学术动态

工程中心团队成员在国际期刊Journal of Hydrology: Regional Studies发表题为“Investigating the warming effect of urban expansion on lake surface water temperature in the Dianchi lake watershed”的论文

第一作者：罗毅教授

通讯作者：唐林峰（硕士研究生），杨昆教授

成果简介

2023年8月22日，工程中心罗毅教授带领其研究生在Journal of Hydrology: Regional Studies上发表题为“Investigating the warming effect of urban expansion on lake surface water temperature in the Dianchi lake watershed”的论文。该论文从城市扩张使得近地表气温升高和产生热径流两个角度量化了滇池流域城市扩张对滇池湖泊表面水温的增温。

内容简介

引言

尽管目前已经有研究证明了城市扩张会对湖泊表面水温产生影响，但是研究方法多为简单的线性回归或相关分析等方法，因此目前为止还没有检索到由于城市扩张导致湖泊表面水温具体升温数值的研究。

方法思路

基于目前的研究方法无法直接计算城市扩张对湖泊表面的具体增温数值，但是通过文献综述和我们实验室的研究结果发现城市扩张主要通过增加近地表气温和热径流这两种方式对湖泊表面水温产生影响，因此只需要先计算出城市扩张使得近地表气温增加多少，以及计算出城市扩张会产生多少的热径流，再计算出增加的近地表气温以及热径流会使得湖泊表面水温增温多少即可计算出城市扩张对湖泊表面水温的增温。

图文导读

1、 研究区域

随着经济的发展，滇池流域在1001-2018年间经历了显著的城市扩张，流域内2018年的不透水表面积是2001年的2.16倍，不透水表面的增长速率达到237.29km²/decade，而且流域内不透水表面主要沿着滇池沿岸扩张，这将对滇池的湖泊表面水温产生显著的增温效应，从而进一步对滇池流域湖泊生态造成重要影响。

2、 研究结果

2.1  能产生有效热径流的不透水表面时空变化

从时间变化看，2018年有效不透水表面的面积是2001年有效不透水表面面积的2.1倍，滇池流域内有效不透水表面的增长速率达到155.06km²/decade。从空间变化看，2001年前滇池流域内有效不透水表面主要分布在滇池以北的昆明主城区，随着时间的推移，滇池流域内能产生有效径流的不透水表面主要朝着滇池北岸和沿着滇池东岸向南扩张。

2.2 实际不透水表面和有效不透水表面对比

无论是每一年的面积增量还是每一年的实际不透水表面面积，其实际不透水表面面积都要比有效不透水表面的面积多。这也从侧面揭示城市扩张主要通过增加近地表气温这种方式对湖泊表面水温产生影响。因为只要是新增的不透水表面均会通过增加近地表气温影响湖泊表面水温，而热径流的产生具有较为严格的条件（只有有效不透水表面会产生热径流，而且还需要考虑天气等各种状况）。

注：a表示每一年不透水表面的实际面积。b表示每一年不透水表面增量的面积。

2.3城市扩张通过近地表气温对湖泊表面水温的增温

从累计增温来看，流域内城市扩张通过近地表气温对湖泊表面水温的增温呈显著上升的趋势，增长趋势为0.15℃/decade，从2001年至2018年，滇池流域内城市的扩张通过增加近地表气温对湖泊表面水温的增温累计约为0.25℃。

2.4 热径流对湖泊表面水温的增温

从累计增温来看，滇池流域内城市扩张通过热径流对湖泊表面水温的增温呈现出显著上升的趋势，其增长趋势为0.033-0.038℃/decade，2001年-2018年间增长的不透水表面在下一年夏季对湖泊表面水温的累计增温约在0.05-0.06℃之间。

注：图中红色柱表示每一年城市扩张对湖泊表面水温增温的具体数值，黄色色带表示的城市扩张对湖泊表面水温增温的累计增温数值。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2023.101516