太湖局地大气热力环流特征及其对蓝藻水华输移的影响

太湖的水环境问题主要表现为蓝藻水华的大面积频发及其输移对饮用水源地水质安全的威胁。气温较高、风速较小的气象条件有利于蓝藻生物单体的生长和漂浮，并在水体表面大量聚集，形成肉眼可见的水华现象。这种气象条件下湖陆温差较大，相较于弱的背景风场，湖区局地大气热力环流特征明显，其改变了湖面风场形势，间接影响着水体的流场形势，从而对蓝藻水华的全湖输移产生较大影响。为此，本项目将选择气温较高、风速较小的天气，利用车载风廓线仪、湖面浮标站和湖岸气象站的连续观测数据，分析太湖流域局地大气热力环流的时空特征，验证并优化前期定义的湖面风场辐散强度指数；进而通过数值模拟，对比分析受局地大气热力环流影响的湖面风场和岸基单站风场驱动下示踪剂输移的差异，评估局地大气环流对蓝藻水华输移的影响。为进一步研究蓝藻水华输移聚集的动力机制提供基础理论依据，提高蓝藻水华预警的时效性和准确度。

国内对太湖湖风的观测、数值模拟及其对蓝藻水华全湖输移影响的研究并不多见，当前在蓝藻水华预警的实际业务工作中也不考虑湖风的影响。针对此现状，本研究主要从三个方面开展了研究：其一，在2012年、2013年和2014年夏季对太湖流域三维风场进行了持续加密观测，发现太湖夏季白天有40%的时间发生了湖风现象。基于此观测资料，又从能量学角度定义了太湖湖风指数，确定了判断湖风发生的指数阈值为1.5；其二，考虑太湖的影响，利用中尺度气象模式模拟了太湖湖风，并用观测资料检验了模拟结果，模拟结果能够较好反映出2007年5月太湖水污染事件前湖风的发生与发展情况；其三，利用单站风场和数值模拟风场分别驱动水动力模式，模拟蓝藻水华的全湖输移和分布。根据蓝藻水华卫星遥感图对比检验发现，当考虑湖风效应时蓝藻水华分布的模拟结果较为准确。通过上述三个方面的研究得出，太湖夏季存在明显的湖风现象，并且湖风对太湖蓝藻水华的全湖输移有着显著影响。因此，在蓝藻水华分布预警的业务工作中，应该考虑湖风的影响。