1富營(yíng)養(yǎng)化模型研究進(jìn)展

1.1經(jīng)驗(yàn)回歸模型

經(jīng)驗(yàn)回歸模型是在多年實(shí)測(cè)水質(zhì)濃度資料及相關(guān)環(huán)境資料如生物數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多元回歸分析建立起的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。大多描述葉綠素a與磷和透明度之間的關(guān)系［1］，也可預(yù)測(cè)浮游植物生物量、藻類平均或最大生物量等等。模型建模時(shí)通常需要大量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的精度往往很難保證，加之建模時(shí)考慮因素過(guò)于簡(jiǎn)單，模型的準(zhǔn)確性、靈敏性、可靠性都不太好，通常只在數(shù)據(jù)不太理想或建立復(fù)雜模型前用作初步的半定量估計(jì)。另外，模型往往對(duì)特定預(yù)測(cè)有效，即針對(duì)不同的TP濃度范圍、決定系數(shù)要求及相關(guān)系數(shù)要求有不同的公式［2］。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗m然結(jié)果不是很準(zhǔn)確，局限性較多，但也有其優(yōu)點(diǎn):可以提供水質(zhì)變化的趨勢(shì);可以快速評(píng)價(jià)湖泊水質(zhì);為不熟悉數(shù)學(xué)模型的規(guī)劃人員和決策者提供了定量工具［3］等等。因此，這種模型目前在參數(shù)驗(yàn)證、水質(zhì)評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)等方面應(yīng)用仍較多。由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯庆o態(tài)的，不能反映季節(jié)變換的影響，近年來(lái)有模型使用浮游植物容量（藻類容量，AV）作為目標(biāo)變量，建立TP（生長(zhǎng)季節(jié)的數(shù)值）和AV的關(guān)系，旨在消除經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗y以反映生長(zhǎng)季節(jié)情況的缺陷。Jan-TaiKuo等人用B-P人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)DO、TP、Chl-a、SD分別建立了非線性關(guān)系，大大提高了對(duì)水質(zhì)因子預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

1.2營(yíng)養(yǎng)鹽模型

引起富營(yíng)養(yǎng)化的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是碳、氮、磷，一般淡水環(huán)境中碳、氮、磷的比率為106∶16∶1。根據(jù)Liebig最小生長(zhǎng)律，氮、磷是富營(yíng)養(yǎng)化的限制元素，而在淡水環(huán)境中，磷又是影響初級(jí)生產(chǎn)力的最主要因素，所以定量的負(fù)荷方法和模型大多涉及磷。

1968年，加拿大著名湖沼學(xué)家沃倫韋德（Vollenweider）首次用公式定量描述了水中磷、氮及要求的營(yíng)養(yǎng)狀況的負(fù)荷準(zhǔn)則（營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷概念）［4］，建立了反映夏季藍(lán)綠藻和磷負(fù)荷之間關(guān)系的模型。1975年，他又提出用磷來(lái)預(yù)測(cè)水體營(yíng)養(yǎng)狀況的模型，即Vollenweider模型。該模型假定水體混合均勻、限制性營(yíng)養(yǎng)鹽單一，其公式簡(jiǎn)單，所需數(shù)據(jù)少，適合對(duì)湖泊及水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)鹽變化進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)或?qū)λw營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。Vollenweider模型在美國(guó)和加拿大的一些湖泊進(jìn)行過(guò)率定，是世界上應(yīng)用最廣泛的富營(yíng)養(yǎng)化模型之一。此后，各國(guó)研究人員對(duì)該模型進(jìn)行修正，提出不同的模型，如1974年的Ditoro模型，1983年的Orlob模型，以及Laesen-Mercier模型等等［5］。

DONG-ILSEO和RAYMONDP.CANALE［6］以Shagawa湖為研究對(duì)象，詳細(xì)比較了幾種表現(xiàn)形式和可靠性不同的總磷模型。各種模型中，有基于經(jīng)驗(yàn)的，也有根據(jù)守恒原理的;有單獨(dú)考慮總磷濃度的，也有將總磷分為溶解態(tài)和顆粒態(tài)的;有的模型將水體視為均勻混合，有的則將水體分為兩層甚至更多層。模型的時(shí)間尺度也各不相同，有的僅針對(duì)生長(zhǎng)季節(jié)，有的則計(jì)算1a或更長(zhǎng)時(shí)間。有的模型還考慮了沉積物的影響。研究表明，湖泊中的底泥是湖泊水體中營(yíng)養(yǎng)鹽主要來(lái)源之一。在淺水湖泊的磷總量平衡中，底泥磷占整個(gè)內(nèi)負(fù)荷的60%～80%［7］，而影響底泥磷釋放的因素眾多，因此，模擬底泥和水體界面的營(yíng)養(yǎng)鹽（主要是磷）交換是營(yíng)養(yǎng)鹽模型研究不可忽視的重要方面，但同時(shí)也極為復(fù)雜。近年來(lái)，富營(yíng)養(yǎng)化模型發(fā)展迅速，不少底泥模型相繼出現(xiàn)。

早期磷模型雖然簡(jiǎn)單，但存在不少缺點(diǎn):模型只能求解總磷的平均濃度分布，不能模擬各種形態(tài)磷在水中的循環(huán)過(guò)程;模型假定水體混合均勻，無(wú)法反映污水入湖后，總磷濃度分布的時(shí)空差異;模型未考慮沉淀物與水體的磷交換過(guò)程，等等。雖然單一營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)模型考慮因素簡(jiǎn)單，預(yù)測(cè)不是十分準(zhǔn)確，但在預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)、模型校正等方面應(yīng)用廣泛。

近年來(lái)，營(yíng)養(yǎng)鹽模型，在很大程度上克服了以上缺陷，有很大發(fā)展:從單一的總磷濃度發(fā)展到模擬水體中整個(gè)磷系統(tǒng)（包括顆粒磷、溶解無(wú)機(jī)磷和浮游生物中的磷，等等）的循環(huán);從單純考慮水體本身的營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)發(fā)展到考慮底泥和水體界面的營(yíng)養(yǎng)鹽交換過(guò)程;從簡(jiǎn)單的水體完全混合模型發(fā)展到多層模型等。如:預(yù)測(cè)磷濃度的LEEDS（LakeEutrophication，Effect，Dose，Sensitivity）模型［8］，其參數(shù)獲取簡(jiǎn)單，用于實(shí)際湖泊效果良好，因此應(yīng)用廣泛。

1.3浮游植物動(dòng)力學(xué)模型

浮游植物動(dòng)力學(xué)研究在物理過(guò)程驅(qū)動(dòng)下，浮游植物自身的生產(chǎn)與代謝、營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)與補(bǔ)充和浮游動(dòng)物捕食作用下的浮游植物生物量的時(shí)空分布規(guī)律及控制因子。

丹麥著名生態(tài)學(xué)家J￠rgensen（1983年）指出浮游藻類的生長(zhǎng)是富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵過(guò)程，研究氮、磷負(fù)荷與浮游藻類生產(chǎn)力的相互作用和關(guān)系是揭示湖泊富營(yíng)養(yǎng)化形成機(jī)理的主要途徑。氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的影響可分兩種:一種是將生長(zhǎng)描述為細(xì)胞外部營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的函數(shù);另一種則是作為細(xì)胞內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)鹽的函數(shù)。J￠prgensen提出的兩階段生長(zhǎng)理論替代了經(jīng)典的Monod生長(zhǎng)理論，較好地解釋了藻類在營(yíng)養(yǎng)鹽過(guò)剩時(shí)的吸收情況。Droop［9］假設(shè):外部營(yíng)養(yǎng)鹽濃度決定了藻類對(duì)于營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收能力;藻類的生長(zhǎng)由內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)鹽濃度決定;穩(wěn)定狀態(tài)下，營(yíng)養(yǎng)鹽吸收必須等同于生物量生長(zhǎng)率和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，在此基礎(chǔ)上于1973年提出了基于內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)鹽的生長(zhǎng)函數(shù)。DiToro［10］比較了內(nèi)部和外部營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分別對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的影響，基于實(shí)際研究對(duì)象，他發(fā)現(xiàn)由兩種函數(shù)算得的藻類生長(zhǎng)率幾乎沒(méi)有差別。此后的研究者考慮細(xì)胞內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)鹽影響的并不多。CarlF.Cerco［11］在研究磷吸收對(duì)于藻類生長(zhǎng)影響時(shí)再次考慮了內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)鹽的影響，構(gòu)建出了適合空間和時(shí)間要求的新的富營(yíng)養(yǎng)化模型。藻類吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能生長(zhǎng)，吸收量可由Michaelis-Menten方程確定。但該方程不能解釋營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富時(shí)過(guò)剩的吸收。Lehman［12］和J￠rgensen分別提出了一個(gè)新的公式，將藻類增長(zhǎng)分成兩個(gè)階段:首先吸收營(yíng)養(yǎng)物作為細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)，然后藻類消耗內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)、呼吸、死亡。

Lehman首次利用Droop營(yíng)養(yǎng)鹽限制變量和營(yíng)養(yǎng)鹽增加（multiple）限制建立了生態(tài)系統(tǒng)模型，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)鹽增加限制計(jì)算藻類生長(zhǎng)。模型符合Baule’’s原理［13］，但違背了Liebig最小值定律。DeGroot［14］指出營(yíng)養(yǎng)鹽限制模型的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不符。T.Legovic和A.Cruzado［15］認(rèn)為藻類生長(zhǎng)受多種營(yíng)養(yǎng)鹽影響，在Michaelis-Menten-Monod方程、浮游植物生長(zhǎng)的Droop函數(shù)和Liebig最小值定律基礎(chǔ)上建立了浮游植物生長(zhǎng)模型，針對(duì)浮游植物穩(wěn)定存在狀態(tài)加以討論。在限制性營(yíng)養(yǎng)鹽含量相同情況下，根據(jù)模型找到了限制性營(yíng)養(yǎng)鹽（由Redfield比率表述）。

在具體方程形式上，僅僅描述浮游植物隨時(shí)間變化的常微分方程模型仍被廣泛應(yīng)用，這些模型能夠處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，但描述實(shí)際空間現(xiàn)象如沉降、光透射、水流和紊動(dòng)時(shí)就顯得無(wú)能為力了。而使用偏微分方程就可以描述浮游植物生物量是如何受空間和時(shí)間影響而發(fā)生變化的。

VincenzoBotte［16］耦合N-P-Z浮游生物模型，基于偏微分方程，采用有限元方法求解二維N-S方程，預(yù)測(cè)了春季溫度回暖和溫度梯度對(duì)浮游植物生態(tài)系統(tǒng)的影響。JingjieZhang，SvenErikJ￠rgensen［17］等人根據(jù)限制性營(yíng)養(yǎng)鹽磷建立了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，針對(duì)沉水植物生長(zhǎng)旺盛的湖泊進(jìn)行了模擬，將exergy作為目標(biāo)函數(shù)考慮了動(dòng)態(tài)適應(yīng)性和多種季節(jié)性浮游生物，該模型很好地描述了浮游植物和沉水植物之間的競(jìng)爭(zhēng)性。OlliMalve［18］等人建立的非線性動(dòng)力模型描述了3種優(yōu)勢(shì)藻類的演替，采用蒙特卡洛方法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，提供了一種處理紊亂數(shù)據(jù)和大量難以確定的參數(shù)的方法，模型與8a的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)相符?？傮w看，很少有生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型可以將浮游植物生物量增加有關(guān)的所有因子和過(guò)程考慮在內(nèi)，也沒(méi)有哪個(gè)模型包含了生產(chǎn)力、撲食影響、自身生長(zhǎng)、衰減、食物選擇情況等所有生態(tài)系統(tǒng)特征，有些因素很基本，如光區(qū)深度、掠奪行為和季節(jié)變換等，但很難量化地體現(xiàn)在模型中，也沒(méi)有哪個(gè)模型使用很少的驅(qū)動(dòng)變量就能獲得很好的預(yù)測(cè)效果，并能應(yīng)用于所有湖泊。所有模型都不同程度的存在缺陷和不足。模型確定往往受制于研究問(wèn)題的時(shí)空尺度，同時(shí)也取決于對(duì)特定研究湖泊的參數(shù)的研究，研究目的不同，浮游植物動(dòng)力學(xué)模型的復(fù)雜性和時(shí)空尺度也不同。大量模型經(jīng)特定湖泊驗(yàn)證給定了系數(shù)和模型變量，但只能較好描述一些湖泊，對(duì)有些湖泊并不適用。盡管每一種模型都只表征了浮游植物動(dòng)力學(xué)的某些特征，但基本上都包含了浮游植物—營(yíng)養(yǎng)鹽方程，并耦合相應(yīng)的水動(dòng)力模型，有些則包含了更高營(yíng)養(yǎng)層次的作用，這種方法仍是湖泊學(xué)中的主要模擬手段。

1.4生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

不從系統(tǒng)角度考查湖泊，湖泊生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)措施不可能達(dá)到很好的預(yù)期效果，甚至?xí)?dǎo)致更壞結(jié)果的出現(xiàn)。因此，要更全面、清楚地了解湖泊系統(tǒng)本身的行為，建立生態(tài)系統(tǒng)模型是必然趨勢(shì)。湖泊生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象是湖泊的生態(tài)結(jié)構(gòu)、功能、時(shí)空演變規(guī)律及其物理、化學(xué)、生物過(guò)程對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響及其反饋機(jī)制，并且預(yù)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。系統(tǒng)分析方法是模擬的基礎(chǔ)，將其用在湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究始于Chen［19］和Orlob，他們的研究奠定了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬的基礎(chǔ)。Arnold［20］研究了生態(tài)系統(tǒng)研究及管理中的系統(tǒng)分析方法，Jeffers［21］對(duì)系統(tǒng)分析在生態(tài)學(xué)上的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。

此外，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（systemdynamics）理論也是研究和描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的有力工具，其主要研究?jī)?nèi)容是通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，分析一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間所表現(xiàn)出來(lái)的動(dòng)力學(xué)行為。

完整的湖泊生態(tài)模型研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從零維到三維的過(guò)程。在湖泊富營(yíng)養(yǎng)化研究過(guò)程中，J￠rgensen［22］于1976年最早提出淺水湖泊生態(tài)模型，該模型被廣泛應(yīng)用于熱帶、溫帶地區(qū)不同類型的淺水湖泊、水庫(kù)和海灣的研究。但由于生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是對(duì)系統(tǒng)的描述，涉及眾多變量，參數(shù)率定往往以特定湖泊為對(duì)象確定，因此已存在的模型大多是針對(duì)特定湖泊建立起來(lái)的。如，北美的五大湖、華盛頓湖、歐洲的巴拉頓湖、日本的琵琶湖和霞浦湖等，都有相應(yīng)的生態(tài)模型，而且在研究和應(yīng)用方面都比較成功。

中國(guó)的湖泊生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型研究始于20世紀(jì)80年代，主要集中在滇池、太湖、東湖、巢湖、西湖等富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊以及其他水體。

目前，已有一些軟件用于湖泊生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬，有CE-QUAL-ICM、WASP、AQUATOX、Pamolare、CAEDYM等，以及用來(lái)模擬湖泊能流的軟件ECOPATH。近年來(lái)應(yīng)用較多的是美國(guó)環(huán)保署開(kāi)發(fā)的WASP，其建模原理是水量和污染物質(zhì)在時(shí)空上的守恒，模型由兩個(gè)子模型構(gòu)成，可以模擬任何地表水體。Pamolare（PlanningandManagementofLakesandReservoirs）由聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）國(guó)際環(huán)境技術(shù)中心（IETC-UNEP）和國(guó)際湖泊環(huán)境委員會(huì)（ILEC）聯(lián)合開(kāi)發(fā)。該軟件包根據(jù)復(fù)雜性不同，由4個(gè)子模型構(gòu)成，并在LakeGlums湖得到應(yīng)用與測(cè)試。

在建模方法上，一般以質(zhì)量平衡方程為基礎(chǔ)，主要考慮:物理擴(kuò)散遷移，生化反應(yīng)及源、匯等因素;模擬對(duì)象則包括細(xì)菌、浮游動(dòng)植物和底棲生物及魚(yú)類等的生長(zhǎng)與死亡，生源要素（氮、磷等）的循環(huán)以及BOD、DO的動(dòng)力過(guò)程等等。建模時(shí)對(duì)時(shí)空尺度的選擇很重要。物理、化學(xué)過(guò)程相對(duì)于生物過(guò)程，時(shí)空尺度要小得多，如果尺度選擇過(guò)小，模型運(yùn)算量、存儲(chǔ)量就很大，而且生物過(guò)程幾乎不顯著;反之，物理、化學(xué)過(guò)程就得不到充分體現(xiàn)。因此，在模擬過(guò)程中，需要結(jié)合模擬目的對(duì)尺度進(jìn)行權(quán)衡選擇。

生態(tài)系統(tǒng)模型雖然考慮因素多，對(duì)系統(tǒng)的描述很全面，但不可避免的也有其缺點(diǎn)。這類模型所需數(shù)據(jù)多，很少有湖泊可以提供充足的數(shù)據(jù)，這就限制了模型的應(yīng)用。由于對(duì)一些機(jī)理尚未搞清楚，參數(shù)選擇仍是經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，精度并沒(méi)有預(yù)期那么高。參數(shù)選擇上多是參照具體的研究對(duì)象，模型中因包含湖泊具體的內(nèi)部關(guān)系，而使建立在某一湖泊上的模型具有唯一的個(gè)性特征。因此，這樣的模型還是有很大局限性的，并且計(jì)算量一般都很大。

模型發(fā)展方面，變量是重要的制約因素。有些狀態(tài)變量，如魚(yú)類及浮游動(dòng)物生物量很難在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)觀測(cè)獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這樣就不可能在實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行校正，因此模型的靈敏度、可靠性就得不到有效提高。MasakiSagehashi等［23］建立的巴拉頓湖生態(tài)系統(tǒng)模型，成功地把魚(yú)類、浮游動(dòng)物等作為狀態(tài)變量添加進(jìn)模型，并利用蒙特卡洛方法在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校正和檢驗(yàn)。同時(shí)，越來(lái)越多的研究者使用Exergy控制下的參數(shù)組合模擬程序?qū)崿F(xiàn)模型參數(shù)隨時(shí)間的變化，以更真實(shí)地反映生態(tài)系統(tǒng)的變化情況［24］。

參數(shù)的可變性使得模型可以提供更多動(dòng)態(tài)特性，模擬結(jié)果大大改善。

2發(fā)展趨勢(shì)

2.1引入隨機(jī)過(guò)程

生態(tài)系統(tǒng)本身是復(fù)雜多變的，含有眾多不確定性因素。為了使問(wèn)題得到解決，人們常將隨機(jī)問(wèn)題視為確定性問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化。但隨著研究的深入，必然要回復(fù)對(duì)研究對(duì)象本來(lái)面目的表述，將隨機(jī)性考慮在內(nèi)便是必然趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)已有人在此方面做出了嘗試，如饒群［25］考慮隨機(jī)過(guò)程的影響，在Vollenweider模型的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)完全混合系統(tǒng)的總磷濃度的隨機(jī)微分方程模型。該模型將總磷濃度的變化過(guò)程當(dāng)做一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，在獲得初始條件的隨機(jī)特性后得到模型的數(shù)值解和解析解，從而得到總磷濃度的一階矩均值和二階矩方差。模型應(yīng)用結(jié)果與實(shí)測(cè)資料吻合良好。

2.2非線性方法應(yīng)用

藻類的生長(zhǎng)受到眾多因素影響，本身是非線性現(xiàn)象。因此，運(yùn)用非線性方法和分岔混沌理論對(duì)模型進(jìn)行分析和研究，從深層次和本質(zhì)上揭示模型的規(guī)律，代表了模型研究的重要方向。此外，由于富營(yíng)養(yǎng)化涉及的變量很多，有些很難定量模擬，可運(yùn)用現(xiàn)代非線性動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)模型進(jìn)行了穩(wěn)定性和分岔行為的研究。另外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNs）能夠很好地描述生態(tài)系統(tǒng)變量的非線性關(guān)系，近年來(lái)應(yīng)用較多。

2.3對(duì)氣候條件的考慮

氣候影響體現(xiàn)在多方面:大氣物理化學(xué)等變化會(huì)對(duì)湖泊浮游植物生長(zhǎng)率、溶解氧的垂直分布產(chǎn)生重要影響;隨著全球氣候變暖，湖泊水溫隨之升高，進(jìn)而有可能加劇湖泊富營(yíng)養(yǎng)化;氣候變化還會(huì)影響藻類種群變化。因此，對(duì)于氣候等條件加以充分考慮是模型發(fā)展的內(nèi)在要求。HanyHassan等人［26］考慮水文和氣候?qū)τ谒|(zhì)和熱量交換的影響，將其作為湖泊水質(zhì)模型和富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程的組成部分加以考慮，建立了可以預(yù)測(cè)氣候變化時(shí)浮游植物生物量、溶解氧濃度的模型。J.M.Malmaeus［27］等人將湖泊物理模型和磷模型與區(qū)域氣候模型（RCM）生成的兩個(gè)溫度模式相結(jié)合，得出了氣候變化對(duì)于物理性質(zhì)不同的湖泊有著不同影響的結(jié)論，在全球氣候變暖的趨勢(shì)影響下，湖水更換周期長(zhǎng)的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題將更加嚴(yán)重。

2.4遙感技術(shù)應(yīng)用

建模的一個(gè)重要基礎(chǔ)是監(jiān)測(cè)資料，而水體遙感監(jiān)測(cè)正是通過(guò)研究水體反射光譜特征與水質(zhì)參數(shù)濃度之間的關(guān)系，建立水質(zhì)參數(shù)反演算法，對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這已成為目前湖泊遙感技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。GIS在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用很多，如氣候變化對(duì)水質(zhì)的影響、水體生態(tài)系統(tǒng)的群落分析、地表水流動(dòng)分析等等。將GIS（地理信息系統(tǒng)）加入到水質(zhì)模型的國(guó)外實(shí)例也有很多。 

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