在全球氣候變化背景下，強降雨及暴雨等極端降雨事件頻次和強度都將增加，由此導致的徑流增加可攜帶流域及周邊城市大量懸浮物、營養(yǎng)鹽、重金屬和有機污染物等進入湖庫水體，必將對湖庫物理化學過程及生態(tài)系統(tǒng)結構和功能產生顯著影響。
中國科學院南京地理與湖泊研究所研究員張運林團隊在千島湖利用原位高頻浮標和遙感數據開展了強降雨事件對水庫生態(tài)環(huán)境的影響研究，結果顯示：
（1）千島湖在2009~2014年間，強降雨事件引發(fā)的高渾濁區(qū)水體面積范圍為41.3km2到148.1 km2不等，雨后河口懸浮物濃度（6.6 ± 1.0 mg/L）顯著高于雨前（3.7 ± 1.3 mg/L）。其中遙感影像觀測到2010年2月21日~3月12日的一次較大的降雨事件造成千島湖高渾濁區(qū)面積高達148.1 km2，約占水庫面積的四分之一，最遠輻射距離可達13.3 km。高渾濁區(qū)面積、懸浮物濃度與降水量存顯著正相關，隨降雨強度增加而增加。
基于遙感估算模型估算得到的降雨前和降雨后新安江總懸浮濃度和高渾濁區(qū)的空間分布。
圖片來源：中國科學院南京地理與湖泊研究所
（2）強降雨可以引發(fā)千島湖河口區(qū)水體的完全混合，徹底摧毀溫躍層，改善水體的溶解氧水平；大雨和中雨可以顯著降低水體的熱穩(wěn)定性，擴大混合范圍，同時對表層水體的復氧具有積極的促進作用，特別的是，中雨還會誘發(fā)原本的單溫躍層結構轉變?yōu)殡p溫躍層結構。降雨對水體分層的弱化作用主要通過降低表層水溫和增加徑流、提高物理擾動強度來實現。另外，在過渡區(qū)和深水區(qū)的觀測結果顯示，這些區(qū)域的熱力分層狀態(tài)僅對暴雨事件具有明顯的響應，而且從上游輸送來的大量有機物滯留于溫躍層內部，不能被快速地輸移和分解，從而消耗溶解氧，惡化底層水體化學環(huán)境。
研究結果發(fā)表在水文領域主流刊物Journal of Hydrology和Hydrological Processes上。研究得到國家自然科學基金與中國科學院前沿重點項目的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125031
https://doi.org/10.1002/hyp.13826
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