【摘 要】
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湖泊富营养化导致的蓝藻水华问题严重影响淡水资源的利用和保护,快速、全面、准确的监测水华信息对于湖泊水环境的治理具有十分重要的意义。巢湖地处长三角经济区,是“引江济淮”跨流域调水工程的重要通道,经济社会发展意义重大,生态价值影响深远。近年来,随着巢湖流域水产养殖、旅游、航运等产业的快速发展,以及城市建设和人类活动的快速增加,蓝藻水华频繁暴发,严重影响水域生态环境,破坏水域生态景观,影响人类生产生活。
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湖泊富营养化导致的蓝藻水华问题严重影响淡水资源的利用和保护,快速、全面、准确的监测水华信息对于湖泊水环境的治理具有十分重要的意义。巢湖地处长三角经济区,是“引江济淮”跨流域调水工程的重要通道,经济社会发展意义重大,生态价值影响深远。近年来,随着巢湖流域水产养殖、旅游、航运等产业的快速发展,以及城市建设和人类活动的快速增加,蓝藻水华频繁暴发,严重影响水域生态环境,破坏水域生态景观,影响人类生产生活。因此实现对巢湖水华长时序的监测,揭示巢湖水华的时空变化规律,分析巢湖水华暴发的气象条件,探究巢湖水华暴发风险的预警机理,对巢湖水华的科学防控和精细化治理具有重要意义。本文通过多源遥感卫星,借助时空融合技术,获取巢湖区域长时序高分辨率的遥感数据集,采用波段融合的方式将NDVI指数波段加入遥感影像当中,通过支持向量机的监督分类方法识别和提取遥感影像中的蓝藻水华信息,以此揭示2009-2018年十年间巢湖水华的时空动态变化规律,进一步利用二元Logistic非线性回归概率模型,结合水华发生期的气象条件以及水华遥感监测信息,构建巢湖水华暴发风险概率预测模型,实现通过气象数据对巢湖水华发生概率的预测。上述研究旨在为我国内陆水体的水华遥感监测研究提供数据和方法支持,为水华的预警和防控提供技术支撑,为今后我国富营养化湖泊的水华治理提供理论依据和参考价值。主要结论如下:（1）巢湖蓝藻水华长时序（2009-2018年）时空变化特征:（1）水华发生程度:巢湖发生的蓝藻水华以零星和局部水华为主,全湖水华维持在零状态,较多年份的局部水华发生次数占比都高于零星水华,且局部水华发生次数的占比变化趋势最为显著。（2）水华最初暴发时间和持续时间:2009-2013年巢湖水华暴发起始时间逐年推迟,2014年首次提前,2015年再次提前,且2015年是十年间巢湖水华暴发起始时间最早的年份,2009-2012年水华持续时间逐年延长,其中2014年的水华持续时间最长,整体而言,巢湖水华暴发的持续时间基本呈先增大后减小的变化趋势。（3）水华四季变化特征:巢湖水华季节性变化强,夏秋季水华暴发严重,冬春季处于相对低迷状态,且夏冬半年水华变化差异大,其中2018年差异最为显著。（4）水华年际暴发频率:根据十年间水华整体暴发频率来看,西巢湖水华暴发频率明显高于东巢湖,且西巢湖的高频暴发区域主要位于西北部,后五年水华暴发频率明显高于前五年,从各年水华暴发的频率来看,2011年沿岸的水华暴发频率增高,2014年西南湖区的水华暴发频率增高,2016年水华高发区域新增东部和中部地区,2017、2018年相比前几年,高频暴发区域有所减少。（5）水华空间分布特征及其原因:巢湖水华主要分布在西半湖,且西半湖中西北部分布范围最大,原因之一是巢湖西北沿岸的土地类型主要以城市建设用地和耕地为主,其次巢湖区域盛行东南风,另外巢湖沿岸的水华基本呈带状分布的趋势,原因与环湖径流有关。（2）巢湖水华暴发风险预测模型结果:模型经过检验,发现日平均气温、日照时数、前五日日均降水量和日平均风速四个气象因子自变量选取较为恰当,气象因子与水华发生的相关性具有统计学意义,且模型各项指标均符合模型要求,预测准确率高达87.52%。进一步分析模型预测结果,发现在阴雨天之后,日照时数较长的情况下,巢湖水华发生的概率最大,除此之外,较低的风速和适宜的温度也是影响水华发生概率的重要条件,其中日照时数是影响水华发生概率的主导气象因素。
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