基于非线性时序分析的三峡支流浮游植物因果响应

摘要：

水华的频发已成为当前三峡水库最为突出的生态环境问题之一.尽管水动力调控叠加上温度变暖和营养负荷增加会诱导水华暴发强度和频率增加,但仍缺乏有效的方法框架去利用野外观测数据评估环境因子与浮游植物间的因果关联.本研究以三峡水库澎溪河监测数据为例,采用非线性时序分析的建模框架来量化浮游植物的因果响应规律.数据来自于2007年6月至2018年9月澎溪河流域的高阳平湖和汉丰湖两个观测点,其中包含了水文、气象和水质及叶绿素a等11种变量.首先,利用奇异谱分析(SSA)分离了叶绿素a和环境因子的低维确定性动力学信号;其次,采用收敛交叉映射(CCM)方法检验了叶绿素a与环境因子间的因果关联.结果显示:①气象因子、支流流量、水温、三峡大坝水位和上游调节坝水位是影响高阳平湖叶绿素a时序变化的重要因素;②总氮、总磷为代表的营养盐只在汉丰湖观测点中表现出与叶绿素a的因果关系,且总氮较之于总磷对叶绿素a变化影响更为显著;③CCM结果与传统的皮尔森相关性分析及格兰杰因果检验比较,证实非线性时序分析方法在分析浮游植物的因果响应上更具优势.本研究为水生态系统的因果建模提供了研究范例,也为推动利用长期观测数据评估三峡水库水华驱动因子提供了新的研究角度.

关键词：三峡水库、澎溪河、有害水华、环境因子、水位调控、因果分析、非线性时序分析

所属期刊栏目：35

分类号：X53;X144;X832

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国科学院“西部之光”人才培养引进计划;重庆市教委重点合作项目;云南省市一体化重点科技项目;重庆市技术创新与应用发展专项重点项目;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：507-518