湖泊熱力學(xué)過(guò)程是湖泊生態(tài)系統(tǒng)中最基本的物理過(guò)程，與湖泊光學(xué)和水動(dòng)力學(xué)過(guò)程緊密相關(guān)，同時(shí)對(duì)物質(zhì)分解、浮游生物的新陳代謝及初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程起著非常重要的作用，因此水溫及其季節(jié)變化決定生物群落結(jié)構(gòu)和水生生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。而對(duì)于深水湖泊/水庫(kù)而言，湖泊水溫差形成的湖泊熱力分層及循環(huán)還是引起水體各種理化過(guò)程（如溶氧分布、底泥營(yíng)養(yǎng)鹽釋放）、上下層水流混合和對(duì)流等動(dòng)力現(xiàn)象的主要因素。因此，全球變暖引起的湖泊增溫首先會(huì)改變湖泊熱力學(xué)結(jié)構(gòu)，影響溫躍層深度、厚度、強(qiáng)度、湖泊熱力分層和熱力循環(huán)，進(jìn)而進(jìn)一步影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)其它物理、化學(xué)和生物過(guò)程，最終影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。在研究所“一三五”重點(diǎn)布局的湖泊光熱過(guò)程耦合等項(xiàng)目的資助下，中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所張運(yùn)林研究小組與淳安縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站、杭州市環(huán)境科學(xué)研究院在深水湖泊熱力循環(huán)及對(duì)全球氣候變化響應(yīng)方面取得研究進(jìn)展。
基于2010年至2013年千島湖（新安江水庫(kù)）3個(gè)站點(diǎn)水溫垂直剖面月觀測(cè)以及千島湖周邊5個(gè)氣象站1951年至2012年月平均氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)從每年的3、4月到次年的1、2月千島湖存在長(zhǎng)期穩(wěn)定熱力分層，表層水溫和透明度是影響湖泊熱力分層的主導(dǎo)因素。在溫躍層穩(wěn)定及減弱階段，表層水溫與溫躍層深度存在顯著負(fù)相關(guān)，與溫躍層厚度和強(qiáng)度存在顯著正相關(guān)；透明度與溫躍層深度存在顯著正相關(guān)，與溫躍層厚度存在顯著負(fù)相關(guān)。過(guò)去62年千島湖地區(qū)氣溫上升造成溫躍層深度降低1.4m，厚度和強(qiáng)度增加1.1m和0.22°C/m；而過(guò)去26年千島湖透明度下降造成溫躍層深度降低2.72 m，溫躍層厚度增加1.62 m。氣溫上升和透明度下降強(qiáng)化湖泊熱力分層，延長(zhǎng)分層時(shí)間，不利于上下層水體交換和溶解氧擴(kuò)散，造成下層水體缺氧，影響湖泊水質(zhì)。
以上研究結(jié)果發(fā)表在湖沼學(xué)期刊Limnology and Oceanography 第4期。這是張運(yùn)林研究小組第二次在該刊發(fā)表我國(guó)湖沼學(xué)方面的研究成果，2010年該刊曾刊登張運(yùn)林研究小組關(guān)于云貴高原湖泊有色可溶性有機(jī)物特征和來(lái)源方面的研究成果。
千島湖溫躍層深度、厚度、強(qiáng)度月變化
表層水溫與溫躍層深度、厚度、強(qiáng)度關(guān)系
千島湖周邊氣象站年平均氣溫長(zhǎng)期變化
