台风降雨对台湾亚热带鸳鸯湖颗粒物 和有机碳沉降通量的影响外文翻译资料

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台风降雨对台湾亚热带鸳鸯湖颗粒物

和有机碳沉降通量的影响

Tien-Nan Yang ^a, , Teh-Quei Lee ^a, Philip A. Meyers ^b, Cheng-Wei Fan ^c, , Rou-Fei Chen ^a,d, Kuo-Yen Wei ^e, Yue-Gau Chen ^e, Jiunn-Tzong Wu ^f

a中国科学院地球科学研究所，台北115；b美国密西根大学地质科学系，美国密西根州安阿伯市北大学街1100 CC小大楼2534号-1005；c国立中正大学地球与环境科学系，台湾嘉义621；d中华文化大学地质学系，台北111；e国立台湾大学地质学系，台北107；f中国科学院生物多样性研究中心，台北115

摘要：2004年7月至2006年7月台湾北部鸳鸯湖沉积物监测方案测定了沉降颗粒物和有机碳通量，并评估它们与正常月份降水量和台风月降水量的关系。在测量期间，沉降颗粒通量由0.7 mg/cmsup2;每月到14.7 mg/cmsup2;每月，月降水量在56mm至1218mm之间。台风降水对月降水量的贡献一般大于70%。在台风季节，颗粒物和有机碳的输入量都较高。在每年14.9吨的沉降颗粒负荷中有69%次发生在台风月份，每年2.3吨有机碳负荷中有62%发生在台风月份。这些结果表明了台风事件对沉降颗粒通量和有机碳通量的影响及其向湖泊输送的重要性。

关键词：有机碳通量、沉淀物捕集器、沉降颗粒通量、台湾、台风

1.引言

沉积盆地沉降颗粒的沉积和堆积对气候条件的变化很敏感。因此，埋藏含碳化合物随着伴随风暴和干旱的不同过程而变化。因此，在不同条件下测定的沉降颗粒通量可以提供关于湖泊新陈代谢、生物生产力和气候变化等重要过程的有用信息（李等人，1987；Hanson等人，2003；蔡等人，2008）。此外，关于随时间变化的气候/水文变化的地貌变化的信息也可以从记录沉降颗粒的过去通量的沉积物沉积物中获得(Edwards和Whittington，2001年；Foster等人，2008年)。

对水生环境中的颗粒通量进行了大量的工作，其中包括许多在湖泊上进行的研究。Punning等人（2003）通过使用沉积物捕集器（一种简单而有效的仪器来监测实时积分通量）来显示爱沙尼亚JussiPikkjauml;rv湖季节性的影响。Bloesch和Uehlinger（1986）描述了Hallwil湖中颗粒通量的空间变化，Wieland等（2001）利用沉积物陷阱记录了在瑞士苏黎世湖的粒子横向运移。其他沉积物捕集研究也报道了湖泊沉积物再悬浮现象的发生(Weyhenmeyer等人，1995年；Eadie等人，2002年)。因此，区域气候模式应该影响固化颗粒的通量，因为天气事件将改变影响异质颗粒的输送和生产原始颗粒的水文过程。然而，极端天气事件（即偶发性台风）所造成的影响很少得到解决。

图1.鸳鸯湖位置图。（A）该湖位于台湾北部，被东海，南中国海和太平洋所环绕，受冬季（黑箭）和夏季季风（白箭）的交替影响。（B）鸳鸯湖的分水岭，封闭的黑线，及其周边的地貌。 两个气象站分别位于湖和Siciousih山（SM，三角形）的中心。鸳鸯湖自然保护区用灰色虚线包围的区域表示，流域区域用红线标出。（C）鸳鸯湖水深测量，包括六个入水口，一个出水口，等高线以米为单位，配置位置标有星号的沉淀池。

台湾的一个主要气候特征是太平洋台风季节，热带气旋通常在夏末和初秋形成(Chen等人，2007年)。台湾的地理位置如图1A所示。台风事件导致极短时间内有大量降水。我们的研究目的在于评估这些台风事件对沉降颗粒及其相关有机碳通量的影响。研究地点是台湾北部的鸳鸯湖。这个湖是一个很少受到人类活动干扰的高山湖泊，周围集水区密布着植被。

目前的工作中，2004年7月至2006年7月的两年调查期间，确定了沉降颗粒和有机碳的通量及其有机质的来源，描述了副热带台风事件对这些通量的重要性。

2.材料和方法

2.1.研究地点：鸳鸯湖

富营养化的鸳鸯湖(24L34⁰N, 121L24⁰E)是大汉河的源头之一，海拔1670米，位于台湾北部的鸳鸯湖自然保护区(图1B)。这个湖有六个入口，一个出口，最大深度4米，体积约53,000立方米，面积3.6公顷，被一个面积约为2.2公顷的沼泽环绕（图1C）。湖水呈微酸性，pH值在4〜7之间变化（Hwang等人，2000； Wu等人，2001）。表1列出了湖泊及其流域的主要湖泊和形态特征。鸳鸯湖自然保护区东部的湖泊流域面积约229公顷，海拔在1670米到2000米之间，位于雪山山脉的东坡。

表1 鸳鸯湖及其流域的主要湖泊和形态特征

研究区基底岩主要由第三纪泥页岩和变质砂岩组成（Ho，1986）。Chiu及其同事（Imberger和Chiu，2001；Chiu等，2002；Chen和Chiu，2003）发现，研究区的森林土壤是部分粘土土壤，或者是具有高度有机表层的近乎纯净的泥炭。

生物多样性研究的结果在本研究地点可以广泛地发现在文献中。鸳鸯湖自然保护区森林生态系统由71科115属185种维管束植物组成(Chou等人，2000年)。植被可分为两种主要群落：旱地针叶阔叶林群落和近湖沼泽群落(Hwang等人，1996年；Chou等人，2000年；Kao等人，2004年)。丝状绿藻(Spirogyra sp.)在沼泽地区生长丰富(Wu等人，2001年)。酸驯化的硅藻组合符合从入口到出口的水体pH值变化趋势和物种多样性(Wu和Chang，1996)。Chen和Wu（1999）根据沉积物核心提取的苔藓植物记录得出的结论认为，流域内的植被至少在最近的四千年中一直占主导地位。然而，Yeh等人(1995)测量了同一岩心块体沉积物中有机碳(d¹³C_OC)的同位素组成，并提出了同一时间间隔内气候变化随湿度的变化规律。

2.2.台风信息

配备雨量计的气象站位于鸳鸯湖中部，位于湖西北（2000m; 24L350N，121L230E）的顶端（图1B）。有关降雨量的记录可在台湾合作湖代谢项目（http://lakemetabo-lism.org/）和台湾经济部水资源局的网站上查阅（http：//gweb.wra。gov.tw/wrhygis/）。 台风信息可在台湾中央气象局网站（http://rdc28.cwb.gov.tw/data.php）查阅。在我们的调查期间，有16个台风访问了台湾北部，在25个月的调查期间，台风发生在10个月（本工作中表示“台风月”或“台风季节”）。

2.3.抽样分析方法

2004年6月30日至2006年7月30日期间，在鸳鸯湖最深处部署了一个简易的沉淀阱，它由固定在一对交叉不锈钢棒末端的四根塑料管组成（图1C），管高50 cm，管径10 cm。在大约一个月的间隔内，从所有四根管子中提取样本。通过聚碳酸酯膜（孔径0.4mu;m，直径47mm）过滤浓缩沉淀颗粒样品，然后将混合的样品冷冻干燥后称重。

按照Yang等人所述的方法分析每个冷冻干燥样品的总有机碳（TOC）和氮（TN）（2007）：将研磨和脱碳的固体样品包裹在锡胶囊中，然后使用ThermoQuest EA1110元素分析仪进行燃烧以测量TOC和TN，并由此测定TOC / TN的原子比。TOC和TN的测量精度分别为plusmn;0.4％和plusmn;0.6％。

3.结果与讨论

3.1.台风降水量

图2A显示了两年调查期间研究区内的日降水量台风事件在图上标明了它们的名称。 间歇性台风引起的暴雨一般在3-4天左右，发生在夏末秋季。2004年的一次超级台风艾利，2005年又有四次，分别是海棠，麦莎，塔利姆和龙王，降水量分别超过300mm。余下的11次台风在调查期间造成中度降雨。

月平均降水量如图2B所示，其中黑色月份为黑色，无台风月份为灰色。降水量的变化大致遵循湖面地表水温的季节变化，并分别在暖冷期显示高低丰度（图2A）。如表2和图2B所示，月降水量从56mm到1218mm不等，台风月份的降水量更大。2004年和2005年8月出现极高的降雨量，分别为1035mm和1218mm。低降雨量通常发生在11、12、1月份即秋末和冬季。我们的研究结果与之前报道台湾台风事件的研究结果是一致的（Wang，1980）。台风一般每年都访问台湾，在夏季或秋季。每个台风通常会引起强烈的降水，并触发台湾河流泥沙排放的增加（如Galewsky等人，2006年；Chen等人，2006年；Goldsmith等人，2008年）。在2004-2006年的调查期间，严重台风事件在几天内贡献了月降水量的70％以上。在2004年8月和2005年8月这两个极端案例中，各月降水量分别有91％和90％是由台风降水提供的。如表2所示，2004年台风拉纳尼姆和艾尔共造成了943mm的阵风降雨；马萨台风、桑沃台风和泰利台风导致2005年8月降雨量达1097mm。此外，台风“海棠”等单一台风事件造成的降水量为681 mm，占2005年7月月降水量的91%。

上面提到的极端天气事件导致的月降水量变化与湖泊沉降颗粒的通量有关，如下面的讨论。

3.2.沉降颗粒和有机碳通量

图3显示了调查期间沉降颗粒和有机碳的月质量通量。沉降粒子的时间通量为0.67-14.74 mg/cmsup2;每月，最大的通量发生在台风月份。通过将沉降颗粒通量乘以总有机碳的百分比(TOC，%)，得到了沉降有机碳的通量，结果绘制在图3中。就像总的通量一样，台风季节有机碳通量最高。

(A)

(B)

图2（A）2004年7月至2006年7月湖面水温时间序列，日降水量及个别台风事件。（B）2004年7月至2006年7月月降水量。台风月份为标有黑色，无台

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