九龙江流域气候变化特征及对藻华暴发的影响

第３３卷第６期２０１５年６月水电能源科学ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒＶｏｌ．３３Ｎｏ．６Ｊｕｎ．２０１５文章编号：１０００－７７０９（２０１５）０６－００３５－０４九龙江流域气候变化特征及对藻华暴发的影响刘光生，赵超，郑丽云（厦门理工学院环境科学与工程学院，福建厦门３６１０２４）摘要：针对气候变化对藻华暴发所起到的推动作用，在分析１９５４～２０１１年近５８年九龙江流域气候变化特征的基础上，定性分析了气候因子波动对九龙江藻华暴发的影响。结果表明，九龙江流域年、季气温均呈增加趋势，且未来气温仍将持续升高；龙岩、漳州站年、冬季降水未来呈减少趋势；风速和日照时数都明显下降。这均对九龙江藻华暴发起到了一定的推动作用，未来有必要采取一定措施应对气候变化和藻华暴发。关键词：气候变化；藻华暴发；气温；九龙江流域中图分类号：Ｘ５２；Ｐ４６７文献标志码：Ａ收稿日期：２０１４－０９－２０，修回日期：２０１４－１１－１１基金项目：厦门理工学院高层次人才引进项目（Ｎｏ．ＹＫＪ１２０１８Ｒ）；厦门市科技局项目（３５０２Ｚ２０１３００３９）作者简介：刘光生（１９８５－），男，博士、助理研究员，研究方向为气候变化下的水文水资源响应，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｇｓ＠ｘｍｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ１引言随着城市化进程的加快，九龙江排入了更多的营养盐，导致水体富营养化越来越严重，面临着藻华暴发的威胁，从而危害饮用水的安全［１］。２００９年１月，福建省九龙江北溪暴发了一次大规模的拟多甲藻藻华，这与九龙江水体的富营养化密切相关。虽然营养盐是引起藻华暴发重要的条件和基础，但不是唯一的决定性因素，气象条件对其亦具有推动作用［２，３］。近年来，气候变化对河流水环境和藻华暴发的影响成为该领域关注的热点问题，夏星辉等［４，５］发现全球或区域的气候变化对藻华的暴发具有促进作用，并与水体富营养化叠加，进一步增加了藻华的强度；昆兹威克斯等［６］指出气候系统的若干变化都会对河流水质和水量产生影响，从而直接或间接导致藻华暴发。但由于现实条件的制约，目前对该问题的研究成果仍十分有限。因此，本文在分析九龙江流域气候变化特征的基础上，定性分析了气温、日照实数、风速、降水等气象因子对九龙江藻华暴发的影响，对保障区域水资源安全和保护水环境具有积极的意义。２数据及方法２．１研究区域概况九龙江是福建省第二大河流，地处经济较发达的东南沿海，由北溪和西溪两大支流构成。九龙江位于南亚热带与中亚热带的交界处，其大部分区域属于亚热带海洋季风气候，一般将３～５月划分为春季，６～８月划分为夏季，９～１１月划分为秋季，１２月与当年的１～２月划分为冬季，多年平均气温在１９．９～２１．１℃之间，多年平均降水量为１４００～１８００ｍｍ。土壤主要为红壤、赤红壤、黄壤等地带性土壤和水稻土等人为土，约占流域总面积的９５％［１］。根据中国气象科学数据共享服务网选取九龙江流域１９５４～２０１１年的气象资料，九龙江流域原有龙岩站和漳州站两个站点，考虑到站点较少，增加九龙江河口区附近的厦门站（图１）。图１九龙江流域示意图Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＪｉｕｌｏｎｇｒｉｖｅｒｂａｓｉｎ２．２研究方法（１）Ｍ－Ｋ趋势分析。利用Ｍ－Ｋ非参数检验方法对气象因子进行趋势分析［７］，具有不要求时间序列遵从一定的分布和不受少数异常值干扰的优点，较适用于对顺序变量和类型变量的分析；另外，它不需要事先假定数据的分布特征，在计算上相对简便。（２）Ｒ／Ｓ分析法。Ｒ／Ｓ分析法能将一个随机序列与一个非随机序列区分开来，而且能探寻非线性系统长期记忆过程［８］。可以根据赫斯特指数（Ｈ）值判断该时间序列的随机性以及未来的变化趋势。当０＜Ｈ＜０．５时，表示气候指标存在反持续性，说明未来总体变化趋势与过去的变化相反，且Ｈ值越接近于０，反持续性越强，变化更为剧烈；当Ｈ＝０．５时，则表明气候因子具有随机性和独立性，无明显变化趋势；当０．５＜Ｈ＜１．０时，表示气候指标存在持续性，未来气候变化趋势与过去一致，且Ｈ值越接近于１．０，持续性越强。３结果与分析３．１九龙江流域气候变化特征基于九龙江流域龙岩、漳州、厦门站三个气象观测站近５８年（１９５４～２０１１年）的气象观测资料，采用Ｍ－Ｋ趋势分析方法计算气温、降水、风速和日照时数的变化趋势，结果见表１，并采用Ｒ／Ｓ分析方法预测其未来的变化趋势，结果见表２。表１九龙江流域气候因子变化趋势及显著性水平Ｔａｂ．１ＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓｉｎＪｉｕｌｏｎｇｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｆｒｏｍ１９５４ｔｏ２０１１因子站点年春季夏季秋季冬季气温龙岩０．１３０．０１０．１９０．２１０．２３漳州０．２５０．１５０．２００．３３０．３５厦门０．０３０．０３０．０００．０３０．１１降水龙岩－９．