麦克默多干谷水文

raybet雷竞技最新气候和水文变化和影响湖泊和溪流生态响应在麦克默多干谷,南极洲

凯瑟琳·a·韦尔奇w·贝瑞里昂黛安·m·麦克奈特彼得·t·多兰安德鲁·g·戴安娜墙克里斯托马斯Jaros Nylen克莱夫Howard-Williams喷泉

介绍

因为极地可能放大是什么认为小温和的气候变化在低纬度地区,韦勒(1998)提出的监测raybet雷竞技最新高纬度地区应该早点产量全球气候变化的证据。raybet雷竞技最新除了气候变化本身,极地地区之间的联系和raybet雷竞技最新低纬度地区最近成为气象学家和极大的兴趣古气象学家一样的。在南部极地,重要的气候变量的直接监控只发生在过去的几十年里,很大程度上是因为他们的冷漠。这当然限制的程度极记录可以与低纬度记录,即使在多年年代际时间尺度。气候学家和生态学家面临的问题,即使这些高纬度地区可能对全球气候变化提供重要的线索,可以记录的长度相对较短。

麦克默多干谷的长期生态研究项目(MCM lte)成立于1993年。这个项目建立在监测开始在1960年代末由新西兰研究人员收集记录的气候,湖水平,raybet雷竞技最新流流量赖特的山谷,南极洲。格里菲斯泰勒的领域方获得第一数据与湖水平在1903年斯科特探险队发现的一部分。最近的分析数据从新西兰南极和MCM lte项目相比,1903年的数据表明,今年上半年的20世纪是一个稳步上升的时期流速及流水量,随后在过去的半个世纪的河流,导致更慢增加或稳定湖水平(Bomblies et al . 2001年)。因此,气象和水文记录生成的MCM lte技术研究团队,再加上过去的数据和生态信息目前,提供第一个详细试图理解生态系统结构和功能之间的联系以及该地区气候变化的南极洲。此外,该计划有助于填补一个重要差距在南极气候变化的总体理解。

尽管大多数气候记录从南极大陆相对较短和/或缺乏相关的生物监测是有用的在生态意义上,调查人员已经证明的年际变化南极气候raybet雷竞技最新信号和响应。例如,Cullather et al。(1996)表明,降水在南极洲西部与影响ENSO,但相关的符号改变了1990年。白色和彼得森(1996)推测circum-Antarctic气候参数(即。海平面气压,海洋表面温度,海冰范围,和经向风应力),称为南极绕极波(联队),显示可能与ENSO年际变化。南极洲罗斯海地区海冰范围也已被证明能够改变的更高的纬度ENSO信号(莱德利和黄1997)。最后,详细从南极洲西部冰芯记录,延长时间大约1100年前,还显示了主要周期的研究化学浓度与南方涛动指数(SOI)重合(克鲁兹et al . 2000年)。

本章的主要重点是哪些类型的ENSO或其他mul-tiyear气候变化可能会观察到MCM网站,这些变化如何影响干谷的生态系统。raybet雷竞技最新这些考虑是由一个基本的辅助物理的理解气候和水文联系。raybet雷竞技最新关键气候参数影响生态系统结构和功能的麦克默多干谷是影响水的物理状态。夏季气温年际变化小,零上的天数,太阳辐射可以产生大的影响,因为液体水的可用性是生态系统的一个重要驱动力(喷泉et al . 1999年)。吸收太阳辐射的表面和面临冰川生成融水,浸湿了河床的冲积层或通过小溪的湖泊流域地板。融水代取决于一个很好的平衡辐射、温度冰川表面反照率,增加了降雪或下降了的输入风成灰尘。水是输给了河流和湖泊的大气系统由河床升华和消融的冰覆盖的湖泊。因为水是主要的运输和化学因素控制流的生境特征和湖泊(1993年肯尼迪),我们重点讨论水生MCM的生态系统的组件。

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0 12 3 4 5公里

图10.1地图泰勒谷,南极洲。

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图10.1地图泰勒谷,南极洲。

网站描述

麦克默多干谷是最大的单一无冰的区域在南极洲(~ 4800平方公里)。山谷是一个马赛克的冰川,短暂的溪流,常年冰雪覆盖的湖泊、土壤、和基岩(运算et al . 1999年)。他们是地球上最干燥的和寒冷的沙漠,与< 10厘米一年降水量和年平均气温在-14.8和-30.0°C之间的谷底在不同的位置(Doran et al . 2002年)。泰勒谷MCM lte的焦点研究(图10.1)。泰勒谷包括三个专业,靠降水给养的盆地冰封的湖泊约25流(麦克奈特et al . 1999年)。4到10周的南国的夏天,由流冰川融水从周围冰川(图10.1)。因为液态水分布的极大地影响MCM的功能和生物多样性的生态系统,调查气候变化一直是主要的作用强调MCM的lte(喷泉et al . 1999年)。raybet雷竞技最新为了实现这一点,每一次盆地的水文预算的描述在泰勒谷(邦尼,霍尔和弗里克塞尔),承担,冰川质量平衡,流流量,湖水平变化正在严密监测。从MCM lte这些,以及其他数据,可以发现在我们的网站,http://huey.colorado.edu。描述的方法用于收集气象资料Doran et al。(1995)。方法收集流dis -

图10.2月平均气温从气象站邦尼湖,霍尔,弗里克塞尔盆地。

负责数据描述的冯Guerard et al。(1995)和麦克奈特et al . (1994)。泰勒谷生化的和详细的讨论生物地球化学系统最近发表在Priscu(1998)和体积49岁。12的生物科学,不重复。

结果与讨论气象数据

月平均气温的三个主要湖泊流域泰勒谷如图10.2所示。月平均空气温度在夏季甚至低于冰点。在夏季温度对所有类似盆地,邦尼湖是大约1°C比霍尔和弗里克塞尔湖湖暖和。的温暖,干燥下吹的风从极地高原和相对冷东风从海上可以解释空间温度的差异(克洛et al . 1988年)。邦尼湖流域是最远的内陆,从极地高原最受这些风的影响,近海岸而影响不太明显。平均每日气温在湖里霍尔盆地(图10.3)已达到2 - 4°C在夏季这一时期。零上的天数也年年都在变化,霍尔盆地湖如图所示。即使是在夏天,可能有几天气温零上(图10.3)。

一个主要限制每年的生产力水生生态系统是完全黑暗的冬天大约4个月,从5月通过非盟-

湖霍尔

湖霍尔

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1993 1994 1995 1996 1997 1998

图10.3意味着每天气温在湖里霍尔盆地。

阵风。在其他季节,年际变化的政权。太阳辐射,短波辐射(SW),显示为湖霍尔盆地(图10.4)。这个参数管理是很重要的,因为它可以影响生产冰川融化。水水汽和云覆盖的主要变量的年际变化负责太阳辐射(Dana et al . 1998年)。因为完全黑暗的冬天,大多数生态系统响应的变化将发生在夏天的时候有足够的太阳辐射驱动光合作用和冰雪融化。这些看似小的夏季气温年际变化,温度单位零上,和太阳辐射对液态水的可用性有很大的影响(多兰et al . 2002 b;喷泉et al . 1999年)。冰川表面液态水的生成是由非常小的表面温度的变化。

流流量

作为lte的水文监测组件的一部分,主要流入溪流的三大湖盆在泰勒谷是测量。流流量数据显示选定的流邦尼湖,湖霍尔,弗里克塞尔湖流域(图10.5)。流入溪流在弗里克塞尔湖流域监测南国的夏天开始的1990 - 1991和1991 - 1992年,

湖霍尔意味着日常辐射

湖霍尔意味着日常辐射

图10.4意味着每天短波辐射霍尔盆地湖。

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

图10.4意味着每天短波辐射霍尔盆地湖。

开始前的1993年MCM lte。相对较高的流速及流水量在弗里克塞尔湖流域当时没有通过2000 - 2001流复发的季节。stream-gauging网络扩大到包括其他湖泊流域在1993年泰勒谷,1994年,lte项目承担责任的缟玛瑙河站在山谷莱特已经由新西兰南极计划自1968年以来。这些数据也可以在MCM lte的网站。

自1993年以来,年际变化的模式在河流湖泊流域中不同,在某些情况下,在盆地内。差异的不同响应中的相关部分冰川山谷和河流长度内位置(喷泉et al . 1999年)。此外,冰川的辐射平衡的研究表明,在枯水期间更多的冰川融水的脸而不是从subhorizontal表面(喷泉et al . 1998年)。这是支持的更为明显日变化在河流枯水时期,当峰流与一天中不同的时间,太阳辐射直接影响的冰川(Conovitz et al . 1998年)。存储的水冲积层下,相邻流(称为hyporheic区)是一个更大的控制在年度排放低流年比在高流量年。存储的水hyporheic区可以用流长度增加。在低流期间越短流在弗里克塞尔湖流域占更大的支持

图10.5总流流量数据为每个夏天选择流邦尼湖,湖霍尔,弗里克塞尔湖流域。

图10.5总流流量数据为每个夏天选择流邦尼湖,湖霍尔,弗里克塞尔湖流域。

部分总流入湖泊比在高流量年(房子et al . 1995;Conovitz et al . 1998年)。

表10.1对比变化年度放电安徒生溪霍尔湖流域的气象数据可用。如图10.1所示,安徒生溪立即毗邻的西侧加拿大冰川和流经短(200米)δ在进入湖霍尔。藻垫在这个简短的三角洲,稀疏和hyporheic区交互不影响流一样他们会在更长的溪流在弗里克塞尔湖和湖

邦尼盆地(Conovitz et al . 1998年)。年度流流量是夏季平均温度呈正相关,温度单位零上,和太阳辐射(两种光合有效辐射、(PAR)和SW)(表10.1)。即使最高气温保持在冰点,因此,小型太阳辐射的变化也可以极大地影响冰川融化和随后的流速及流水量(Lewis et al . 1998;喷泉et al . 1999年)。在两个冷夏天(1994 - 1995和1997 - 1998年),湖水霍尔夏季(12月和1月)平均气温只有3°C。太阳辐射也低,流速及流水量最低的观察这一时期。最高流速及流水量发生在1998 - 1999。这不是最热的夏天,但是太阳辐射相对较高(表10.1)。

加拿大年度放电的变化和新月流在弗里克塞尔湖流域相比也在表10.1。加拿大加拿大冰川流排水东,和较低的1.5公里的流流动的通道以东0.2 - -0.5公里的冰川的脸。新月河长5.4公里,流从新月冰川湖的南边。加拿大流有很丰富的海藻垫和苔藓新月一样流在其上游冰川附近的源(阿尔及尔et al . 1997;麦克奈特,珀耳斯。通讯)。在此期间,新月流有年度排放远低于安徒生溪或加拿大流,反映了其更大的长度和更大的存储的融水hyporheic区。加拿大每年排放的流呈正相关,年排放在安徒生溪更大程度上比新月流。加拿大的年度排放流也与太阳辐射和空气温度成正比。

PAR和气温的相关性较弱的年度排放在新月流,但西南辐射更强的相关性。最高的年度排放新月流发生在1993年- 1994年西南辐射最大的时候,和最低的年度排放发生在两个冷的夏天。较弱的新月与气象的关系数据流是由于更大的影响hyporheic区过程不再流。中存储的融水hyporheic区支持蓝藻生长的苔藓和垫沿着溪流的边缘,但不直接贡献湖泊生态系统。存储在hyporheic区也可能影响总放电为特定流。相对较短的流如安徒生溪应该少影响hyporheic区存储,因此,应迅速回应当地环境变量,使其更重要的流监测评估气候变化水文响应。raybet雷竞技最新

流速及流水量变化与ENSO

鉴于之前的记录ENSO气raybet雷竞技最新候效果在南极,我们假定了气象参数的年际变化,因此水流干谷,可能受ENSO的影响。如前所述,温度、气压、太阳辐射、冰川表面反照率被认为影响冰川融化,因此河流在干旱的山谷。ENSO影响这些变量如何在该地区的干谷吗?

表10.1从霍尔湖流域气象数据和总流从安徒生溪放电,加拿大流和新月Streama

		西南	气压	学位,	空气	安徒生	加拿大	新月
流	票面价值	辐射	压力	天以上	温度	放电	放电	放电
一年	| imol s - 1 m - 2	W m - 2	mbar	0°C	°C	103立方米	103立方米	103立方米
93/94	595年	322年		8.8	-2.0	54.0	130.0	39.0
94/95	534年	273年	976年	9.0	-3.1	15.0	32.0	4.8
95/96	562年	267年	978年	32.3	-1.5	41.5	109.8	8.6
96/97	573年	271年	982年	17.4	-1.9	44.8	50.9	7.9
97/98	529年	254年	983年	28.2	-3.3	28.0	74.2	5.4
98/99	600年	288年	978年	24.7	-1.6	88.6	125.9	10.2
99/00	609年	308年	971年	3.8	-2.6
		西南	气压	度的天	空气
	票面价值	辐射	压力	0°C以上	温度	安徒生	加拿大	新月
票面价值	1
SW RAD	0.81	1
压力	-0.57	-0.85	1
温度单位	-0.38	-0.70	0.63
温度	0.60	0.27	-0.03	0.29	1
安徒生	0.89	0.48	-0.12	0.20	0.72	1
加拿大	0.73	0.59	-0.19	0.28	0.63	0.75	1
新月	0.60	0.92	-0.18	-0.49	0.31	0.31	0.61	1

气象数据是12月和1月平均温度单位除外0°C以上总结整个夏天。相关矩阵是包含在表格的下方。

气象数据是12月和1月平均温度单位除外0°C以上总结整个夏天。相关矩阵是包含在表格的下方。

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图10.6南方涛动指数(SOI)为1969 - 2000年1月。强烈负面SOI表明厄尔尼诺(温暖)阶段,而强烈积极的SOI表明ENSO的拉尼娜现象(冷)阶段。

确定可能的表现ENSO干谷,我们需要更好地理解气候机制与ENSO相关可能影响区域气候和水文记录。raybet雷竞技最新如前所述,先前的SOI和南极气候之间的链接已经被观察到,例如,更高的海洋表面温度和罗斯海地区海冰减少浓度在厄尔尼诺年(raybet雷竞技最新莱德利和黄1997)。海冰范围的变化可能会影响水分可用性,以及云量和降水的程度在干燥山谷。降低海冰范围和温暖的海洋表面温度在厄尔尼诺现象可能导致云雾和冷却器条件在该地区降水增加。的存在新鲜的雪冰川表面可以增加地表反照率和有效地限制从冰川融水生产(喷泉et al . 1998年)。

除了海冰范围和海洋表面温度的变化,大气环流,影响极端温暖和寒冷的冬天气温在南极半岛地区,被认为是与ENSO相关(马歇尔和王1998)。目前还不清楚如何在罗斯海地区大气环流会受ENSO的影响。然而,环流模式的变化可能会影响诸如风暴跟踪和下降的集风干谷,进而可能影响温度、云量、降水、和太阳能辐射。

图10.6显示了南方涛动指数(SOI)内从1969年到2000年的1月。规范化的塔希提岛和达尔文的SOI计算海平面压力异常。SOI是-在厄尔尼诺(温暖)阶段和积极在ENSO的拉尼娜现象(冷)阶段。

观察到的高流速及流水量在弗里克塞尔湖流域1990 - 1991和1991 - 1992年通过2000 - 2001年没有复发(图10.5)。1991 - 1992的南国的夏天是厄尔尼诺年,在弗里克塞尔湖和河流盆地高。然而,在1997 - 1998年的强烈的厄尔尼诺现象,水流在弗里克塞尔湖和湖霍尔盆地相对较低(图10.5)。安徒生溪的相对较高的流速及流水量1995 - 1996,1996 - 1997,和19981999与此同时积极SOI(冷,拉尼娜现象)阶段,而1994 - 1995和1997 - 1998冷却器萨默斯流速及流水量较低,和一月SOI -(温暖、厄尔尼诺)阶段。然而,1993 - 1994年每年接近中度SOI,但在安徒生溪高流速及流水量,加拿大,和新月流。这些记录的泰勒谷跨度短时间内;因此,很难量化河流与ENSO的关系。此外,邦尼湖,湖霍尔,弗里克塞尔湖流域,以及其他地方干谷,可能表现出不同的气候干谷的反应,因为他们的相对位置及其略有不同raybet雷竞技最新小气候raybet雷竞技最新(喷泉et al . 1999年)。

进一步检查可能干谷ENSO和气候之间的联系,这个地区长时间记录的南极洲是必要的。raybet雷竞技最新流的最长记录放电在南极洲的缟玛瑙河,位于大约20公里以北的泰勒谷赖特山谷。缟玛瑙河是南极洲最长的河流,流入下降了约40公里的内陆怀特冰川湖万带兰(图10.7)。此外,意味着夏季(12月和1月)气温(图10.8),夏季(12月和1月)气压(图10.9)记录可供麦克默多站,南极洲,干谷以东100公里。

缟玛瑙河不同的年度排放1970 - 1999年期间一个数量级(图10.7)。缟玛瑙河量的相关矩阵,麦克默多站的温度和压强下,SOI表明,缟玛瑙河排放呈正相关,温度和压力和负相关1月SOI(表10.2)。这一分析表明,在这个时期高排放的缟玛瑙河可能与ENSO的厄尔尼诺阶段有关。所有的相关性在95%置信水平具有重要意义。然而,在该地区夏季温度高,水流也往往是很高的,虽然在一些夏季温暖,例如,1974年,水流很低。1974年麦克默多气压还低,这可能表明较低的入射太阳辐射,因为在该地区云量增加和风暴。如前所述,SOI麦克默多的,温度和压强之间的相关性并不显著。然而,当SOI低,温度和压力往往更高。

四个五个夏天最高流速及流水量的缟玛瑙河(1971、1985、1987、1991)发生在附近的SOI是中性的。SOI很低

图10.7总流流量每年夏天的缟玛瑙河1969 - 1999年期间。

(厄尔尼诺现象)在高流1992年的夏天。在年的最低流量,SOI是中性的或高(拉尼娜现象)。例如,SOI是高的低流1974年和1976年的夏天。

这种分析有点问题,因为放电测量在湖附近的缟玛瑙河万带兰也受到其他nonclimatic等因素潜在的融水的生成与水流之间的滞后,以及可变性hyporheic的存储区。然而,有一个额外的卸货记录在莱特附近的缟玛瑙河低的冰川,缟玛瑙河融水的主要来源。一年一度的放电记录两个站点之间的强相关性(R = 0.83, n = 23)在此期间。比较数据从麦克默多站和莱特谷也可以有点问题,因为区域气候差异。raybet雷竞技最新尽管麦克默多站和干谷相距足够远,他们可以体验不同的天气,认为气候的一般趋势可能在这个地区受ENSO应该类似。raybet雷竞技最新有限(最近的)气象数据从霍尔湖和湖万带兰相比,可以记录从麦克默多站显示,虽然夏季平均气温不同,趋势相关(重要在95%置信水平)。罗斯海地区的各种记录,包括泰勒谷,这里介绍的赖特谷,麦克默多站可以用来检查的影响ENSO罗斯海南部地区气候的。raybet雷竞技最新

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图10.8的意思是夏天的温度记录在麦克默多站,南极洲。记录代表12月和1月的平均为每个夏季月平均温度。

在厄尔尼诺年,也许在罗斯海地区条件,气压压力很高,考虑到相对较高的太阳辐射,空气和海洋表面温度变暖,和高流速及流水量。或者,海冰低浓度或海冰范围可能会在厄尔尼诺(莱德利和黄1997)可能导致的条件将不适合高入射太阳辐射由于水分增加可用性和云层。在长时间尺度、高湖站在上次冰河最大归因于阴凉干燥条件,与少云,更少的降雪,更高的辐射,和更多的融化(大厅et al . 2001年)。显然,需要额外的工作来阐明各种可能的联系在SOI,海冰、太阳辐射等气候参数。raybet雷竞技最新

raybet雷竞技最新气候变化和水文循环在麦克默多干谷

能够很好的证明,泰勒和赖特山谷内的封闭的盆地湖泊自最后一个冰河起伏最大。这些大规模的时机和证据卷湖泊的变化将不讨论,因为他们最近回顾(多兰et al . 1994;大厅et al . 2001;里昂et al . 1998 b)。这些湖泊的大小波动带来的微妙的世纪——millennial-scale气候扰动(喷泉et al .,第十六章本卷;大厅等。

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图10.9平均夏季压力记录在麦克默多站,南极洲。记录代表平均12月和1月的月平均温度。

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图10.9平均夏季压力记录在麦克默多站,南极洲。记录代表平均12月和1月的月平均温度。

2001)。类似的世纪气候变化被观察到在南极海岸海洋系统raybet雷竞技最新(levent et al . 1996;史密斯et al . 1999年)。

接下来,我们将检查短期气候变化的影响可能在麦克默多干谷生态系统。再一次,我们的讨论将基于事实,麦克默多干谷生态系统气候敏感,很小的变化,因为变化之间的固体和液体水是主持,因此温度的微小变化和辐射能放大大型非线性水文变化的预算可以通过系统级联。raybet雷竞技最新

表10.2缟玛瑙河量相关矩阵,麦克默多的意思是夏天(Dec-Jan)温度和压力,和SOI的1970年到1996年1月(N = 28)

缟玛瑙河麦克默多意味着麦克默多SOI 1月平均放电夏天夏天温度压力

放电1

温度0.21 - 1

压力0.27 0.13 - 1

1月SOI 0.05 -0.15 -0.13 1

对河流生态系统的影响:级联我

冰川融化和随后的流速及流水量可能几个连续的反应是不一样的温暖和阳光明媚的日子比很多天,徘徊接近冰点。不同流量的结果可能导致生成同样体积的水在整个夏天季节,然而,藻类群落的反应在某些河流栖息地可以显著不同的短期脉冲水和更持续的低流。从冰川融水的体积单位时间内直接对河流生态系统的影响。此外,冰川路由不同,快速和缓慢的冰川融化率,和变化与放电hyporheic交换影响水质,包括营养分布,因此他们在流影响生物地球化学过程。

流是由蓝藻藻垫的,坚持从夏天到夏天在冷冻状态(Vincent和Howard-Williams 1986)。流达到丰富的高藻垫通常有温和的梯度和河床装甲的石头路面。流达到用更少的或稀疏藻垫通常陡坡或砂质三角洲达到没有装甲河床。后达到浑浊的泥沙在高流量事件,可以冲刷河床,限制藻类的积累形成垫(Vincent和Howard-Williams 1986;Howard-Williams et al . 1986;阿尔及尔et al . 1997;麦克奈特et al . 1998年)。我们流藻类调查1994年(2年之后的高流1990 - 1991和1991 - 1992年)和1998年(经过6年的低流)表明,流到陡峭的渐变或三角洲与浅梯度达到但不稳定的基质pho-totrophic生物量积累以及藻类多样性低流条件下(麦克奈特et al . 1998年)。我们认为这些增加康复的影响在1990 - 1992年期间的当期低而稳定的水流。流形态改变,不断扩大的河道和再分配表面流路径。扩大覆盖面的主要光在低流量条件下河床的橙色藻垫和苔藓在某些地点。然而,流到一块石头路面,支持丰富的海藻垫垫社区稳定和不改变与in-terannual流速及流水量的变化。

此外,尽管流可能会减少营养物质的总量下降穿过河流的生态系统,它允许更有效的吸收营养,因为慢流速和更大的接触藻垫内流环境。我们建模的氮吸收流的弗里克塞尔湖流域表明摄入率极度敏感的在流流态(运算和Priscu 1998),较低的排放较高的吸收。此外,有一昼夜的变化流动的影响养分的含量。浓度增加夜间和清晨流动减少。这些变化的浓度必须通过简单的米歇利斯Menten影响营养吸收动力学。这些数据表明,流藻社区可能更可行的和更有效地去除营养物质在较低流速时hy-drologic连接(例如,从冰川湖)和沉积物运移是最小化。这一发现意味着低流速及流水量年导致不仅增加了

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图10.10 Cl与深度在南国的夏天的开始在湖霍尔从1993年到1999年。

生物质内流,还要减少养分浓度和悬浮沉积物负载的湖泊。

对湖泊生态系统的影响:级联二世

评价水文的作用,因此,气候变化在湖上的环境中,我们将关注湖霍尔,泰勒谷的盐水湖。图10.10显示了一个时间序列,在初夏(即Cl和深度。之前,流速及流水量)从同一位置的起始湖霍尔。1993 - 1999年期间,地表水Cl(因此总溶解固体,TDS)增加了由于减少输入的冰川融水在这个时间段(韦尔奇et al . 2000年)。如前所述,从这些湖泊水失去了通过常年冰雪覆盖的消融。在冬季,新的冰是附在底部的冰覆盖,从冰和盐exsolved矩阵。除非通过升华失水平衡淡水的一个输入,这个输入的盐会导致上层水体的盐度增加和降低水体稳定。这显然是我们观察到湖霍尔从1993年到1999年在这些流相对较低(图10.10)。

里昂et al。(1998)指出,地球化学数据的弗里克塞尔湖Mc-Murdo干谷表示整个湖泊的离子组成变化时收集的数据在1990年代中期比较老,但是可靠,数据获得在1960年代早期。我们最近的数据表明增加Ca: Cl, HCO3: Cl, SO4: Cl比率在这个时期(30年)。这个比率的变化是由于风化增加产品入湖中,因为增加的水流从1970年代到1991年(里昂et al . 1998年)。不管什么原因,很明显,麦克默多干谷中的水文循环的变化做传授可测量的地球化学变化的溪流和湖泊。

除了主要离子化学变化,低流速及流水量也导致养分通量下降的湖泊,这是强调通过增加藻垫吸收固定氮物种内流,详细。在泰勒谷湖泊,无机营养物质如硝酸、铵和磷酸较低或低于检测前的上部水体流量。这有一个重要的后果,因为几乎没有可用营养来维持初级生产当湖第一次接收光在春天。低流速及流水量的另一个重要的结果是减少二氧化碳输入这些湖泊。不像大多数湖泊在世界的其他地区与二氧化碳的过饱和地表水(科尔et al . 1994),泰勒谷湖泊非常欠饱和的二氧化碳(对大气中),因为他们的冰覆盖,缺少陆地有机碳输入(诺伊曼et al . 2001年)。降低流速及流水量提高这个欠饱和和可能导致的二氧化碳限制(诺伊曼et al . 2001年)。

在弗里克塞尔湖浮游植物枚举从1989年至1999年允许我们评估河流的影响和气候的浮游植物种群(麦克奈特et al . 2001年)。raybet雷竞技最新在低流年间,Chroomonas lacustris是主要藻类物种,而在高流量年,Cryptomonas sp.占主导地位。此外,丝状蓝藻有最大丰富深度在枯水期间。因为冬季浮游植物种群持续在上层水体,虽然较低浓度比在夏天(麦克奈特et al . 2000),浮游植物的物种分布在今年夏天早些时候,在去年夏天可能会受到条件以及营养和轻型政权。虽然我们刚刚开始消化和分析这些数据,明确水文循环的变化会极大地影响这些湖泊的生物群落(Doran et al . 2002 b)。

对土壤生态系统的影响:第三级联

我们主要集中讨论麦克默多干谷中的水生系统可能受到ENSO-type气候波动的影响,但土壤环境也可能受到短期气候变化的影响。raybet雷竞技最新Tre-onis et al。(2000)最近发现土壤线虫的-

hydrobiosis在土壤水分含量小于2%。润湿土壤会导致动物的12%低湿休眠在6小时内(Treonis et al . 2000年)。最近雪补丁的实验我们组开始模拟增加雪输入格局表明,增加积雪覆盖的土壤水分含量高达12%,比附近的控制与0.2 - 0.7%土壤水分(Gooseff et al . 2000年)。因此,降水量的变化在麦克默多干谷所带来的短期和长期气候变化可能对土壤水分有重要影响,因此种群动态变化的主要动物干谷。raybet雷竞技最新正在进行的研究将继续评估这个概念。

总结通过生态系统潜在的和观察到的级联

关键气候参数影响生态系统结构和功能的麦克默多干谷是影响固体到液体水的转换。这包括,但不限于,温度、太阳辐射和降水的变化。在冰川融水生产变化可能是由于太阳辐射的变化的函数云量和/或猛烈,冰川表面反照率和温度。融化的变化将影响流流量,这反过来会影响分布、物种组成和养分吸收速率藻垫内流的通道。水的通量,以及溶解和颗粒物,进入湖泊也会受到影响。反过来,这将导致在湖泊本身化学和生物变化。因此,短期的气候波动可以探测到多年对干谷raybet雷竞技最新的水生生态系统的影响(Doran et al . 2002 b)。

尽管还不清楚多么ENSO和其他类型的气候现象影响的气候干谷,很明显,即使很小的气候变化也可以发挥重要作用的生态系统动力学麦克默多干谷。raybet雷竞技最新这是明显的从显示的信息在本章和多兰et al . (2002 b),以及我们的长期记录(例如,看到喷泉等。2003年,16章)。里昂et al。(2000)称为麦克默多干谷一个“不稳定”系统,因为经济复苏从过去的气候扰动相当长。其灵敏度小规模(温带纬度措施)的气候变化是一个不同寻常的特点麦克默多干谷生态系统。raybet雷竞技最新尽管记录不够长,从clima-tological中提取一个ENSO信号从泰勒谷和水文数据,我们的主要lte网站,毫无疑问,当地的海冰范围的变化与ENSO相关,可以产生重大影响气候和水预算在麦克默多干谷(例如,韦尔奇et al . 2000;raybet雷竞技最新大厅et al . 2001年)。模型模拟全球变暖的情况下显示日益积极的南极振荡(氧化铝),或者换句话说,降低气压压力在极地(Fyfe et al . 1999年)。因此,我们理解猛烈的影响,增加了降雪,反照率变化可能变得越来越重要在试图预测气候变化的影响在麦克默多干谷系统。raybet雷竞技最新

结论

从这个研究可以得出一些结论。所收集的数据MCM lte自1993年以来,科学家们清楚地表明,气候变化小,尤其是在南国的夏天,可以有一个显著的多年对生态系统的影响。raybet雷竞技最新虽然我们已经观察到年际气候变化在南极洲的干谷地区,目前还不清楚是否与ENSOraybet雷竞技最新相关,氧化铝,联队,或其他气候强迫。我们的记录从泰勒谷实在太短,辨别的长期趋势。麦克默多地区的长期气候记录与SOraybet雷竞技最新I和缟玛瑙河量可能不同;然而,相关性不显著。然而,可用的记录显示,高流速及流水量在赖特的缟玛瑙河山谷出现在中性低SOI,低流速及流水量发生在中性高SOI,表明ENSO的影响。然而,流排放在安徒生溪在泰勒谷似乎SOI呈正相关,较高的流动发生在正面(拉尼娜)阶段的SOI。缟玛瑙河之间的放电和SOI的区别和安徒生小溪可能代表这些系统的物理特性的差异。更大的存储容量的hyporheic区缟玛瑙河提供中介流。 If this is true, the monitoring of the shorter, higher gradient streams like Andersen Creek may lead to better records of climate teleconnections. Clearly, additional work is needed to elucidate possible linkages among the SOI, sea ice, solar radiation, and other climatic parameters in this region of Antarctica, and longer climate records are needed.

气候的变化通过水文循环的变化体现在麦克raybet雷竞技最新默多干谷级联通过水生生态系统的一部分。温度的变化、降雪和太阳辐射的影响在冰川融水的生产。由此产生的水流流mi-crobial数量和形态的影响。封闭的盆地湖泊美联储的溪流可以以多种方式作出反应,包括浮游植物种群的变化,已观察到在高、低不同的水流年,可能由湖泊水化学的变化。我们推测,气候变化也可以级联通过土壤raybet雷竞技最新环境。只有当时间气候记录从南极麦克默多干谷和其他地区的科学家能够评估可用的整体生态影响ENSO南部极地气候变化。raybet雷竞技最新

确认这项工作是由NSF资助opp - 9211773和opp - 9813061。我们感谢大卫格陵兰允许我们参加的lte ASM车间原这项工作的重点。我们感谢所有MCM lte同事帮助这些数据的收集和分析。我们感谢新西兰国家水与大气研究所有限公司,尤其是皮特·梅森和凯西沃尔特缟玛瑙河的水文数据分析。SOI数据获得的国家环境预报中心(NCEP)气候预测中心网站。raybet雷竞技最新气象数据从南极麦克默多站在编译美国杂志》上。我们感谢关于短期气候变化的讨论

南极洲与马特Lazara、威斯康辛大学保罗•Mayewski缅因州大学和克里斯·舒曼,马里兰大学。我们也感谢卡门Nezat回顾原稿。我们特别感谢两个匿名评论者的深思熟虑的建议大大改善了手稿。

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