研究概述
本研究基于2000-2019年的MODIS數(shù)據(jù)，使用浮游藻類指數(shù)法(floating algae index)提取巢湖和太湖過去20年有害藍(lán)藻水華長(zhǎng)時(shí)間序列變化過程，分析了這兩個(gè)湖泊藍(lán)藻水華變化的共同特征和差異。 藻華提取及其分析：FAI算法提取藍(lán)藻水華，采用時(shí)間分解法(census X-12)獲取并分析巢湖和太湖2000-2019年藍(lán)藻水華月平均面積的年際和季節(jié)性變化特征；此外，通過計(jì)算逐像元的藻華暴發(fā)頻率，評(píng)估了太湖和巢湖藍(lán)藻水華的空間分布；最后使用主成分分析法（PCA）結(jié)合Canoco5 探討藍(lán)藻水華與環(huán)境變化之間的相關(guān)性。 研究結(jié)果 （1）巢湖和太湖藻華時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的一致性和差異在過去20年里，太湖和巢湖發(fā)生了嚴(yán)重的藍(lán)藻水華（圖2），2000-2019年兩個(gè)湖泊的月藻華暴發(fā)面積均呈顯著增加趨勢(shì)。2000-2004年兩個(gè)湖泊的藍(lán)藻水華暴發(fā)相對(duì)穩(wěn)定，暴發(fā)面積的百分比不足40%，2007年兩個(gè)藻華面積覆蓋度達(dá)到峰值。2000-2007年巢湖和太湖藻華暴發(fā)趨勢(shì)基本一致，但2008年后，藻華暴發(fā)情況并不一致。研究期間，巢湖藍(lán)藻水華的日覆蓋率在2015年達(dá)到峰值，月暴發(fā)面積接近70%，而對(duì)于太湖，藻華暴發(fā)面積在2008-2015年間處于相對(duì)中等水平，2016年和2017年，藻華暴發(fā)的面積百分均超過70%，2017年太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)嚴(yán)重程度超過了2007年。研究后期，巢湖藍(lán)藻水華（2016-2017）和太湖（2018）出現(xiàn)了下降。 圖2巢湖（a）和太湖（b）藍(lán)藻水華日和月暴發(fā)面積的百分比分布圖。藍(lán)線代表藻華暴發(fā)的日面積，黑圈代表藻華的月面積比例。 （2）藍(lán)藻水華暴發(fā)的長(zhǎng)時(shí)間序列年際趨勢(shì)和季節(jié)分布特征結(jié)果顯示（圖3a-c），巢湖和太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)的年際趨勢(shì)存在差異。其中，太湖地區(qū)藍(lán)藻水華的顯著增加主要發(fā)生在2005-2007、2017和2019年，而巢湖藍(lán)藻水華在2007-2008、2012、2014-2015和2018-2019年顯著增加。為明顯的區(qū)別是，2017年，兩個(gè)湖泊中藍(lán)藻水華的發(fā)生呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)（圖3a）。太湖和巢湖藍(lán)藻水華暴發(fā)具有明顯的季節(jié)變化特征，主要發(fā)生在夏季和秋季，然后逐漸減少（圖3b）。然而，近年來，嚴(yán)重的藍(lán)藻水華偶爾發(fā)生在冬季，甚至延伸到次年春季。因此，巢湖和太湖藍(lán)藻水華的季節(jié)變化呈現(xiàn)出不同的峰值模式。巢湖呈雙峰型，峰值主要出現(xiàn)在夏季，次峰值主要出現(xiàn)在冬季或春季。然而，太湖主要表現(xiàn)為雙峰或三峰模式。此外，可以發(fā)現(xiàn)，不規(guī)則成分在巢湖2007-2008、2012和2015年的藍(lán)藻水華年變化中也起了作用，而太湖為2007-2008和2016-2019年（圖3c）。 圖3太湖和巢湖月平均面積的長(zhǎng)時(shí)間趨勢(shì)以及影響因子，藍(lán)線為巢湖、紅線為太湖。 （3）兩個(gè)湖泊藍(lán)藻水華暴發(fā)頻率的空間分布變化2000-2004年間，巢湖的頻率區(qū)域位于西部（圖4a-e），太湖的頻率暴發(fā)區(qū)位于竹山灣、梅梁灣和貢湖灣（圖5a-e）。這一起期間，巢湖的中部和東部以及太湖的中部和南部幾乎沒有觀察到藍(lán)藻水華。然而，自2005年以來，兩個(gè)湖泊的藍(lán)藻水華頻率發(fā)生了顯著變化。在巢湖，藍(lán)藻水華從2005年到2013年逐漸蔓延到巢湖中部（圖4f-n），2014年到2015年，在整個(gè)巢湖發(fā)現(xiàn)了更嚴(yán)重的藍(lán)藻暴發(fā)（圖4o，p）。盡管巢湖藍(lán)藻水華暴發(fā)的頻率和空間覆蓋率在2016-2017年有所下降（圖4q，r），但在2018-2019年，整個(gè)湖泊再次顯著擴(kuò)張（圖4s，t）。太湖，從2005年到2007年，藍(lán)藻水華從西北部傳播到中南部湖泊（圖5f-h）。特別是在2007年，哥倫比亞廣播公司的頻率比前幾年高得多。2008-2009年，CB的高頻區(qū)域逐漸縮小（圖5i，j），而在2010-2014年間，高頻區(qū)域逐漸集中在竹山灣、梅梁灣和中部（圖5k-o），從2015年開始，逐漸擴(kuò)大到整個(gè)湖泊（圖5p，q），2017年，整個(gè)湖泊經(jīng)歷了比2007年更嚴(yán)重的藍(lán)藻水華危機(jī)。過去20年，兩個(gè)湖泊的藍(lán)藻水華年暴發(fā)頻率略有波動(dòng)（圖6）。 圖 6 太湖和巢湖年暴發(fā)頻率變化特征 總結(jié)討論 本研究利用主成分分析探討了氣象因子、TN、TP以及管理措施對(duì)于兩個(gè)湖泊藍(lán)藻水華暴發(fā)的影響。結(jié)果表明，溫度在兩個(gè)湖泊藍(lán)藻水華年際和季節(jié)變化中起著決定性作用，2008-2019年，TP和兩個(gè)湖泊藍(lán)藻水華暴發(fā)之間的關(guān)系顯著增強(qiáng)，表明營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)藍(lán)藻水華的影響正在加劇。一些控制點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染的措施，以及湖泊水文管理，減少了藻華的暴發(fā)，然后，近年來，藍(lán)藻水華在這兩個(gè)湖泊暴發(fā)越來越頻繁，嚴(yán)格執(zhí)行管理措施是控制巢湖和太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)分長(zhǎng)期戰(zhàn)略。 借鑒意義 在今后的研究中，可以從方法上尋找提取和研究藍(lán)藻水華的突破點(diǎn)，也可以對(duì)比分析不同湖泊藍(lán)藻水華暴發(fā)的共同點(diǎn)和差異。
