鄱阳湖洪泛系统淹没动态时空异质性特征及驱动机制

基于ESTARFM(Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflection Fusion Model)模型,重构2000—2020年鄱阳湖区高时空分辨率淹水数据,分析鄱阳湖洪泛系统淹没动态的时空异质性特征及驱动因素。研究发现,鄱阳湖洪泛系统主湖区与碟形湖区淹水面积多年平均值分别为1239 km2和407 km2,受湖泊淹水自然过程和人为干扰的影响,碟形湖区的淹没动态在3月和10月与主湖区存在明显差异。在空间上,鄱阳湖的淹水频率总体上呈“北高南低”的分布格局,主湖区和碟形湖区淹水频率分别为58%和36%。在时间上,鄱阳湖主湖区的淹水面积与淹水频率整体上呈减小趋势,但在碟形湖区内二者均呈微弱的上升趋势。这种相反的变化趋势主要归因于长江中上游来水减少、三峡工程运行引起的长江中下游河床降低,以及湖区大规模采砂活动引起的入江水道下切侵蚀等综合作用造成的湖泊泄流能力的增大和湖泊流域入湖流量的增加。

鄱阳湖洪泛系统水位-面积迟滞关系的形成机制及演变

鄱阳湖是连接长江的吞吐型湖泊,洪泛特征明显,湖泊水位和淹没面积的季节变化和空间差异悬殊,表现出高度的非线性特征。基于2000~2018年鄱阳湖区多源遥感数据和实测湖泊水位数据,采用ESTARFM (Enhanced Spatial and Temporal Adaptire Reflectance Fusion Model)融合模型重构高时空分辨率淹水数据的方法,研究分析了鄱阳湖水位-面积迟滞关系形成机制与演变规律。结果表明:鄱阳湖水位-面积迟滞关系空间差异显著,同时存在逆时针和顺时针两种迟滞形式,其形成机制主要归因于湖泊上、下游表现出的河、湖相洪泛特征以及汇、排水过程的差异;鄱阳湖洪泛区广泛存在的碟形湖对增大鄱阳湖区上游站点迟滞度,减小下游迟滞度具有重要影响;近年来,受区域气候变化、湖区采砂活动以及三峡工程建成运行等造成的湖泊本身泄流能力和流域来水变化的影响,鄱阳湖区不同站点的水位-面积迟滞关系发生了显著变化。三峡工程多阶段实验性蓄水前后,以湖口、星子和都昌站为代表的北部湖区水位-面积关系迟滞度在2000~2003、2004~2009和2010~2018年分别呈现出先增大后减小的过程,而棠荫和康山站为代表的南部湖区则呈现出先减小后增大的过程。研究结果对于深化通江湖泊洪泛系统水文复杂性的认识、促进湖泊生态系统的管理实践具有重要的科学意义。