烏梁素海冰封期分層與混合特征及對氧代謝速率的影響*

楊惠杰，黃文峰，張 程，李志軍，林戰(zhàn)舉

(1：長安大學(xué)，旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710054) (2：長安大學(xué)，水利與環(huán)境學(xué)院，西安 710054) (3：大連理工大學(xué)，海岸與近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 116024) (4：中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院凍土工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000)

全球超過一半的湖泊位于高緯度或高海拔寒區(qū)[1]，普遍存在湖冰層生長與消融過程. 氣候變暖在寒區(qū)則更為顯著，導(dǎo)致湖泊穩(wěn)定性增加，甚至改變混合機(jī)制[2]，湖底缺氧區(qū)域與延續(xù)時(shí)長因分層期的延長而擴(kuò)大、延續(xù)[3]，威脅湖泊水生態(tài)安全. 湖冰過程對氣候變暖較為敏感，北半球湖泊冰封期變短、冰厚變薄被廣泛報(bào)道[4-5]，也是引起高緯度湖泊環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)演變的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)[6]. 然而，冰封條件下湖泊環(huán)境與生態(tài)特征及其驅(qū)動(dòng)過程仍不清晰. 國內(nèi)外學(xué)者通過結(jié)冰前、結(jié)冰中、融冰后大量采樣，測試湖泊理化指標(biāo)、營養(yǎng)鹽、浮游植物等的變化，證實(shí)了湖冰過程對湖泊環(huán)境與生態(tài)的顯著影響[7-9].

湖泊分層與混合過程是湖泊系統(tǒng)中最基本的物理過程之一，也是湖泊分類的依據(jù)之一，對湖泊水溫、溶解氧結(jié)構(gòu)，葉綠素、營養(yǎng)鹽分布等具有顯著影響[10-11]. 冰封后，冰層切斷了風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的湖泊混合過程，但冰下水體仍存在弱水動(dòng)力過程，最為顯著的便是太陽透射輻射驅(qū)動(dòng)的垂向混合過程. Bengtsson等[12]、Volkov等[13]在Vendyurskoe湖的觀測揭示了透射輻射驅(qū)動(dòng)的冰下水體湍動(dòng)混合過程. Bouffard等[14]、 Bogdanov等[15]指出白天較強(qiáng)的輻射會(huì)驅(qū)動(dòng)較深的混合層出現(xiàn)；……