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内容简介

　　《湖泊水生态系统模拟研究》针对气候变化下湖泊生态灾害发生和生态系统退化的现象和过程，介绍了在气候、水文和生态系统多因子影响下湖泊长期演变系统模式构建。通过对长江中下游鄱阳湖、太湖、巢湖等8个典型湖泊和53个湖泊群组成的湖泊进行水文-生态系统近现代和历史时期的模拟，以反演湖泊长期变化过程的视角，从动力学机制诊断湖泊生态系统演变，进而诊断湖泊生态系统的变化归因。

内页插图

目录

目录
前言
第一篇 模型构建原理和方法
第1章 概述 3
第2章 气候与流域水文模型 9
2.1 全球气候模式在湖泊流域模拟中的应用 9
2.2 流域水文模式及千年长度模拟的可行性 10
第3章 湖泊生态系统模型 14
3.1 描述生态系统方程的有关变量、参数和公式 14
3.2 生态系统模型和结构 18
3.3 湖泊生态系统外强迫作用和反馈模式 19
3.4 模型结构、求解和运行 21
第4章 湖泊水文-营养盐沉积模型 25
4.1 基本物质平衡公式 25
4.2 湖泊生态系统-营养盐沉积模型 27
4.3 湖泊营养态演变模拟设计 30
第5章 湖泊生态系统湖泊空间模型 33
5.1 湖泊流域自然地理要素在空间模型中界定和设置 33
5.2 空间模型的状态变量 34
5.3 空间模型构建和运行 35
第二篇 近现代模拟
第6章 长江中下游湖泊模拟基础 39
6.1 区域湖泊特征和变化 39
6.2 区域气候变化 41
6.3 湖泊水质营养态 42
6.4 湖泊营养盐的主要来源 43
第7章 太湖营养盐沉积模拟 45
7.1 湖泊气候水文特征 45
7.2 湖泊水文因子计算 47
7.3 太湖流域入湖总磷负荷 50
7.4 湖泊营养态发展 52
第8章 巢湖营养盐模拟 54
8.1 巢湖流域气候水文 54
8.2 水文因子计算 56
8.3 巢湖流域入湖总磷负荷 59
8.4 湖泊营养态发展 61
第9章 鄱阳湖营养盐模拟 63
9.1 鄱阳湖自然地理背景 63
9.2 湖泊水文因子计算 67
9.3 湖泊总磷负荷模拟计算 70
9.4 湖泊营养态发展 72
第10章 长江中下游湖泊群营养盐模拟(1) 74
10.1 典型湖泊的选择 74
10.2 数据和分析计算 75
10.3 模式和模拟 76
10.4 模拟结果和分析 80
第11章 长江中下游湖泊群营养盐模拟(2) 84
11.1 湖泊群模拟试验设置 84
11.2 模拟试验 91
11.3 结语 97
第12章 鄱阳湖生态系统模拟 99
12.1 湖泊生物群落和环境因子 99
12.2 湖泊生态动力模型 103
12.3 模拟方案、输入和输出 103
12.4 模拟结果和分析 106
12.5 敏感因子试验(试验3) 108
12.6 讨论和结语 111
第13章 鄱阳湖水文和生态系统的空间变化模拟 113
13.1 湖泊植物群落空间模拟基础 113
13.2 鄱阳湖水位变化下生物量响应模拟 117
13.3 湖泊底形与水位控制下生物量空间模拟 119
13.4 湖泊生物量空间变化模拟 122
第三篇 历史演化模拟
第14章 鄱阳湖历史时期流域水文模拟 127
14.1 鄱阳湖长期气候水文及生态系统变化 127
14.2 历史时期湖泊水文模拟 128
14.3 模拟方法和步骤 129
14.4 模拟结果分析 131
14.5 讨论和结语 136
第15章 鄱阳湖营养盐演化模拟 138
15.1 模型和模拟试验 138
15.2 资料与参数 138
15.3 模拟结果分析 140
15.4 试验3和敏感试验 145
15.5 讨论和结语 147
第16章 鄱阳湖生物量演化模拟 149
16.1 过去1000年资料与参数 149
16.2 模拟分析 151
16.3 驱动生物量变化因子分析 156
第17章 长江中下游湖泊群营养盐演化模拟 160
17.1 数据和资料 160
17.2 试验设置和模拟结果 161
17.3 分析和讨论 162
第18章 长江中下游湖泊群生物量演化模拟 166
18.1 控制实验 166
18.2 历史时期湖泊生物量 167
18.3 历史时期湖泊生物量与营养盐关系 169
第19章 历史模拟的对比检验 171
19.1 历史文档和湖泊沉积记录 171
19.2 区域气候演化对比 171
19.3 流域水文演化对比 172
19.4 湖泊营养盐演化对比 176
19.5 生物量变化 178
参考文献 181
致谢 194

前言/序言

　　长江中下游地区聚集了我国五分之四的淡水湖泊，既包括了鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖等大型浅水湖泊，也包括了700多个湖泊构成的长江中游江汉一洞庭湖平原湖泊群、长江下游鄱阳湖一江北平原湖泊群、太湖一河口三角洲平原湖泊群，它们构成了我国最大的淡水湖泊群。根据历史文献记载和湖泊沉积记录的研究，在过去历史时期这些湖泊和湖？白群经历了巨大变化。由于这些浅水湖泊是在长江中下游洪泛平原上发育形成，它们具有高营养盐沉积背景且水力停留时间较短的特征，且与长江有密切的水力联系。然而在湖泊长期的演化过程中，外源磷负荷的增加极大地加快了湖泊营养态的演化速率和湖泊向富营养态的演化进程；同时洪泛平原的地质地貌特征决定了浅水型湖泊发育的几何形态，由于湖泊库容量小而面积大，较之深水湖泊，其对流域气候变化的响应更为强烈和显著。然而，由于缺乏长期连续性湖泊营养负荷的监测资料，使得在长时间尺度上认识湖泊的富营养化演化规律变得困难。欧洲和北美湖泊研究已构建了湖泊总磷计算模式，可以较好地解释一些深水湖泊的营养态变化量级、速度和趋势，反映出湖泊水文和沉积特征对营养态演化的制约。而目前针对亚欧大陆东岸的长江中下游浅水型湖泊的营养态演化和模拟研究仍是一个盲区。
　　富营养化是湖泊分类和演化学的一个概念，氮磷等营养物质的大量输入是水体富营养化的物质基础，是造成水体富营养化的必要条件。但湖泊营养物质的变化（如总磷水平）并非呈线性响应，它与气候变化以及与湖泊生态系统中浮游植物、高等水生植物、水生动物等的作用和反馈密切相关。这种复杂关系表征的湖泊生态系统食物链的维系、水体营养盐的平衡既有渐变也有突变现象，反映了在非线性系统中存在一定的临界域，超过这个临界阈值，即使受到很小触发可引起重大变化。然而以中国湖泊近几十年器测历史资料以及依据短期验证和率定的营养盐模型难以获得可靠的认识。为此，本书从湖泊营养态演化不同层次的驱动机制考虑，构建了多因子和多时间尺度下湖泊生态系统初级生产者与顶级捕食者的关系和结构动力模型以及湖泊营养盐变化动力模型进行长时间的计算机数值模拟，对认识气候水文因子在年际。年代际时间尺度下变化，湖泊生态系统和湖泊营养态从渐变到突变的演化过程，探索触发湖泊突变的关键因子和机制，对精确预测由人类排放活动导致的湖泊富营养化有着重要作用，也对湖泊生态系统的长期营养态变化过程认识有所突破。
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