HOBO河流水溫記錄儀在南非的應用
水溫作為集水條件指數，是一個(gè)功能眾多變量，既是驅動(dòng)器和緩沖器，在不同的時(shí)間和空間尺度。數據記錄儀，用于記錄時(shí)間每小時(shí)水系列溫度內的薩比集水，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，提供每日統計對年度內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是提出，連同其他長(cháng)期水溫時(shí)間序列集合。關(guān)鍵詞：水的溫度;薩比河;年度內變異空氣品質(zhì)監測儀 | 多用表 | 照度計 | 示波表 | 流量計 | 電表 | 電導度計 | 熱像儀 | 圓嘴鉗 | 流速儀 | 諧波分析儀 | 密度計 | 電能質(zhì)量分析儀 | 壓力計 | 熱流計 | 濁度計 | 鹽度計 | 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，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(lài)（史密斯，1981）。非生物過(guò)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內。一個(gè)根本在這個(gè)過(guò)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(yíng)許多變量的函數在不同的時(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）。河流的熱政權的驅動(dòng)器（例如，太陽(yáng)輻射，在動(dòng)態(tài)的平衡與表面摩擦和支流流量）通過(guò)傳熱過(guò)程，如蒸發(fā)熱損失（巴塞洛，1989）。河熱的收益或損失是反過(guò)來(lái)“緩沖”的因素，如河岸著(zhù)色度（灰色和愛(ài)丁頓，1969年），流量，渠道形式和貢獻的hyporheic區（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到熱滯后的結果（即之間的時(shí)間差越來(lái)越水溫氣溫）與下游距離（史密斯，1972）宣布，由于水氣溫呈負相關(guān)流量和緩沖水溫對流動(dòng)量越來(lái)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，季節性和日常的基礎（韋伯和墻體，1985;艾倫，1995年），晝夜波動(dòng)季節性疊加韋伯和墻體，（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(wèn)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(dòng)制度，顯示的流量變化的世界平均水平的兩倍。是當前新的興趣，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），從而導致流動(dòng)制度的變化。改變流制度通常會(huì )導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(ài)丁頓，1969年，史密斯1972;伍頓，1992年）。改變一條河流的熱制度顯著(zhù)改變一個(gè)組件河生物體適應環(huán)境（公差和生命周期的線(xiàn)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在公認的生態(tài)系統的健康和完整性（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，1985年）。這肯定是真實(shí)的薩比流域的河流，一個(gè)年度內程度較輕水溫動(dòng)態(tài)（杰維特等，1998），并在更大度的年際周期。特別是薩比河*應解決所有通信。

因為它在南非的環(huán)境水文學(xué)家感興趣“冷手指”的效果（冰冷的河水呈現在一個(gè)溫暖的陸地系統），與上冷水魚(yú)類(lèi)物種的典型到達也發(fā)生異常，在溫暖的低地地區，（周等，1996）。本文強調在年度內的一般趨勢水溫度變化，在薩比河流域規模，每小時(shí)水在薩比收集的溫度集水區超過(guò)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(dòng)物之間的聯(lián)系，并為設計適當的河道管理戰略。

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，集水區，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），這是薩比集水區的主要河流，以提供年度內水溫變化沿數據縱軸的薩比河。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。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）數據記錄器（爆發(fā)，1999年）內部溫度傳感器（熱敏電阻）。這樣設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，沉浸在流水至少0.35米的深度和附加錨點(diǎn)（巖石或樹(shù)木），用3毫米的鋼纜。網(wǎng)站被選擇的基礎上接近錨點(diǎn)通道的底部，穩定和神秘的值（即盜竊或損​​壞的風(fēng)險降低）。熱敏電阻進(jìn)行校準使用水浴0°C和50°C，而且要精確到約0.5°C。水的溫度數據下載每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，使用簡(jiǎn)單的線(xiàn)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(xiàn)，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(lèi)間隔內圖1

水溫監控網(wǎng)站內薩比集水區。部分克魯格國家公園下降內中的薩比流域顯示（陰影），連同主要城鎮。TABLE1的九水溫度監測點(diǎn)的網(wǎng)站信息的薩比流域內。下游距離計算從薩比河源，因此這個(gè)參數不適用于沙或Marite河上的網(wǎng)站網(wǎng)站（N/A）。河現場(chǎng)記錄儀通道海拔緯度經(jīng)度Downdepth寬度（m（小數（小數點(diǎn)流（米）（米）a.m.s.l.）°〜）°C）的距離 期間，分別計算網(wǎng)站上（WT1基因），“中間”（WT21）和低（WT7）達到了薩比河。這些曲線(xiàn)排名每小時(shí)水溫度從低到派生最高執行頻率計數內水溫每個(gè)類(lèi)區間，并最終轉換這些百分比值。通過(guò)計算，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�。�，水溫度。每個(gè)記錄器每小時(shí)水溫分析，以提供日常手段，最小值和數據最大的水溫。水箱和晶須地塊溫度被用來(lái)作為下游距離的函數說(shuō)明水溫的變化與下游距離（作為一個(gè)通用的術(shù)語(yǔ)，這是本文檔中固有的內這是流量，海拔高度和地貌）的影響。每天的時(shí)間和累計度日溫度曲線(xiàn)大于15°C間被用來(lái)提供序列上的信息薩比河在每年的基礎上加熱。這閾值選擇，因為它符合中水溫度在上游集水區網(wǎng)站（WT1基因）（參見(jiàn)圖5）。結果：在集水區的溫度變化

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;·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因此，數據的質(zhì)量是一個(gè)功能的準確性溫度記錄器，以及在適當的選擇河道內的位置。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。記錄器應在混合區，如淺灘，放置，并沒(méi)有接觸江底，以避免寒冷或溫暖的口袋里的問(wèn)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(dòng)物的傷害，在這項研究中的案件。從這個(gè)數據02468101214020406080100120140160180下游距離（公里）變異系數（％）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每年的季節性系數平均每日水的變化（％）溫度在薩比河下游距離的函數，平均每日水的基礎上6月1日期間的溫度研究會(huì )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(huì )發(fā)現，由于記錄器的位置。匿名。（1998年）發(fā)現，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。在這項研究中，被認為是季節性趨勢的推導在一個(gè)小時(shí)的時(shí)間步長(cháng)高的精度水平比更重要，由于規模的研究。的比例，持續時(shí)間和程度一天曲線(xiàn)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）河的一部分連續的概念。這些趨勢是可能的結果之間復雜的相互作用，特別是河流地貌，流體積如何季節性變化，從支流的橫向輸入，海拔，太陽(yáng)輻射（2001年P(guān)oole和伯曼）。為例如，從支流側流輸入（Marite與沙河流）可能會(huì )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(guān)測到的更高的極大值和較低的最低這兩條支流內（參見(jiàn)圖6）。
一個(gè)這樣的組合因素可能解釋系數明顯異常變化是最高的，在冬季的幾個(gè)月，因為這恰逢低流量時(shí)期，流動(dòng)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)驗的晝夜范圍更廣在暑假期間，是顯而易見(jiàn)的，從每小時(shí)地塊。
各河段內，一個(gè)24小時(shí)周期的正弦模式可見(jiàn)，空氣和水的溫度，雖然振蕩水溫挫傷。在這項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，水溫在向下涌地區是平等的溫度在流通道，而在上涌地區的水溫冷卻器，由于河水與冷卻器地下水混合。因此，水溫不能完全理解沒(méi)有充分考慮河流的hyporheic區。在中下游的薩比河的部分，被認為是這個(gè)緩沖區的作用可以忽略不計，由于基巖控制在很大程度宏通道（文物等，1997）。在中下層到達，薩比河被局限在一個(gè)狹窄的深谷內現有的主機的巖石，并積極的河道演變和沉淀僅限于在這個(gè)“大通道”的區（范Niekerk遺產(chǎn)，1993年）。然而，hyporheic流的作用仍然可能宏內的通道，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(yíng)養方面有重要的生態(tài)意義，供應和水的溫度，但也的hypogean無(wú)脊椎動(dòng)物群落（Fowler和Scarsbrook，2002年）和魚(yú)生存（馬爾科姆等，2003）。影響的程度薩比沙河的不同河段內hyporheic區系統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(dòng)可能確定使用的水化學(xué)示蹤技術(shù)（馬爾科姆等。2003年）�；�于這項研究的數據，可分為薩比河分為兩個(gè)截然不同的熱區。這些區域的配合周等人提出的區域。（1996年），分組的魚(yú)涼爽的水種組合的薩比河分為兩組;（山腳區）和一個(gè)溫暖的水組（低地區）。薩比河系統內，有人建議由周等。（1996年），觀(guān)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)習的季節變化和幅度的“coldfinger”在介紹中提到的效果。這是可以實(shí)現的通過(guò)模擬水的溫度，用適當的水溫度模型，并觀(guān)察比較殘差過(guò)渡區域內的模擬水溫低地和山麓地帶，附近Hazyview的。一致oversimulations年內這個(gè)區域內的水溫可以提供一個(gè)客觀(guān)的量化的“冷手指”的方法效果，這是反映在魚(yú)類(lèi)群落模式，連同闡明這種影響的季節性性質(zhì)。

結論重要的是要了解，水的驅動(dòng)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，薩比河。這樣的研究，使建立的參考在河流系統，以及表征熱條件一條河流的熱“簽名”。這種方法提供了基礎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識，以及如何這改變縱向距離。進(jìn)一步的研究應致力于深化不同的熱相對重要性的認識驅動(dòng)器和緩沖器，尤其是支流的角色和hyporheic區，內如薩比變量河流系統。這樣的研究提供了了解影響的基礎氣候變化，這可能會(huì )導致流量減少的活動(dòng)，水的溫度，以及累計季節之間的聯(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(huì )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。