洞庭湖氣象生態服務：過去、現在和未來

彭潔 王彩 覃鴻

（湖南省岳陽市氣象局，岳陽 414000）

作為我國最大的內陸湖泊濕地生態系統之一，洞庭湖濕地具有極為重要的生態功能和經濟價值，在全球氣候變化的大背景下，洞庭湖生態受到多方面的影響，洞庭湖生物多樣性保持、濕地氣候調節、洪澇調蓄能力等均面臨著挑戰。通過分析過去70年洞庭湖濕地氣候（圖1）、水文與生態系統發展變化背景，梳理了圍繞洞庭湖生態保護和修復開展氣象服務的技術路線和服務成果，并展望了衛星遙感技術在洞庭湖濕地生態修復氣象服務中的前景。

1 挑戰

新中國成立以來，洞庭湖區經濟快速發展的同時也引發了系列的環境問題，主要表現為湖泊面積急劇下降，1949年洞庭湖湖泊面積為4350 km2，到2000年時下降為2560 km2，減少了41.15%；水質及空氣污染加劇，地表水逐步下降到III～IV類水平；生物多樣性銳減，許多珍稀鳥類和名貴魚種大量減少甚至滅絕，部分水域沉水植物逐步消亡；血吸蟲疫情反復等。在全球氣候變暖的大背景下，氣象因子對洞庭湖生態環境變化的作用主要體現在極端水旱災害頻發、環境污染加重、生物多樣性減少等方面，洞庭湖生態保護和修復對氣象服務提出了要求。

2 生態氣象服務的技術路線和成效

圖1 1953—2018 年洞庭湖區氣溫距平變化曲線

20世紀60—70年代，一批高污染的工業項目落戶長江沿線和洞庭湖區域，岳陽市氣象部門開始針對洞庭湖區域環境調查、環境質量報告評審、重大項目環境影響評價及氣候可行性論證等方面開展研究和技術服務（圖2）。主要采取實地調查及設立臨時氣象觀測站的方式（圖3），采集相關數據，通過線性回歸、分類統計、時間序列和周期分析等方法為煉油、化工、造紙等重污染企業提供技術評審和氣候可行性論證。

洞庭湖生態環境的持續惡化，催生了新的探測手段和方式（圖4），推動了氣象生態服務的發展，2003年開始，在國家基本氣象監測站網的基礎上，環洞庭湖流域的區域自動氣象站、農田小氣候站、氣溶膠站、閃電定位儀、大氣電廠儀、水上氣象站、城市內澇站、通量梯度觀測塔（圖5）逐步完成布局，在結合氣象和環境監測數據研究的基礎上，建立面向服務對象的專業數據庫,對氣象和非氣象數據進行信息化處理，通過模式分析和格點預報處理等方法,建立針對不同預報對象的預報預警模型，運用GIS等方法，采用客戶端和服務端分離模式，為洞庭湖區域城市內澇、空氣質量、水陸交通安全、濕地生物多樣性評估、中國天然氧吧和夏季避暑旅游勝地創建等開展卓有成效的服務（圖6）。

圖2 1971 年氣象員在岳陽化工總廠施工地開展逆溫層探空觀測

圖3 1981 年氣象人員在躉船上手持觀測儀器進行水面氣象觀測

圖4 綜合立體氣象監測站網

圖7 岳陽國家氣候觀象臺一站三址布局圖

圖5 洞庭湖腹地通量梯度觀測塔

3 未來發展展望

2019年成立的岳陽國家氣候觀象臺（圖7）以洞庭湖生態氣象觀測及高分衛星遙感地面校驗為重點開展建設，遙感技術的應用為生態氣象服務提供了新的技術支撐，有關湖泊面積變化、水質和植被、水旱發展趨勢監測的遙感產品將為洞庭湖生態保護和修復提供科學依據。通過衛星遙感湖泊水體監測洞庭湖水體面積可見，2019年洞庭湖區域的嚴重干旱導致洞庭湖面積急劇下降，9月23日05時洞庭湖水體（裸水）面積為829.89 km2（圖8），較7月3日14時洞庭湖水體（裸水）面積1847 km2減少了1017.11 km2，減少比例為55%，客觀地說明了長時間干旱少雨給洞庭湖生態造成的影響。

圖8 2019 年9 月23 日FY-3D/MERSI 洞庭湖水體（裸水）監測圖

圖9 2019 年7 月3 日FY-3D/MERSI 洞庭湖水體（裸水）監測圖