1975—2018年奧奈達(dá)(Oneida)湖夏季不同深度水溫變化特征及其對氣溫變化的響應(yīng)

高珊珊, 劉陽, 胡婕, 梅雪英,*

1975—2018年奧奈達(dá)(Oneida)湖夏季不同深度水溫變化特征及其對氣溫變化的響應(yīng)

高珊珊1,2, 劉陽1, 胡婕1, 梅雪英1,*

1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 合肥 230036 2. 河北省氣象技術(shù)裝備中心，石家莊 050021

利用奧奈達(dá)湖夏季氣溫和0、2、4、6和8 m處水溫資料, 分析了1975—2018年該湖不同深度水溫變化特征及其對氣溫變化的響應(yīng)。結(jié)果表明: (1)夏季氣溫與0、2、4、6和8 m處水溫均呈極顯著升溫趨勢, 氣溫的氣候傾向率為0.35 ℃·10a-1, 各層水溫傾向率均大于氣溫為0.38—0.40 ℃·10a-1; (2)氣溫與2 m處水溫突變均發(fā)生于1994年, 且水溫突變發(fā)生的年份隨深度的增加而推遲; 夏季氣溫和0、2、4 m處水溫的異常偏高年均為2005年, 各層水溫異常偏低和偏高年各出現(xiàn)在1992和2005年; (3)夏季0、2、4、6和8 m處水溫與氣溫的溫差均呈升高趨勢, 分別增加了0.25、0.27、0.14、0.11、0.05 ℃, 水氣溫差的氣候傾向率變化范圍為0.02—0.05 ℃·10a-1, 且隨著深度的增加, 水氣溫差的增加幅度變小; (4)夏季平均氣溫每升高1 ℃, 相當(dāng)于奧奈達(dá)湖0、2、4、6和8 m處夏季均溫升高(1.06 ± 0.02) ℃、(1.06 ± 0.02) ℃、(1.04 ± 0.02) ℃、(1.03 ± 0.03) ℃和(1.01 ± 0.03) ℃。研究結(jié)果顯示, 在相同氣候背景下, 隨著水深增加, 水溫對氣溫敏感程度逐漸減弱。該研究對了解奧奈達(dá)湖水溫變化及其對氣溫的響應(yīng)具有重要意義。

奧奈達(dá)湖; 水溫; 氣溫; 響應(yīng)

0 前言

全球氣候變暖已成為世界關(guān)注的熱點(diǎn)問題, 根據(jù)IPCC第五次評估報(bào)告, 近百年來(1880—2012年), 全球地表平均溫度大約升高了0.85 ℃, 其中1983—2012年是過去1400年來最熱的30年[1]。水溫決定著水生態(tài)系統(tǒng)的新陳代謝和生產(chǎn)能力, 是影響水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過程的最重要的因子之一[2]。對河流近50年的表層水溫變化的研究發(fā)現(xiàn)水溫變化主要集中在5—10月且受氣溫的影響較大[3]。水溫變化與氣溫變化呈顯著相關(guān)性[4]。Hardenbicker等[5]分析了氣候變化對萊茵河水溫的影響, 預(yù)測了未來水溫變化趨勢, 得出2012—2050年水溫變化幅度在0.6—1.4 ℃之間。因此, 水溫變化受氣溫的影響大[3], 然而現(xiàn)有研究多針對河流生態(tài)系統(tǒng), 河流存在著強(qiáng)烈的水層混合。

有關(guān)靜水水體的研究近年來也逐步受到關(guān)注。夏依木拉提[6]對天山西部內(nèi)流河近50年的水溫變化趨勢的研究, 發(fā)現(xiàn)水溫隨氣溫的升高而升高。對千島湖近1年的水溫垂直分層的研究發(fā)現(xiàn)水溫垂直分布呈現(xiàn)正溫分布[7]。因此, 氣溫對靜水水體水溫變化也產(chǎn)生影響, 而長序列的不同深度水溫對氣溫變化的響應(yīng)尚不多見, 成為深入認(rèn)識靜水水體長序列的分層水溫對氣溫變化響應(yīng)的不足。

奧奈達(dá)湖(Oneida Lake)位于美國紐約州中部(43.1N, -75.52W), 擁有豐富的地表水, 是美國紐約州單獨(dú)管轄的最大和研究最多的內(nèi)陸湖泊[8]。該湖具有長期的歷史觀測資料, 包括1975—2018年夏季0、2、4、6和8 m處水溫的逐月資料。本研究以奧奈達(dá)湖為研究對象, 結(jié)合其歷史資料, 分析44年來奧奈達(dá)湖水溫變化特征及其對氣候變化的響應(yīng), 研究結(jié)果有助于深入理解氣候變暖背景下奧奈達(dá)湖分層水溫的變化規(guī)律, 以期為進(jìn)一步認(rèn)識和評估氣候變化對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

奧奈達(dá)湖面積207 km2, 總?cè)莘e140×107m3, 長33 km, 寬8.7 km, 平均水深6.8 m, 最大深度16.8 m, 岸線長89 km。它的長軸是西—西北—東—東南, 該湖被廣泛用于旅游、釣魚和娛樂。奧奈達(dá)湖具有廣泛的地表水網(wǎng)絡(luò), 擁有七條支流, 三條在北方, 四條在南方。奧奈達(dá)湖流域年總流量約為2.13×109m3[9-10]。奧奈達(dá)湖流域處于溫帶大陸性氣候區(qū), 四季分明, 年平均氣溫8.1—11.4 ℃, 夏季日平均氣溫為15—28 ℃, 年最高氣溫在7月份, 最低氣溫在1月份。夏季日均風(fēng)速為1—5 m· s-1。全年降水頻率和強(qiáng)度無明顯季節(jié)變化, 降水充沛。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文水溫?cái)?shù)據(jù)來源于康奈爾大學(xué)野外生物站的監(jiān)測數(shù)據(jù)(https://knb.ecoinformatics.org/knb /metacat/ kgordon. 35.49/default)。該站對奧奈達(dá)湖的水溫具有長期監(jiān)測數(shù)據(jù), 本研究選擇其中的一個監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)(表1), 因湖泊夏季水溫較穩(wěn)定, 選用奧奈達(dá)湖1975—2018年夏季(6、7、8月)的0、2、4、6和8 m處水溫?cái)?shù)據(jù)。氣溫?cái)?shù)據(jù)來源于美國國家環(huán)境信息中心網(wǎng)(https://www.ncdc.noaa.gov/)錫拉丘茲(Syracuse)氣象站(距離奧奈達(dá)湖最近的城市氣象站), 包括1975—2018年夏季平均氣溫的監(jiān)測數(shù)據(jù)。文中所用數(shù)據(jù)均為1975—2018年各年6—8月平均數(shù)據(jù)。

1.3 分析方法

本文采用回歸分析方法研究夏季平均氣溫及同期奧奈達(dá)湖0、2、4、6和8 m處水溫變化特點(diǎn), 確定氣候傾向率; 通過對氣溫、0、2、4、6和8 m處水溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行Mann-Kendall(M-K)非參數(shù)檢驗(yàn), 設(shè)定的M-K檢驗(yàn)的顯著性水平為0.05（U0.05=±1.96）以研究其突變特征, 其中UF、UB均為統(tǒng)計(jì)量[11]; 采用世界氣象組織對氣候異常提出的判別標(biāo)準(zhǔn)即距平大于標(biāo)準(zhǔn)差的2倍作為異常, 分析氣溫和水溫的異常特征[12]。

表1 監(jiān)測站點(diǎn)情況

借鑒前人研究[13]將水溫對氣溫的響應(yīng)定義為氣溫變化背景下, 0、2、4、6和8 m處水溫的變化程度, 用夏季平均氣溫每升高1℃, 水溫變化的快慢和幅度來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫與水溫變化

1975—2018年奧奈達(dá)湖夏季氣溫呈極顯著增溫趨勢(通過0.01顯著性檢驗(yàn)), 氣候傾向率為0.35 ℃·10a-1。夏季氣溫在1975—2000年代均低于44a平均氣溫0.10—0.57 ℃, 在2001—2010及2011—2018年代均高于44a平均氣溫0.29—0.77 ℃, 其中2011—2018年代氣溫是44a來最高, 屬44a來夏季最暖年代(圖1)。

0、2、4、6和8 m處水溫(圖1)總體呈極顯著增溫趨勢(通過0.01顯著性檢驗(yàn))。各層水溫氣候傾向率為0.38—0.40 ℃·10a-1, 均大于氣溫的氣候傾向率。1975—2000年代各處水溫均低于44a平均水溫0.18—0.74 ℃, 2001—2010及2011—2018年代均高于44a平均水溫0.14—1.00 ℃。1975—2018年各層的夏季水溫升高了1.39—1.61 ℃。

2.2 氣溫與各層水溫的氣候突變和異常特征

奧奈達(dá)湖夏季平均氣溫與0、2、4、6和8 m處水溫的M-K趨勢檢驗(yàn)的UF和UB曲線交點(diǎn)位置在1994—2004年間, 且均突破α=0.05的上臨界值; 氣溫和0 、2 m處的水溫發(fā)生突變年份為1994年; 隨著水深增加, 突變發(fā)生的年份推遲, 4、6 和8 m處水溫突變年份分別為1999、2001和2004年。突變后的平均溫度均高于突變前。

氣溫、0、2和4 m處水溫異常偏高年一致, 均在2005年, 較44a平均溫度分別偏高2.36 ℃、2.06 ℃、2.15 ℃和1.94 ℃(表3)。6和8 m處水溫在2012年出現(xiàn)異常偏高現(xiàn)象, 較44a平均溫度偏高1.86 ℃和2.10 ℃。 0、2、4、6和8 m處水溫在1992年均出現(xiàn)了異常偏低現(xiàn)象, 較44a平均溫度分別偏低1.83 ℃、2.06 ℃、2.16 ℃、1.96 ℃、1.92 ℃。各層水溫異常年份較一致, 異常偏低和偏高年多在1992年和2005年。

圖1 奧奈達(dá)湖夏季平均氣溫(a)和0(b)、2(c)、4(d)、6(e)和8 m(f)平均水溫的變化特征

Figure 1 Characteristics of average summer air temperature (a) and water temperature in different layers of 0 (b), 2 (c), 4 (d), 6 (e) and 8 m (f) in Oneida Lake

表2 1975—2012年奧奈達(dá)湖夏季平均氣溫和水溫的異常年份

注: (+)表示異常偏高年; (-)表示異常偏低

圖2 奧奈達(dá)湖夏季平均氣溫(a)和0(b)、2(c)、4(d)、6 (e)和8 m(f)平均水溫的M-K非參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

Figure 2 Results of average summer air temperature (a) and water temperature of 0 (b), 2(c), 4(d), 6(e) and -8 m (f) by Mannual-Kendall method in Oneida Lake

2.3 水、氣溫差的變化

44a來, 奧奈達(dá)湖夏季0、2、4、6和8 m處水溫與氣溫的溫差均呈升高趨勢(圖3), 這主要是因?yàn)橄募?、2、4、6和8 m處水溫的增加幅度大于氣溫的增加幅度。0、2、4和6 m處水、氣溫差在1981—1990年代明顯增加, 8 m水、氣溫差明顯減小; 0、2、4、6和8 m處水、氣溫差在1991—2000年代明顯減小; 0、2、4、6和8 m處水、氣溫差在2001—2010及2011—2018年代均呈增加趨勢; 44a來0、2、4、6和8 m處水、氣溫差分別增加了0.25、0.27、0.14、0.11和0.05 ℃。

夏季0、2、4、6和8 m處水、氣溫差的氣候傾向率變化范圍為0.02—0.05 ℃·10a-1, 隨著湖水深度的增加, 水、氣溫差的增加速率減小, 即湖水越深, 水、氣溫差的增加幅度越小。

2.4 各層水溫對氣溫的響應(yīng)

1975—2018年夏季奧奈達(dá)湖各層平均水溫與平均氣溫之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系(表3)。夏季, 與平均氣溫相關(guān)性最高的為0 m水溫, 二者的相關(guān)系數(shù)為0.90; 隨著水深增加, 相關(guān)性降低。一元線性回歸擬合(均通過0.01的顯著性檢驗(yàn))表明: 0 和2 m處水溫對氣溫的響應(yīng)最敏感, 夏季平均氣溫每升高1 ℃, 該兩層水溫均升高1.06 ± 0.02 ℃(95%置信區(qū)間, 下同); 4和6 m處水溫次之; 對氣溫的響應(yīng)敏感度最差的為8 m水溫, 線性傾向率為1.01 ± 0.03, 表明夏季平均水溫每增加1 ℃, 相當(dāng)于該層水溫升高1.01 ± 0.03 ℃。因此, 0 m、2 m、4 m、6 m和8 m處水溫對氣溫敏感程度逐漸減弱。

3 討論

本研究表明奧奈達(dá)湖夏季氣溫與0、2、4、6和8 m處水溫均呈顯著升溫趨勢, 且各層水溫升溫率均大于氣溫。奧奈達(dá)湖夏季0、2、4、6和8 m處水溫與氣溫的溫差均呈升高趨勢。隨著水深增加, 水、氣溫差的增加幅度減小、突變發(fā)生的年份推遲且突變后的平均溫度高于突變前、水溫對氣溫敏感程度也逐漸減弱。

圖3 奧奈達(dá)湖夏季0(a)、2(b)、4(c)、6(d)和、8(e)水氣溫差的變化

Figure 3 The variation of temperatures between average summer water temperatures and air temperatures in Oneida Lake

表3 奧奈達(dá)湖夏季各層平均水溫對平均氣溫的響應(yīng)

注: **表示通過α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。

溫度是水體生態(tài)系統(tǒng)中最重要的要素之一, 對水質(zhì)有著重要的影響[14-15]。氣候變化和人類活動對湖泊水溫變化造成一定影響, 氣溫的升高是引起水溫升高的主要原因[16]。Cao等[17]發(fā)現(xiàn)河流水溫隨著氣候變暖而增加, 尤其是夏季。本研究發(fā)現(xiàn)近44a來, 奧奈達(dá)湖夏季0、2、4、6和8 m處水溫均大于氣溫, 這與倪玉紅等[18]對池塘夏季水溫的研究結(jié)果一致。Kedra等[19]發(fā)現(xiàn)波蘭北部的湖泊受水壩的影響, 減弱了水溫變暖趨勢的強(qiáng)度, 致使隨著氣候的變化, 水溫變化趨勢比氣溫變化趨勢弱。Leehwkim等[20]對朝鮮永大壩水庫和Huang等[21]對納木錯湖的研究均發(fā)現(xiàn)水溫與氣溫的變化趨勢基本一致。王瑞等[22]發(fā)現(xiàn)中國9個湖泊的水溫在2000—2015年均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢, 對氣溫的響應(yīng)程度強(qiáng), 水溫和氣溫的變化趨勢基本一致。而本研究發(fā)現(xiàn)奧奈達(dá)湖夏季氣溫與各層水溫均呈升高趨勢, 各層水溫傾向率均大于氣溫, 說明氣候變暖背景下, 奧奈達(dá)湖的水溫變化幅度較氣溫更大、更強(qiáng)烈。Austin等[23]發(fā)現(xiàn)蘇必利爾湖夏季水溫變暖速度大于氣溫, 是由于冬天冰層覆蓋減少的原因。湖面的冰通過反射太陽輻射, 減少湖泊吸收的太陽輻射, 從而影響湖泊水溫。Rudstam等[9]對奧奈達(dá)湖多年冰期研究發(fā)現(xiàn), 奧奈達(dá)湖冬季冰層覆蓋時間逐漸縮短及冰層逐漸變薄, 這可能是奧奈達(dá)湖水溫傾向率大于氣溫的原因之一。水溫增加會導(dǎo)致水中溶氧減少, 影響湖泊中水生生物和植物的生長發(fā)育, 也會加快湖泊的富營養(yǎng)化程度。

關(guān)于水、氣溫差的研究多關(guān)注水體表層與氣溫溫差的變化[24-25]。本研究對奧奈達(dá)湖夏季0、2、4、6和8 m處水溫與氣溫的溫差分析表明, 各處水、氣溫差為正, 由于各處水溫增幅均大于氣溫, 且隨水深的增加, 水溫增幅逐漸減小, 44a來0、2、4、6和8 m處水、氣溫差均呈升高趨勢, 隨水深的增加, 水、氣溫差的增加速率減小, 即湖水越深, 水、氣溫差的增加幅度越小, 水溫與氣溫越接近。

一般情況下, 熱量從湖泊表面向湖底傳遞, 隨著水深的增加, 水溫最大值出現(xiàn)的時間逐漸滯后[26]。氣溫對水溫的影響主要作用于水體表層, 隨水深增加, 水體內(nèi)攪動下降, 會形成熱力分層, 湖泊表層接收到的太陽輻射熱量很難傳遞到下層, 因而受氣溫的影響減小[27]。本研究發(fā)現(xiàn)除0 和2 m水溫與氣溫的突變年份為1994年外, 4、6和8 m各層水溫突變年份均晚于氣溫, 0、2、4、6和8 m處水溫對氣溫敏感程度逐漸減弱, 表明了隨著水深的增加, 水溫對氣溫的響應(yīng)逐漸滯后, 且受氣溫的影響變小, 這與劉明亮等[28]對新安江水庫的研究發(fā)現(xiàn)表層水溫與氣溫的相關(guān)性最好, 中層水溫次之, 下層水溫受氣溫的影響最小的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

(1)1975—2018年奧奈達(dá)湖夏季氣溫與0、2、4、6和8 m處水溫均呈極顯著升溫趨勢, 氣溫的氣候傾向率為0.35 ℃·10a-1; 各層水溫氣候傾向率為0.38—0.40 ℃·10a-1, 均大于氣溫, 比氣溫的變化更劇烈。

(2)隨水深增加, 水溫突變發(fā)生的年份推遲, 突變后的平均水溫均高于突變前。夏季氣溫和0、2和4 m各層水溫的異常偏高年均為2005年, 各層水溫出現(xiàn)異常的年份較一致, 異常偏低和偏高年多出現(xiàn)在1992和2005年。

(3)夏季0、2、4、6和8 m處水溫與氣溫的溫差均呈升高趨勢, 水、氣溫差的氣候傾向率變化范圍為0.02—0.05 ℃·10a-1, 且湖水越深, 水氣溫差的增加幅度越小。

(4)相同的氣候背景下, 0 和2 m水溫對氣溫的響應(yīng)最為敏感, 8 m水溫對氣溫響應(yīng)的敏感度最低。

[1] IPCC. Climate Charge: The Physical Science Basis, The summary for policymakers of the working group I contribution to the fifth assessment report[M]. New York: Cambridge University Press, 2013.

[2] 孫晞, 王雪, 許巖, 等. 一個分層水庫溫躍層的模擬與驗(yàn)證[J]. 湖泊科學(xué), 2015, 27(2): 319–326.

[3] 袁博, 周孝德, 宋策, 等. 黃河上游高寒區(qū)河流水溫變化特征及影響因素研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2013, 27(12): 59–65.

[4] CAISSIE D. The thermal regime of rivers: a review[J]. Freshwater Biology, 2006, 51(8): 1389–1406.

[5] HARDENBICKER P, VIERGUTZ C, Becker A, et al. Water temperature increases in the river Rhine in response to climate change [J]. Regional Environmental Change, 2017, 17: 299–308.

[6] 夏依木拉提. 近50年天山西部內(nèi)流河天然河道水溫變化特征[J]. 水文, 2009, 29(2): 84–86.

[7] 白楊, 張運(yùn)林, 周永強(qiáng), 等. 千島湖水溫垂直分層的空間分布及其影響因素[J]. 海洋與湖沼, 2016, 47(5): 906– 914.

[8] KARATAYEV V A, KARATAYEV A Y, BURLAKOVA L E, et al. Eutrophication and dreissena invasion as drivers of biodiversity: a century of change in the mollusc community of Oneida Lake[J]. PloS ONE, 2014, 9(7): e101388.

[9] RUDSTAM L G, MILLS E L, JACKSON J R, et al. Oneida Lake: long-term dynamics of a managed ecosystem and its fishery[M]. The New York: American Fisheries Society, 2016: 245–272.

[10] 高珊珊, 張曙光, 劉陽, 等. 奧奈達(dá)(Oneida)湖營養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢及影響因素[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(4): 26–32.

[11] 唐啟義. DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(第二版)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2010.

[12] 魏鳳英. 現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測技術(shù)[M]. 北京: 中國氣象出版社, 1999: 29–34.

[13] 閆軍輝, 劉金科, 王娟, 等. 1966—2012年銀川淺層地溫變化及其對氣候變化的響應(yīng)[J]. 土壤通報(bào), 2019, 50(1): 57–62.

[15] 趙磊, 劉永, 李玉照, 等. 湖泊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換理論與驅(qū)動因子研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(10): 1697–1707.

[16] 王敏, 梁雨華, 馬建行, 等. 基于MODIS數(shù)據(jù)的2015年夏季全球大型湖泊表面溫度格局初探[J]. 濕地科學(xué), 2017, 15(4): 571–581.

[17] CAO Q, SUN N, YEARSLEY J, et al. Climate and land cover effects on the temperature of Puget Sound streams: assessment of climate and land use impacts on stream temperature[J]. Hydrological Processes, 2016, 30: 2286– 2304.

[18] 倪玉紅, 孫擎, 王學(xué)林, 等. 盱眙龍蝦池塘夏季水溫與溶解氧變化特征及預(yù)報(bào)模型研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2015, 31(32): 33–39.

[19] KEDRA M, WIEIACZKA L. Climatic and dam-induced impacts on river water temperature: Assessment and management implications [J]. Science of the Total Environment, 2018, 626: 1474–1483.

[20] LEEHWKIM E J, PARK S S, et al. Effects of climate on the thermal structure of lakes in the Asian Monsoon Area[J]. Climatic Change, 2012, 112(3/4): 859–880.

[21] HUANG L, WANG J, ZHU L, et al. The warming of large lakes on the Tibetan Plateau: evidence from a Lake Model Simulation of Nam Co, China, during 1979-2012[J]. Journal of Geophysical Research, 2017, 12(24): 13095– 13107.

[22] 王瑞, 牛振國. 中國湖泊溫度變化特征及其對氣候變化的響應(yīng)[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2020, 40(2): 780–788.

[23] AUSTIN J A, COLMAN S M. Lake Superior summer water temperatures are increasing more rapidly than regional air temperatures: A positive ice-albedo feedback[J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34, L06604.

[24] O?REILLY C M, SHARMA S, GRAY D K, et al. Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe[J]. Geophysical Research Letters, 2015, 42(24): 1–9.

[25] KEEVALLIK S. Annual variation of air-water temperature difference at three Eatonian coastal stations[J]. Estonian Journal of Engineering, 2013, 4: 329–335.

[26] 趙林林, 朱廣偉, 陳元芳, 等. 太湖水體水溫垂直分層特征及其影響因素[J]. 水科學(xué)進(jìn)展, 2011, 22(6): 844–850.

[27] HAMPTON S E, IZMESTˋEVA L R, MOORE M V, et al. Sixty years of environmental change in the world's largest freshwater lake-Lake Baikal, Siberia[J]. Global Change Biology, 2008, 14(8): 1947–1958.

[28] 劉明亮, 吳志旭, 何劍波, 等. 新安江水庫(千島湖)熱力學(xué)狀況及熱力分層研究[J]. 湖泊科學(xué), 2014, 26(3): 447–454.

Characteristics of summer water temperature in Oneida Lake with depth and its response to summer air temperature during 1975-2018

GAO Shanshan1,2, LIU Yang1, HU Jie1, MEI Xueying1,*

1. College of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China 2. Hebei Provincial Meteorological Technical Equipment Center, Shijiazhuang 050021, China

Based on the data of temperature, characteristics of summer water temperature in Oneida Lake with depth (0, 2, 4, 6 and 8 m) and its response to summer air temperature from 1975 to 2018 were analyzed. The results are as follows. (1) Both summer air temperature and summer water temperature of 0, 2, 4, 6 and 8 m in Oneida Lake increased significantly with time; the increasing rate ofair temperature was 0.35 ℃·10a-1; the increasing rates of water temperatures in different depth were faster than air temperature to be 0.38-0.40 ℃·10a-1. (2) The abrupt changes of air temperature and water temperatures at 0 and 2 m in summer occurred in 1994 and delayed with depth. The abnormal high summer air temperature and water temperatures of 0, 2 and 4 m occurred in 2005, and the abnormal low summer water temperatures in each depth were mostly occurred in 1992 and 2005. (3) Difference between summer water temperature and air temperature increased by 0.25, 0.27, 0.14, 0.11 and 0.05 ℃ in different layers from 0, 2, 4, 6 and 8 m accordingly. The increasing rate of the difference varied from 0.02-0.05 ℃·10a-1. Moreover, the increasing rate of the difference decreased with depth. (4) The average water temperature in summer would increase (1.06 ± 0.02) ℃, (1.06 ± 0.02) ℃ and (1.04 ± 0.02) ℃ and (1.03 ± 0.03) ℃ and (1.01 ± 0.03) ℃ at depth of 0, 2, 4, 6 and 8 m when the average air temperature in summer increased 1 ℃. So, under the same climate background, the sensitivity of water temperature to air temperature would decline with depth. The results of this study would be useful for understanding the changes of summer water temperature in Oneida Lake and its response to summer air temperature.

Oneida Lake; water temperature; air temperature; response

高珊珊, 劉陽, 胡婕, 等.1975—2018年奧奈達(dá)(Oneida)湖夏季不同深度水溫變化特征及其對氣溫變化的響應(yīng)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2023, 42(1): 114–120.

GAO Shanshan, LIU Yang, HU Jie, et al. Characteristics of summer water temperature in Oneida Lake with depth and its response to summer air temperature during 1975-2018[J]. Ecological Science, 2023, 42(1): 114–120.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2023.01.013

P339

A

1008-8873(2023)01-114-07

2020-11-01;

2021-01-02

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41771100, 42011530017)

高珊珊(1994—), 女, 山西臨汾人, 碩士, 主要從事生態(tài)環(huán)境方面的研究, E-mail: g1142448389@163.com

梅雪英, 女, 博士, 副教授, 主要從事生態(tài)環(huán)境方面的研究, E-mail: qxxmxy@163.com