[发明专利]一种大型浅水湖泊水华蓝藻总存量估算的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型浅水湖泊水华蓝藻总存量估算的方法。

背景技术

目前大型浅水湖泊蓝藻水华强度的评估主要依据卫星遥感影像获取的蓝藻水华面积及频次，但该方法仅能反映水华表层覆盖面积，未考虑水柱蓝藻生物量，其科学性和准确性存在一定质疑。

本发明旨在通过不同气象因子下水华蓝藻的垂向分布规律和卫星遥感反演，构建蓝藻总存量精确估算技术，对大型浅水湖泊的蓝藻水华强度进行定量估算，客观反映蓝藻的总存量与时空分布。从短期来看，依据该结果可以有效对湖泊蓝藻水华风险及主要风险区域进行有效预评估；从长期来看，蓝藻总存量可以用于表征不同年度蓝藻水华实际强度及其增减程度，评估湖泊长期治理效果，科学评估有关湖泊治理工程实施的绩效，为采取更有针对性的蓝藻水华控制措施提供决策依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型浅水湖泊水华蓝藻总存量估算方法，能够获取水华蓝藻时空分布的实际强度，评估治理措施对控制蓝藻的效果，为湖泊的管理和决策提供科技支撑作用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种大型浅水湖泊水华蓝藻总存量估算方法，其特征在于，确定不同气象水文条件下水华蓝藻的垂直分布特征，结合卫星遥感定量反演湖泊水体表层的色素含量；进而建立“表层”色素浓度和“水柱”色素含量的演算关系；将湖泊网格分区进而定量反演各网格的“水柱”色素含量，估算大型浅水湖泊蓝藻水华总存量及区域分布。

具体地，所述的方法包括如下步骤：

1、确定不同气象水文条件下蓝藻水华垂向分布格局

基于大型浅水湖泊水体面积和特征设定监测点，通过整水柱采样器，采集不同水层水样，了解水柱中浮游藻类的数量变化动态，同步测定伴随蓝藻生物量变化的风浪变化，以确定两者之间的关系。分析不同水域及温度下藻颗粒（叶绿素a浓度）垂向分布类型；对野外试验和室内试验获得的藻颗粒（叶绿素a浓度）垂向分布数据进行数值模拟；在以上基础上，构建单元水柱水华蓝藻垂向分布规律及函数。

2、基于卫星遥感影像的湖泊表层蓝藻生物量估算

利用卫星遥感影像获取表层蓝藻水华生物量反演图像，通过人工监测、比较不同水质条件下（色素、浊度、悬浮物性质等）的光谱特征波段，估测中表层蓝藻水华与各因素的相互影响关系。由于有无水华覆盖的水体离水信号差异较大，不同水域类型的遥感反射比，需要构建不同的表层生物量反演模型，定量反演湖泊水体表层的色素含量。

3、大型浅水湖泊蓝藻总存量估算

将湖泊网格分区，结合湖体深度及各区域气象水文条件，利用蓝藻水华数据同化算法和参数率定技术，整合蓝藻垂向分布函数和表层蓝藻生物量估算模型，通过水华蓝藻表层及垂向分布格局反演各网格的“水柱色素含量”，进而估算大型浅水湖泊水华蓝藻总存量。

本发明的优点及效果：本案运用生物学、生态学检测方法，结合气象、遥感、数据模拟相关技术，通过建立“表层”色素浓度和“水柱”色素含量的这一核心演算关系，尽可能更真实的对大型浅水湖泊水华蓝藻的整个生态分布格局和总存量进行全方面的分析和评估。根据本案的结果不但可以有效对湖泊蓝藻水华主要风险区域进行有效预评估，而且还可以建立蓝藻总存量这一长期检测指标评估湖泊治理效果，为科学决策提供依据。

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1藻类在各层中的百分含量平均的变异系数于风浪的关系。

图2风浪与蓝藻水华垂向分布特征的关系。

图3不同水域、不同季节蓝藻水华分布特征。

图4巢湖蓝藻水华分布MODIS卫星遥感影像（图4a）及反演图（图4b）。

图5EcoTaihu模型的模块结构示意图。

图6巢湖蓝藻总存量估算结果，其中图5a：叶绿素；图5b：蓝藻生物量。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明，但有必要指出以下实施例只用于对发明内容的描述，并不构成对本发明保护范围的限制。