Climate Change and Human Impact on Freshwater Water Resources: Rivers and Lakes
气候变化和人类对淡水水资源的影响：河流和湖泊
在平均年周期内，受气候与集水区特性所决定，河流中呈现出的各类现象模式，包括水位、流量、水温、化学特征以及冰现象等，相对稳定。然而，在气候变化加剧与人类活动日益频繁的双重影响下，河流的流态可能会变得不稳定，从一种状态转变为另一种状态，且新流态的季节性模式有时会与之前大相径庭，进而打破既有的水文生态条件，影响水资源的正常供应。由于不同河流的流态模型敏感性各异，其变化在时间和空间维度上呈现出多样化特点。要识别流态模式的任何变化 (无论其原因为何)，首先需要对其初始状态及转变后的状态进行全面而准确的描述。目前，模式识别方法丰富多样，监督与非监督方法均可用于刻画流态模式。湖泊的水文状况可从其热条件、冰的形成过程以及水位变化等方面展开分析。湖泊生态系统在数量、物理特性及生物特性上发生的转变，可能源于自然过程 (如降水、蒸发等要素的变化)，也可能由人为过程导致 (诸如取水、排水以及水利设施建设等)。在全球众多地区，由于土地的高强度开发利用以及对水关系的人为调控，湖泊的状态已趋于不稳定。水位的波动，及其引发的湖泊面积和蓄水量的改变，对诸多物理化学过程 (例如水体混合、物质溶解、水透明度变化等)、生物过程 (像生态过渡带范围变动、光合作用带范围调整等)，乃至经济活动 (如工业、生活和农业用水的获取可能性等)，都具有至关重要的影响。
本专题的核心目标在于分享有关气候变化和人类活动对世界不同地区河流流态特征影响的研究成果，重点聚焦于流态特征的转变过程、稳定性与可预测性，以及水资源的定量与定性评估等方面。尤其欢迎围绕河流状态变化检测方法和分类方法的相关论文。此外，本专题还深入探讨了气候变化和人类活动对世界各地区湖泊状态特征的影响，主要涉及水资源量的长期演变、水位的季节性波动，以及热冰条件的变化等内容。
专题关键词：流量状态、流量季节性、热条件、水化学、冰现象、气候变化、人类活动、变化检测和河流状态分类方法、湖泊水位状态、热条件、热分层、冰现象、湖泊生态系统、湖泊水资源变化、湖泊面积变化。
了解专题更多信息：https://www.mdpi.com/topics/90FDY5C443
学术编辑团队
该专题现有三位学术编辑，他们分别来自波兹南密茨凯维奇大学、代尔夫特理工大学、澳大利亚联邦科学与工业技术组织水土研究所。
Leszek Sobkowiak 教授
波兹南密茨凯维奇大学
研究领域：气候变化、时间序列分析、河流状况、水资源管理、水平衡、流域水文学、流域管理。
Arthur Mynett 教授
代尔夫特理工大学
研究领域：水利工程、生态水力学、水文信息学、河流流域开发、海岸工程、海洋结构、水资源管理、环境建模和软件系统开发。
David Post 博士
澳大利亚联邦科学与工业技术组织水土研究所
研究领域：水文学、气候影响、土地利用变化。
精选文章
文章1
Assessing the Impacts of Climate Change and Water Extraction on Thermal Stratification and Water Quality of a Subtropical Lake Using the GLM-AED Model
使用GLM-AED模型评估气候变化和水提取对亚热带湖泊热分层和水质的影响
Chao Deng, Hong Zhang and David P. Hamilton
(1) 本研究运用集水区模型和一维湖泊模型 (GLM-AED)，模拟了澳大利亚昆士兰州东南部亚热带前进镇湖在RCP 4.5和8.5以及用水需求因人口增加50%情况下，对2040—2069年和2070—2099年未来气候变化的响应，模拟较好再现了水温、溶解氧等水质变量。
(2) 未来气候变化下，气温升高主导湖泊热结构和水动力变化，上游集水区降水量和水文响应变化或部分抵消其影响，人口增长致取水量增加对水稳定性有不利影响，2080年代RCP8.5高排放情景下该湖冬季周转失败可能性增加。
(3) 未来气候变化时营养物浓度因集水区负荷减少而降低，但叶绿素a浓度会增加，水温升高和热分层延长使缺氧锋深度降低且向水面移动，可能影响生物地球化学过程及水与沉积物交换通量，给未来水资源管理带来挑战。
文章2
A Thermal Regime and a Water Circulation in a Very Deep Lake: Lake Tazawa, Japan
深湖的热状况和水循环：日本田泽湖
Kazuhisa A. Chikita, Hideo Oyagi and Kazuhiro Amita
(1) 本研究通过估算热量预算对田泽湖热系统展开研究，在估算中考虑了湖面净热输入、河流与地下水流入热量输入及湖面降雪热量损失，同时用系泊温度记录仪监测湖底0.2 m处水温，并用高精度剖面仪校准记录仪对湖泊热存储变化的记录。
(2) 温度记录仪获得的热存储变化与热量预算估算结果合理一致，在热量预算中，湖面净热输入主导热存储变化，但因上游水库流量大，偶尔会出现显著的河流流入热损失。
(3) 根据水深与湖底水温差异及冬季溶解氧垂直剖面差异判断冬季湖内垂直水循环深度，发现整个水循环并非每个冬季都发生，即便发生也很微弱，湖底水温持续升高可能是高频率不完全垂直水循环保存地热所致。
文章3
Using Two Water Quality Indices for Evaluating the Health and Management of a Tropical Lake
使用两个水质指数评估热带湖泊的健康和管理
Meareg D. Nerae et al.
(1) 发展中国家因人口增长淡水资源压力增大，位于青尼罗河源头的塔那湖是重要淡水资源代表，本研究用算术加权水质指数 (AW WQI) 和加拿大环境部长理事会水质指数 (CCME WQI) 评估其生态健康和饮用水水质。
(2) 2018年7月至2019年6月从20个采样站采四次样本，用十个参数计算两水质指数，年平均AW WQI显示生态健康和饮用水水质情况，CCME WQI将水质分为差到一般，水质受浊度、溶解氧、铵和磷影响最大，其中铵较重要，浑浊度难管理且与溶解氧有关，WQI未发现两种影响鱼类的杀虫剂。
(3) WQI指数可记录水质变化，改善湖水管理除有利经济政治环境外，还需专家见解、科学文献以及可能的额外监测，而非仅依赖WQIS提供的监测。
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