 日的39.6 ℃，平均值分別為38.9 和37.2 ℃.另外，2016 年桐廬站共觀測(cè)到高溫天數(shù)42 d，高溫?zé)崂颂鞌?shù)36 d.與其他年份相比，2016 年高溫?zé)崂耸录l次，高溫和高溫?zé)崂颂鞌?shù)均是近50 年較多的，但低于2003 年和2013 年，當(dāng)時(shí)全國普遍遭遇罕見高溫?zé)崂颂鞖?，其中華東地區(qū)是高溫?zé)崂说闹貫?zāi)區(qū)[11,48].另外，2016 年年最低氣溫和年平均氣溫分別達(dá)到14.70 和18.13 ℃，均是近50 年來最高(見圖2)，反映2016 年富春江水庫經(jīng)歷了非常典型的高溫?zé)崂四?分析氣溫和高頻浮標(biāo)站水溫逐日觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)二者存在極顯著線性相關(guān)(R2=0.72,P<0.001,n=365)，35 ℃最高氣溫對(duì)應(yīng)水溫在27 ℃左右.逐日水溫結(jié)果顯示，5 次高溫?zé)崂藢?duì)應(yīng)3 次非常明顯的連續(xù)高水溫觀測(cè)，6 月21?24 日高溫?zé)崂藢?duì)應(yīng)22?25 日高水溫觀測(cè)結(jié)果，最高水溫達(dá)30.5 ℃，7 月12?15 日高溫?zé)崂擞捎跉鉁夭皇欠浅８摺⒊掷m(xù)時(shí)間短，因此并沒有出現(xiàn)持續(xù)的高水溫過程.7 月20 日?8 月2 日以及8 月6?8 日兩次高溫?zé)崂嗽斐? 月25 日?8 月14 日水溫長(zhǎng)期在27 ℃以上，而8 月12?22 日高溫?zé)崂嗽斐? 月16?28 日水溫持續(xù)在27 ℃以上，最高水溫達(dá)30.5 ℃〔見圖3(b)〕.

圖3 2016 年桐廬氣象站最高氣溫逐日變化和嚴(yán)陵塢高頻浮標(biāo)站12:00 水溫逐日變化與高溫?zé)崂耸录?duì)應(yīng)的時(shí)間Fig.3 Daily maximum air temperature at Tonglu meteorological station and water temperature at 12:00 at Yanlingwu high frequency buoy station in 2016,and the occurrence date of heat waves events

2.4 高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華影響的因果分析

由于氣溫與水溫之間普遍存在非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[49]，全球變暖背景下氣溫上升和高溫?zé)崂耸录脑黾幼匀灰苍斐珊焖疁氐纳仙秃礋崂耸录脑黾覽50].水溫直接決定了浮游植物生長(zhǎng)和藻類水華的暴發(fā)，2016 年8 月12?22 日富春江水庫經(jīng)歷了一次較長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)崂诉^程，期間最高氣溫和水溫平均值分別為37.2 和28.9 ℃，而8 月14?25 日富春江水庫開展了葉綠素a 濃度逐日觀測(cè)，恰好可以分析高溫?zé)崂藢?duì)浮游植物生長(zhǎng)和藻類水華的影響.從8 月12 日高溫?zé)崂碎_始，最高氣溫從35.7 ℃升至19 日的39.6 ℃，之后開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，至8 月22 日高溫?zé)崂私Y(jié)束，對(duì)應(yīng)的最高氣溫為36.5 ℃，在經(jīng)歷了8 月23 日最高氣溫為33.8 ℃后于24 日、25 日又分別升至36.6 和36.8 ℃，在這期間除了8 月15 日水溫為26.4 ℃外，其他時(shí)間水溫均明顯高于27 ℃，最高值出現(xiàn)在8 月20 日，為30.5 ℃(見圖4).浮游植物葉綠素a 濃度則從8 月14 日的(30.6±2.9) μg/L 升至19 日的(65.3±21.3)μg/L(最高值)，之后降至26 日的(37.0±17.3) μg/L(見圖4)，葉綠素a 濃度變化過程與高溫?zé)崂税l(fā)展過程高度吻合.統(tǒng)計(jì)分析顯示，日最高氣溫與葉綠素a 濃度呈正相關(guān)但不顯著(R2=0.19，P=0.16)，但日均水溫與葉綠素a 濃度則呈顯著正相關(guān)(R2=0.57，P<0.005)，由此說明高溫?zé)崂苏T發(fā)了一次典型的藻類水華過程.基于8 月22 日子胥、冷水和富春江大壩3 個(gè)站點(diǎn)浮游植物群落結(jié)構(gòu)鑒定，藍(lán)藻占比在97.5%以上[33]，屬于典型的藍(lán)藻水華過程.

圖4 2016 年8 月14?25 日高溫?zé)崂似陂g富春江庫區(qū)葉綠素a 濃度、最高氣溫、12：00 水溫逐日變化Fig.4 Daily variations of maximum air temperature,water temperature and chlorophyll a concentration derived from 5 sites in Fuchunjiang Reservoir during the heat waves period from August 14th to 25th,2016

為進(jìn)一步驗(yàn)證高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華的影響，筆者分析了高溫?zé)崂撕蟮? 月28 日Landsat OLI 影像遙感反演得到的葉綠素a 濃度空間分布(見圖5).由圖5可知，高溫?zé)崂撕蟮? 月28 日主庫區(qū)(梅城?大壩出口)出現(xiàn)明顯藻類水華，從原始影像中肉眼都能判識(shí)出岸邊明顯的藻華漂浮堆積，遙感提取葉綠素a 濃度平均值高達(dá)14.7 μg/L，三江口等近岸水域葉綠素a濃度在20 μg/L 以上.盡管沒有統(tǒng)一葉綠素a 濃度閾值用以判別藻類水華的形成，對(duì)于相對(duì)比較清澈的水體，當(dāng)葉綠素a 濃度大于10 μg/L 時(shí)一般被認(rèn)為開始出現(xiàn)藻類水華[51]，對(duì)于渾濁的富營養(yǎng)化淺水湖泊太湖，根據(jù)藍(lán)藻水華衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)和同步葉綠素a 濃度測(cè)定發(fā)現(xiàn)，當(dāng)葉綠素a 濃度達(dá)到30 μg/L，從時(shí)衛(wèi)星影像上能觀測(cè)到明顯表面水華[52].對(duì)于葉綠素a 濃度大于20 μg/L 的富春江水庫近岸水域，從衛(wèi)星遙感上可以觀測(cè)到較為明顯的藻類水華.但與8 月13?25 日實(shí)測(cè)的葉綠素a 濃度相比，遙感觀測(cè)到的結(jié)果有些偏低.究其原因可能是：①由于利用上游千島湖的葉綠素a 遙感反演算法帶來低估，而28 日不屬于此次藻類水華峰值，8 月26 日后氣溫快速回落到32.0 ℃左右，并且觀測(cè)到零星降雨，日降水量為0.2 mm，而8月28 日風(fēng)速也較大，日均風(fēng)速為2.5 m/s，明顯高于12?22 日高溫?zé)崂似陂g的平均風(fēng)速(1.93 m/s)，風(fēng)速增加會(huì)破壞藻類水華在表層水體漂浮聚集[53]；②遙感觀測(cè)到的是整個(gè)庫區(qū)的平均值，而實(shí)測(cè)點(diǎn)往往是岸邊臨近站點(diǎn)，藻類水華容易在岸邊堆積，致使8 月28日Landsat OLI 影像觀測(cè)到的整個(gè)庫區(qū)平均葉綠素a濃度明顯低于站點(diǎn)實(shí)測(cè)值.

圖5 2016 年8 月28 日富春江水庫主庫區(qū)Landsat OLI 影像及其反演得到的葉綠素a 濃度空間分布Fig.5 Landsat OLI image and spatial distribution of chlorophyll a concentration in Fuchunjiang Reservoir derived from Landsat OLI image on August 28th,2016

2.5 高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華形成的潛在影響機(jī)制

盡管許多研究已表明，氣候變暖會(huì)造成浮游植物物候提前，藍(lán)藻等有害藻類水華加劇[17-19,30]，但關(guān)于高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華直接影響的證據(jù)并不多，內(nèi)在的影響機(jī)制也不甚明了.2003 年歐洲高溫?zé)崂似陂g，荷蘭小型深水湖泊Nieuwe Meer 湖(面積1.3 km2、平均水深18 m、最大水深30 m)試驗(yàn)和模擬結(jié)果顯示，夏季8 月中旬高溫?zé)崂舜龠M(jìn)了微囊藻藍(lán)藻水華的快速形成[20]，與我國富春江水庫的觀測(cè)結(jié)果高度契合，提供了高溫?zé)崂舜龠M(jìn)藻類水華形成的直接證據(jù).我國富春江水庫平均水深在8.0 m 左右，最大水深在20 m 以上，與荷蘭Nieuwe Meer 湖一樣是一個(gè)夏季存在熱力分層的深水湖庫，2016 年藻類水華也主要以微囊藻藍(lán)藻水華為主，占比超過90%[33].

高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華的影響包括直接影響和間接影響，其作用機(jī)制主要通過影響營養(yǎng)鹽利用，促進(jìn)湖泊增溫、改變熱力分層結(jié)構(gòu)、減少降水、增加光照利用率、降低風(fēng)速等進(jìn)而有利于藻類復(fù)蘇、快速生長(zhǎng)和表面水華聚集[19-21,50,54-56].海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)研究均表明，高溫?zé)崂藢?duì)浮游植物生長(zhǎng)和藻類水華的影響很大程度上取決于水體營養(yǎng)鹽水平，對(duì)于貧營養(yǎng)深水水體高溫?zé)崂说挠绊戄^小甚至由于熱力分層加劇不利于浮游植物形成和聚集，而對(duì)于中富營養(yǎng)水體高溫?zé)崂藭?huì)明顯加劇藻類水華的形成[20-21,54].富春江水庫2015年總氮和總磷濃度年均值分別在2.0 和0.08 mg/L 以上，2016 年高溫?zé)崂似陂g庫區(qū)總氮和總磷濃度分別為2.87 和0.125 mg/L[33]，仍處于較高水平，明顯高于藻類水華發(fā)生的營養(yǎng)鹽閾值[57]，因此高溫?zé)崂藢?duì)浮游植物生長(zhǎng)和藻華形成不受營養(yǎng)鹽限制.8 月12?22日高溫?zé)崂似陂g最高氣溫和最高水溫分別為37.2 和28.8 ℃，這非常有利于微囊藻生長(zhǎng)并形成水華，因?yàn)樵谒疁?8 ℃左右，微囊藻最高比生長(zhǎng)率明顯高于硅藻和綠藻[20]，高溫直接促進(jìn)了微囊藻的生長(zhǎng)和累積.加之高溫?zé)崂似陂g沒有降水，風(fēng)速也較低，8 月12?22 日平均風(fēng)速只有1.93 m/s，低于鄰近非高溫?zé)崂似陂g同樣沒有降水的8 月26 日?9 月4 日(2.16 m/s).已有研究表明，低風(fēng)速也會(huì)明顯促進(jìn)浮游植物生長(zhǎng)和藻類水華形成[20,53]，太湖平均風(fēng)速低于2.5 m/s時(shí)容易造成藍(lán)藻水華漂浮聚集和湖泛的形成[29].因此，低風(fēng)速、無降水等氣象條件都會(huì)直接或間接影響到浮游植物生長(zhǎng)和藻類水華的形成.除此之外，夏季高溫?zé)崂藭?huì)加劇深水湖庫熱力分層，顯著促進(jìn)中富營養(yǎng)水體浮游植物生物量累積和藻類水華的形成[17,19,54].盡管藻華暴發(fā)過程中沒有在富春江水庫開展水溫垂直剖面測(cè)定和熱力分層的計(jì)算，但富春江水庫上游千島湖2016 年逐日高頻水溫垂直剖面觀測(cè)顯示，7?8月熱力分層最強(qiáng)，溫躍層深度發(fā)生在5.0 m左右[58]，因此可以推斷富春江水庫也會(huì)存在明顯的熱力分層，熱力分層阻礙了表層和下層水體的垂直交換，致使浮游植物和藍(lán)藻水華在表層聚集[59].盡管葉綠素a 逐日觀測(cè)和遙感反演數(shù)據(jù)給出了夏季高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華影響的直接證據(jù)，但該研究更多的是回顧性因果分析，缺少針對(duì)高溫?zé)崂伺c藻類水華關(guān)聯(lián)過程的周密試驗(yàn)設(shè)計(jì)，葉綠素a 監(jiān)測(cè)也并沒有覆蓋住藻華形成、發(fā)展和消退的整個(gè)周期，因此在驅(qū)動(dòng)機(jī)制揭示方面仍存在欠缺.

鑒于未來全球變化背景下高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)頻次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間都將繼續(xù)增加，其不可避免對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生諸多不利影響[14,60-61]，如在富營養(yǎng)化較為嚴(yán)重的太湖，夏季高溫?zé)崂诉€會(huì)造成藻類水華快速分解，形成藻源性湖泛和厭氧環(huán)境，造成魚類死亡和生態(tài)系統(tǒng)破壞[29,62-63].因此未來需要開展更多連續(xù)高頻同步監(jiān)測(cè)、受控試驗(yàn)和模型模擬研究，深入揭示高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華形成、水生植被退化、冷水性魚類受損和生物多樣性喪失等的驅(qū)動(dòng)機(jī)制.此外，高溫?zé)崂俗鳛槭且环N極端氣象災(zāi)害，在我國乃至全球都積累了長(zhǎng)時(shí)間序列氣象觀測(cè)和氣候模式模擬數(shù)據(jù)，可以建立高溫?zé)崂伺c浮游植物生長(zhǎng)、生物量累積和藻類水華形成間的關(guān)系，利用長(zhǎng)期氣象觀測(cè)和氣候模擬數(shù)據(jù)來探討過去、現(xiàn)在和未來高溫?zé)崂藢?duì)藻類水華形成和淡水生態(tài)系統(tǒng)演化的影響過程和機(jī)制，提出應(yīng)對(duì)氣候變化的適應(yīng)性對(duì)策.

3 結(jié)論

a) 受全球氣候變化影響，富春江水庫氣溫呈現(xiàn)顯著增溫趨勢(shì)，近50 年來平均氣溫增溫率為0.35 ℃/(10 a)，相伴隨的高溫天數(shù)、高溫?zé)崂耸录透邷責(zé)崂颂鞌?shù)也顯著增加，反映高溫?zé)崂祟l次和強(qiáng)度在持續(xù)增加.2016 年出現(xiàn)5 次高溫?zé)崂?，高溫和高溫?zé)崂颂鞌?shù)分別達(dá)42 和36 d，年均氣溫達(dá)到近50 年最高值(18.13 ℃).

b) 8 月14 日?22 日高溫?zé)崂耸录^程中觀測(cè)到明顯藻類水華過程，葉綠素a 濃度從(30.6±2.9)μg/L 增至(65.3±21.3) μg/L，再降至(37.0±14.3) μg/L.Landsat 衛(wèi)星影像也觀測(cè)到明顯藻類水華，高溫?zé)崂撕蟮? 月28 日主庫區(qū)葉綠素a 濃度平均值高達(dá)14.7 μg/L.

c) 高溫?zé)崂艘鸬臍鉁睾退疁厣?、風(fēng)速降低和降水缺失、熱力分層強(qiáng)化等共同誘發(fā)和促進(jìn)了浮游植物生長(zhǎng)、生物量累積和藻類水華的形成與發(fā)展.研究結(jié)果揭示了高溫?zé)崂丝梢砸l(fā)顯著的藻類水華過程，預(yù)示全球氣候變暖影響下高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)頻次和強(qiáng)度的增加會(huì)繼續(xù)加劇湖庫藻類水華及其災(zāi)害.