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“地理科学摇篮 湖泊研究基地”
Nature Climate Change：大气极端高温事件在全球湖泊水温和湖泊热浪变化中扮演着重要角色
近日，来自中国科学院南京地理与湖泊研究所、南京大学、英国班戈大学等单位的多名学者在Nature Climate Change发表题为Disproportionate impact of atmospheric heat events on lake surface water temperature increases的重要研究成果。
论文第一作者为中国科学院南京地理与湖泊研究所和南京大学的联合培养博士研究生王溪雯，通讯作者为湖泊与流域水安全重点实验室施坤研究员。研究揭示了大气极端高温事件对全球湖泊增温和湖泊热浪的重要影响。
研究耦合数值模拟和卫星观测等技术，量化了HTEs（极端高温事件）对全球1260个湖泊水体（1979年至2022年）的夏季水温和湖泊热浪变化的贡献。结果表明，全球湖泊经历的HTEs持续时间和累积强度显著增加，平均增长率分别为每十年1.4天和0.92 oC·天。尽管HTEs仅占夏季总天数的7%，但它们却贡献了24%的湖泊表面夏季升温趋势，其中欧洲地区的影响最为明显。此外，研究还指出HTEs是湖泊热浪持续时间和累积强度的关键驱动因素。
图1 1979–2022期间1260个湖泊的全年（a）和夏季（b；北半球7–9月，南半球1–3月）表层水温变化趋势。
湖泊是地球表层重要的地理单元，储存了全球约87%的可用淡水，具有旅游、供水、调蓄等多个重要的生态系统服务功能。气候变暖导致水温升高，引发湖泊缺氧、藻类水华暴发等一系列生态环境问题，严重威胁了湖泊生态系统安全和流域的可持续发展。因此，理解湖泊对气候变化的热力响应过程和机理是评估气候变化对湖泊生态系统影响的理论前提。
随着气候变化的加剧，全球大气极端高温事件愈发频繁且强度也越来越高。2022年全球出现了破纪录的热浪，而2023年则经历了有记录以来最热的6月和7月。这些极端事件的发生则增加了气候变化对湖泊热力学影响的复杂性。
图2 线性回归揭示的大气极端高温事件指标对夏季湖泊表层水温的贡献。（a）回归模型的解释方差；（b）回归模型能够解释的夏季水温变化趋势所占的比例。
该研究阐明了HTEs在湖泊水温和热浪变化中所扮演的角色，强调了短期极端天气事件在塑造长期湖泊水温动态中的重要作用。该成果对于理解气候变化对湖泊系统的影响机理以及湖泊管理治理等方面等有重要的科学和现实意义。
图3 数值试验揭示的大气极端高温事件对夏季湖泊表层水温的贡献。（a）夏季湖泊表层水温在控制试验（CTL）和没有大气极端高温的假世界（CFT）中的数据分布；（b）CTL和CFT中所有研究湖泊平均的夏季或表层水温的年际变化；（c）大气极端高温对夏季湖泊表层水温变化趋势的贡献；（d）夏季湖泊表层水温之差（CTL − CFT）的变化趋势。
研究得到国家自然科学基金、第二次青藏高原科学考察研究以及研究所青年科学家小组等项目的联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41558-024-02122-y
论文数据已发布于国家青藏高原科学数据中心：https://doi.org/10.11888/Terre.tpdc.301309
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