寒区湖泊冰盖下溶解氧浓度垂直分布模型的探究

发布时间：2017-12-10 08:18

  本文关键词：寒区湖泊冰盖下溶解氧浓度垂直分布模型的探究

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【摘要】：溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)是各种水生物呼吸代谢的基础,溶解氧浓度的高低也是决定湖泊水体质量的重要指标,它与水生生物的生存繁殖和水体的自然净化有着密切的联系。在冰覆盖的湖泊中,溶解氧不但是一个重要的生态参数,也是与大气隔离的水体中水气交换过程的重要参数之一。水体中的溶解氧动力学是一个涉及物理和生物相互作用的复杂过程,了解结冰湖冰盖下溶解氧浓度的动态变化趋势,可以为总结水体中溶解氧浓度变化规律的函数解析提供很好的理论依据。本论文的工作内容与取得的主要研究结果如下:首先,依据2011年冬季芬兰Valkea-Kotinen湖冰盖下溶解氧浓度的现场观测数据,绘制该湖冰盖下不同时刻溶解氧浓度的垂直分布剖面图形。通过观察大量剖面图形中溶解氧浓度的垂直变化规律特征,发现冰封初期各时刻溶解氧浓度随水体深度的增加而逐渐降低。冰封初期冰盖下溶解氧浓度的变化规律比较符合“S”型特征的Logistic曲线,因此建立了描述冰封初期冰盖下溶解氧浓度垂直分布的Logistic模型。为了辨识该模型中相关参数,提出了一类迭代逼近算法辨识Logistic模型的最优参数值。其次,对不同阶段溶解氧浓度的现场观测数据作进一步分析,发现随着冰封持续时间的增长,溶解氧浓度逐渐降低,其峰值(拐点)变得越来越低。根据溶解氧浓度这一变化特征,对整个观测期建立了更为准确的冰盖下溶解氧浓度时空变化规律的正态分布数值模型,并辨识出该模型中的三个特征参数是依赖于冰封时间t变化的关系式。由正态分布模型数值模拟出冰盖下溶解氧浓度的计算值与实测值吻合效果较好,绘制出的溶解氧浓度曲面和等值线图形更光滑,因此该模型能够更好的描述芬兰Valkea-Kotinen湖冰盖下溶解氧浓度的时空变化规律特征,最后对各时刻溶解氧浓度的变化规律进行特征统计分析。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X143;O211.3

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本文编号：1273770