HOBO河流水溫記錄儀在南非的應(yīng)用

HOBO河流水溫記錄儀在南非的應(yīng)用
水溫作為集水條件指數(shù)，是一個(gè)功能眾多變量，既是驅(qū)動器和緩沖器，在不同的時(shí)間和空間尺度。數(shù)據(jù)記錄儀，用于記錄時(shí)間每小時(shí)水系列溫度內(nèi)的薩比集水，姆普馬蘭加，南非的薩比，沙和Marite的河流。兩年縮小每小時(shí)水溫水溫，提供信息，提供每日統(tǒng)計(jì)對年度內(nèi)的熱變性以及如何這改變了沿縱軸的薩比河。一般情況下，平均和最高水溫，熱變性，在薩比河下游距離增加。薩比河，即在兩個(gè)主要支流水的溫度。Marite和沙河流，顯示較高的最大值低于相應(yīng)的網(wǎng)站在薩比河極小。hyporheic水的作用，并進(jìn)一步研究支流的貢獻(xiàn)是提出，連同其他長期水溫時(shí)間序列集合。關(guān)鍵詞：水的溫度;薩比河;年度內(nèi)變異空氣品質(zhì)監(jiān)測儀 | 多用表 | 照度計(jì) | 示波表 | 流量計(jì) | 電表 | 電導(dǎo)度計(jì) | 熱像儀 | 圓嘴鉗 | 流速儀 | 諧波分析儀 | 密度計(jì) | 電能質(zhì)量分析儀 | 壓力計(jì) | 熱流計(jì) | 濁度計(jì) | 鹽度計(jì) | 扁嘴鉗 | 電流表 | 溫度記錄儀 | 露點(diǎn)儀 |

介紹一條河流的年度熱制度是其最重要的水源之一質(zhì)量參數(shù)，在確定的重要組成部分水生群落分布（Nikolsky，1963年，1979年史密斯;1981年，沃德1985年周等，1996;沙利文等，2000;Caissie等，2001;鄧納姆等，2003）。此外，大部分水的化學(xué)，物理和生物特性是溫度依賴（史密斯，1981）。非生物過程和之間的聯(lián)系生物模式是一個(gè)重要的河流管理的考慮，如果生物多樣性是要維持河流系統(tǒng)內(nèi)。一個(gè)根本在這個(gè)過程中的第一步是描述和理解水溫度模式，尤其是作為環(huán)境梯度從下游的水源。

水溫經(jīng)營許多變量的函數(shù)在不同的時(shí)間和空間尺度，并可以作為索引集水條件（普爾和Berman，2001年，約翰遜，2003年）。河流的熱政權(quán)的驅(qū)動器（例如，太陽輻射，在動態(tài)的平衡與表面摩擦和支流流量）通過傳熱過程，如蒸發(fā)熱損失（巴塞洛，1989）。河熱的收益或損失是反過來“緩沖”的因素，如河岸著色度（灰色和愛丁頓，1969年），流量，渠道形式和貢獻(xiàn)的hyporheic區(qū)（即流或河流沖積物和相關(guān)從沖積含水層的地下水）（普爾和伯曼2001年）。在源頭和低流量的差異達(dá)到熱滯后的結(jié)果（即之間的時(shí)間差越來越水溫氣溫）與下游距離（史密斯，1972）宣布，由于水氣溫呈負(fù)相關(guān)流量和緩沖水溫對流動量越來越發(fā)音與下游距離。本的后果活力是水溫變化沿縱向軸的一條河流，季節(jié)性和日常的基礎(chǔ)（韋伯和墻體，1985;艾倫，1995年），晝夜波動季節(jié)性疊加韋伯和墻體，（1985）年度周期。

盡管在許多河流被視為熱特性為普遍，南非的河流有自己鮮明的特色。沃德（1985年），在比較熱特性北半球與南半球河流，得出的結(jié)論是什么讓不同南半球河流從北北半球河流，即“一個(gè)程度的問題，而不是一種”南非的河流可能有相似之處，在北半球但這些更大的比例，將更多的變數(shù)比在北半球。采用Chiew等人。（1995年）已經(jīng)證明，南部非洲的河流，像澳大利亞的河流，有極端流動制度，顯示的流量變化的世界平均水平的兩倍。是當(dāng)前新的興趣，特別是在北部，半球了解河流的熱制度，流，由于預(yù)期改變自然熱制度許多河流（約翰遜，2003年）。這可能是一個(gè)后果蓄水，改變土地用途的，與氣候變化（穆赫辛尼等，1999），從而導(dǎo)致流動制度的變化。改變流制度通常會導(dǎo)致降低溫度范圍變化，即使平均氣溫可能保持不變（灰色和愛丁頓，1969年，史密斯1972;伍頓，1992年）。改變一條河流的熱制度顯著改變一個(gè)組件河生物體適應(yīng)環(huán)境（公差和生命周期的線索）（阿普爾頓，1976;沃德，1985）。水溫變異已正相關(guān)，與物種多樣性（Vannote等，1980）。在維持變異的重要性現(xiàn)在公認(rèn)的生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整性（里希特等人，1997年）;丟失變異時(shí)，有可能因此而產(chǎn)生的生物群落的貧困化（史密斯，1972）。有限的理解存在的溫度條件天然河流（史密斯1979年，約翰遜，2003年），尤其是在南半球（區(qū)，1985年）。這肯定是真實(shí)的薩比流域的河流，一個(gè)年度內(nèi)程度較輕水溫動態(tài)（杰維特等，1998），并在更大度的年際周期。特別是薩比河*應(yīng)解決所有通信。

因?yàn)樗�在南非的環(huán)境水文學(xué)家感興趣“冷手指”的效果（冰冷的河水呈現(xiàn)在一個(gè)溫暖的陸地系統(tǒng)），與上冷水魚類物種的典型到達(dá)也發(fā)生異常，在溫暖的低地地區(qū)，（周等，1996）。本文強(qiáng)調(diào)在年度內(nèi)的一般趨勢水溫度變化，在薩比河流域規(guī)模，每小時(shí)水在薩比收集的溫度集水區(qū)超過1日至2001年6月至2003年5月31日期間。一個(gè)基本的了解這些特點(diǎn)是中央了解水的溫度和水生動物之間的聯(lián)系，并為設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮拥拦芾響?zhàn)略。

方法每小時(shí)水溫，收集了9個(gè)站點(diǎn)，從1190中號a.m.s.l.（頂位），以157中號a.m.s.l.（最低的網(wǎng)站），連同在三個(gè)地點(diǎn)的每小時(shí)氣溫的薩比內(nèi)，集水區(qū)，從2001年6月1日和2003年5月31日。七水的溫度點(diǎn)位于沿縱軸的薩比河（圖1），這是薩比集水區(qū)的主要河流，以提供年度內(nèi)水溫變化沿?cái)?shù)據(jù)縱軸的薩比河。其他網(wǎng)站對Marite和沙河流，這是主要的薩比河的支流，允許進(jìn)行比較之間的主要河流的水溫薩比集水區(qū)。提供相關(guān)網(wǎng)站的信息表1。

水的溫度記錄使用HOBO（H8單聲道系列）數(shù)據(jù)記錄器（爆發(fā)，1999年）內(nèi)部溫度傳感器（熱敏電阻）。這樣設(shè)備已成功地用于別處記錄水的溫度（例如劉易斯看到，1999年，羅賓遜等人，1999年）。HOBO記錄器密封在防水的的聚碳潛水案件安裝鋼管內(nèi)，沉浸在流水至少0.35米的深度和附加錨點(diǎn)（巖石或樹木），用3毫米的鋼纜。網(wǎng)站被選擇的基礎(chǔ)上接近錨點(diǎn)通道的底部，穩(wěn)定和神秘的值（即盜竊或損​​壞的風(fēng)險(xiǎn)降低）。熱敏電阻進(jìn)行校準(zhǔn)使用水浴0°C和50°C，而且要精確到約0.5°C。水的溫度數(shù)據(jù)下載每2至3個(gè)月。三個(gè)溫度/相對濕度HOBO位于記錄器（HOBOH8親系列溫度/濕度）（爆發(fā)，1999年）安裝里面的薩比河一公里內(nèi)的網(wǎng)站，輻射屏蔽（戴維斯，2000年）在一個(gè)高度重視鋼柱離地面1米，分別用于記錄每小時(shí)的氣溫。記錄器的一個(gè)子集被選為總結(jié)流域的趨勢。WT1基因和WT7地點(diǎn)的選擇是基于他們的位置上集水區(qū)的上限和下限的極端，而網(wǎng)站W(wǎng)T3被選定為“中間”的網(wǎng)站。之間小時(shí)的時(shí)差空氣和水的溫度估計(jì)，使用簡單的線性回歸，與水之間的相關(guān)性最高（R）滯后的溫度和空氣溫度從0到4小時(shí)。每小時(shí)比例曲線，顯示時(shí)間百分比每小時(shí)水在為期兩年的研究，溫度下降1°C類間隔內(nèi)圖1

水溫監(jiān)控網(wǎng)站內(nèi)薩比集水區(qū)。部分克魯格國家公園下降內(nèi)中的薩比流域顯示（陰影），連同主要城鎮(zhèn)。TABLE1的九水溫度監(jiān)測點(diǎn)的網(wǎng)站信息的薩比流域內(nèi)。下游距離計(jì)算從薩比河源，因此這個(gè)參數(shù)不適用于沙或Marite河上的網(wǎng)站網(wǎng)站（N/A）。河現(xiàn)場記錄儀通道海拔緯度經(jīng)度Downdepth寬度（m（小數(shù)（小數(shù)點(diǎn)流（米）（米）a.m.s.l.）°〜）°C）的距離 期間，分別計(jì)算網(wǎng)站上（WT1基因），“中間”（WT21）和低（WT7）達(dá)到了薩比河。這些曲線排名每小時(shí)水溫度從低到派生最高執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)內(nèi)水溫每個(gè)類區(qū)間，并最終轉(zhuǎn)換這些百分比值。通過計(jì)算，得到每個(gè)站點(diǎn)平均每天范圍全年平均每天范圍（最大到最小），水溫度。每個(gè)記錄器每小時(shí)水溫分析，以提供日常手段，最小值和數(shù)據(jù)最大的水溫。水箱和晶須地塊溫度被用來作為下游距離的函數(shù)說明水溫的變化與下游距離（作為一個(gè)通用的術(shù)語，這是本文檔中固有的內(nèi)這是流量，海拔高度和地貌）的影響。每天的時(shí)間和累計(jì)度日溫度曲線大于15°C間被用來提供序列上的信息薩比河在每年的基礎(chǔ)上加熱。這閾值選擇，因?yàn)樗�符合中水溫度在上游集水區(qū)網(wǎng)站（WT1基因）（參見圖5）。結(jié)果：在集水區(qū)的溫度變化

討論essig（1998）定義了三個(gè)關(guān)注的環(huán)境水溫水文學(xué)家，即：•真水的溫度（即在給定的實(shí)際水溫感興趣的橫截面）的時(shí)間內(nèi);·溫度傳感器附近的水溫。傳感器往往是附近的銀行，那里的水往往是較為低迷，因此回暖•錄制的水溫，這是一個(gè)功能記錄儀的精度和校準(zhǔn)因此，數(shù)據(jù)的質(zhì)量是一個(gè)功能的準(zhǔn)確性溫度記錄器，以及在適當(dāng)?shù)倪x擇河道內(nèi)的位置。地點(diǎn)的選擇關(guān)鍵在確保記錄的水溫是代表正在考慮的河流河段。記錄器應(yīng)在混合區(qū)，如淺灘，放置，并沒有接觸江底，以避免寒冷或溫暖的口袋里的問題，熱分層（劉易斯等人，2000年）。然而，這些因素需要對從破壞的威脅平衡和動物的傷害，在這項(xiàng)研究中的案件。從這個(gè)數(shù)據(jù)02468101214020406080100120140160180下游距離（公里）變異系數(shù)（％）六月至八月九月至十一月2010年12月2月3月年度051015202530020406080100120140160180下游距離（公里）溫度（℃）六月至八月9月11月12日二月三月至五月周年圖11平均每日季節(jié)性和年度沿水溫度縱軸的薩比河為2001年6月期間12003年5月31日。圖10每年的季節(jié)性系數(shù)平均每日水的變化（％）溫度在薩比河下游距離的函數(shù)，平均每日水的基礎(chǔ)上6月1日期間的溫度研究會發(fā)生最好的近似真實(shí)的水溫河床，由于0.5°C，的HOBO記錄儀的決議�！罢嫠�的溫度和水溫的區(qū)別附近的記錄器是不能量化的，雖然它接受這種差異可能會發(fā)現(xiàn)，由于記錄器的位置。匿名。（1998年）發(fā)現(xiàn)，記錄間隔一小時(shí)是足夠的測量生物學(xué)意義的水溫，Sullivan等眾多生態(tài)研究（例如佚名，1998人，2000年;。Caissie等，2001）都使用相同的日志記錄的時(shí)間間隔。在這項(xiàng)研究中，被認(rèn)為是季節(jié)性趨勢的推導(dǎo)在一個(gè)小時(shí)的時(shí)間步長高的精度水平比更重要，由于規(guī)模的研究。的比例，持續(xù)時(shí)間和程度一天曲線突出廣泛流域尺度的熱的趨勢。在一般情況下，平均和最大溫度，以及熱變性，增加與下游在薩比河的距離。這種趨勢是一致的這些建議由Vannote等。（1980）河的一部分連續(xù)的概念。這些趨勢是可能的結(jié)果之間復(fù)雜的相互作用，特別是河流地貌，流體積如何季節(jié)性變化，從支流的橫向輸入，海拔，太陽輻射（2001年P(guān)oole和伯曼）。為例如，從支流側(cè)流輸入（Marite與沙河流）可能會影響加入水溫度在薩比河溫暖的海水匯合點(diǎn)，促進(jìn)熱變異，由于觀測到的更高的極大值和較低的最低這兩條支流內(nèi)（參見圖6）。
一個(gè)這樣的組合因素可能解釋系數(shù)明顯異常變化是最高的，在冬季的幾個(gè)月，因?yàn)檫@恰逢低流量時(shí)期，流動的緩沖作用量減少，水溫和水的溫度因此氣溫更為敏感。額外可能解釋這一現(xiàn)象的因素是，在冬季個(gè)月，一般是云層少，例如，晝夜輻射通量（氣溫）有一個(gè)較有經(jīng)驗(yàn)的晝夜范圍更廣在暑假期間，是顯而易見的，從每小時(shí)地塊。
各河段內(nèi)，一個(gè)24小時(shí)周期的正弦模式可見，空氣和水的溫度，雖然振蕩水溫挫傷。在這項(xiàng)研究中不考慮的一個(gè)額外的變量的作用對緩沖水溫hyporheic的流量。例如，福勒和Scarsbrook（2002）發(fā)現(xiàn)，水溫在向下涌地區(qū)是平等的溫度在流通道，而在上涌地區(qū)的水溫冷卻器，由于河水與冷卻器地下水混合。因此，水溫不能完全理解沒有充分考慮河流的hyporheic區(qū)。在中下游的薩比河的部分，被認(rèn)為是這個(gè)緩沖區(qū)的作用可以忽略不計(jì)，由于基巖控制在很大程度宏通道（文物等，1997）。在中下層到達(dá)，薩比河被局限在一個(gè)狹窄的深谷內(nèi)現(xiàn)有的主機(jī)的巖石，并積極的河道演變和沉淀僅限于在這個(gè)“大通道”的區(qū)（范Niekerk遺產(chǎn)，1993年）。然而，hyporheic流的作用仍然可能宏內(nèi)的通道，這確實(shí)發(fā)揮的作用有限顯示一些沖積特征（文物等，1997）。這樣流量也可起到更重要的角色，在上游薩比河連同更沖積的沙河。這是非常眾所周知，巖石的薩比河上游為主白云下層，這是眾所周知的提供地下水流入河流。這些變量輸入地下水和地表水不僅在營養(yǎng)方面有重要的生態(tài)意義，供應(yīng)和水的溫度，但也的hypogean無脊椎動物群落（Fowler和Scarsbrook，2002年）和魚生存（馬爾科姆等，2003）。影響的程度薩比沙河的不同河段內(nèi)hyporheic區(qū)系統(tǒng)可量化的使用測壓巢（即集群領(lǐng)域定位在銀行端在不同深度的鉆孔）下涌和上涌，如淺灘的頭部和尾部（戈登等人，1994年，福勒和Scarsbrook，2002;馬爾科姆等，2003年）。此外，居住時(shí)間hyporheic流動可能確定使用的水化學(xué)示蹤技術(shù)（馬爾科姆等。2003年）。基于這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)，可分為薩比河分為兩個(gè)截然不同的熱區(qū)。這些區(qū)域的配合周等人提出的區(qū)域。（1996年），分組的魚涼爽的水種組合的薩比河分為兩組;（山腳區(qū)）和一個(gè)溫暖的水組（低地區(qū)）。薩比河系統(tǒng)內(nèi)，有人建議由周等。（1996年），觀察ichthylogical模式在很大程度上解釋熱模式。進(jìn)一步對研究范圍在這條河的水溫度的生態(tài)意義存在于學(xué)習(xí)的季節(jié)變化和幅度的“coldfinger”在介紹中提到的效果。這是可以實(shí)現(xiàn)的通過模擬水的溫度，用適當(dāng)?shù)乃疁囟饶Ｐ停�并觀察比較殘差過渡區(qū)域內(nèi)的模擬水溫低地和山麓地帶，附近Hazyview的。一致oversimulations年內(nèi)這個(gè)區(qū)域內(nèi)的水溫可以提供一個(gè)客觀的量化的“冷手指”的方法效果，這是反映在魚類群落模式，連同闡明這種影響的季節(jié)性性質(zhì)。

結(jié)論重要的是要了解，水的驅(qū)動程序，模式在不同的空間和時(shí)間尺度的溫度，特別是在生態(tài)的重要性，如集水系統(tǒng)，薩比河。這樣的研究，使建立的參考在河流系統(tǒng)，以及表征熱條件一條河流的熱“簽名”。這種方法提供了基礎(chǔ)檢測在一條河流的熱體制的變化，以及增加的年際變化的認(rèn)識，以及如何這改變縱向距離。進(jìn)一步的研究應(yīng)致力于深化不同的熱相對重要性的認(rèn)識驅(qū)動器和緩沖器，尤其是支流的角色和hyporheic區(qū)，內(nèi)如薩比變量河流系統(tǒng)。這樣的研究提供了了解影響的基礎(chǔ)氣候變化，這可能會導(dǎo)致流量減少的活動，水的溫度，以及累計(jì)季節(jié)之間的聯(lián)系水的溫度和水生生物群落模式。

致謝我們非常感謝水研究委員會和的大學(xué)納塔爾研究基金資金。還要感謝克魯格國家公園的科學(xué)服務(wù)領(lǐng)域的援助，羅德斯大學(xué)的后勤研究所水資源研究支持，以及下面的人遷就，它們的屬性：羅伊Charsley;巴里和米歇爾的HOBO記錄儀比勒陀利烏斯;和亞歷克斯和娜塔莉杜爾。