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近36年間，氣候變化給青藏高原湖泊帶來哪些影響？湖泊面積和水量發生了什么變化？對湖泊生物地球化學和生態系統以及碳源匯產生什么影響？

3月18日，《自然·地球與環境評論》（Nature Reviews Earth & Environment）發表了中國科學院青藏高原研究所湖泊與環境變化團隊朱立平研究員等最新研究成果，解釋了上述問題。

該論文的第一和通訊作者，朱立平研究員介紹，青藏高原湖泊是亞洲水塔的重要水資源組成之一，不僅影響到青藏高原以及周邊地區的水循環，也在支撐生物多樣性并提供關鍵生態系統服務方面極具價值。湖泊變化不僅對氣候和流域水文變化十分敏感，也影響著湖泊生物地球化學條件，對水安全、農業和基礎設施等構成重大風險。

圖1 1986-2022年青藏高原湖泊面積和水量變化。左下圖為湖泊總面積，右下圖為不同大小的湖泊對湖泊體積變化的相對貢獻百分比。湖泊面積和體積變化幅度存在南北差異。

為全面研究青藏高原湖泊對氣候變化的響應和影響，研究團隊量化了1986-2022年間青藏高原湖泊面積和水量的變化趨勢，總結了湖泊溫度、透明度、鹽度和葉綠素a變化的時空特征，分析了湖泊變化對湖泊生物地球化學和生態系統以及碳源匯影響的復雜性，討論了未來湖泊擴展帶來的風險和影響，提出了下一步開展青藏高原湖泊變化研究的方向和策略。

圖2 1986-2022年間湖泊物理性質的變化

a|湖泊鹽度變化（psu）（左）和所有湖泊年平均鹽度變化（右）。b|湖泊透明度變化(m)（左），所有湖泊年平均透明度變化（右）；c|湖泊表層水溫（°c）的變化（左圖）和各湖泊年平均水溫的變化（右圖）。青藏高原湖泊在變暖、透明度增強和淡化等物理性質上存在南北空間差異。

“通過大量的實地調查和遙感反演分析發現，隨著氣候變暖，青藏高原湖泊的規模、物理和生物地球化學特征發生了明顯的變化。”該論文共同通訊作者鞠建廷副研究員說。朱立平研究員進一步介紹，自1995年以來，湖泊面積和體積持續增加，北部湖泊擴張最快。1986-2022年，受氣候變暖和降水增加的影響，1 km2以上湖泊總面積從37109 km2增加到46980 km2，蓄水量增加了169.7 km3。大中型湖泊（≥10 km2）平均地表溫度升高1.33℃，南部的升溫速率為0.44℃/10年，高于北部的升溫速率（0.21℃/10年），導致北部的蒸發量（1056 mm/年）弱于南部（1172 mm /年）。水體平均透明度由1.6m升高到2.76m，平均鹽度從48.76‰降至23.76‰，平均葉綠素a由3.52 μg/l下降到2.53 μg/l，表示水質更清潔，生態環境趨好。這些變化均表現為北部變化幅度高于南部。

圖3 青藏高原湖泊溫度和鹽度變化與營養物濃度、細菌、浮游植物和浮游動物豐度、營養水平和生態系統復雜性以及二氧化碳排放的變化之間的廣泛聯系溫度升高和鹽度降低對青藏高原湖泊生態系統的不同組成部分有影響。

盡管外部營養成分輸入仍然較少，浮游植物生產力增加有限，湖泊生物地球化學的響應仍表現為微生物多樣性和營養狀況增強。不同觀測和計算方法認為，青藏高原的湖泊既是大氣二氧化碳的源（2000年代、2010年代和2020年代分別為1.60、6.87和1.16 Tg C/年），也可能是二氧化碳的匯，鹽度較高的湖泊比鹽度較低的湖泊向大氣排放的二氧化碳更強。

圖4 1986-2022年青藏高原湖泊與大氣CO2交換通量（g C m-2 d-1）的變化。向上三角形代表湖泊-大氣排放，向下三角形代表大氣-湖泊吸收；b| 2000年代、2010年代和2020年代所有湖泊CO2通量速率（g C m-2 d-1）的年代際變化。黃色虛線為咸水湖（1-35psu），綠色虛線為淡水湖（<1 psu）。正值表示向大氣二氧化碳凈排放，負值表示從大氣的二氧化碳凈吸收。

在較高溫室氣體排放情景（SSP5-8.5）條件下，預計到2050年，青藏高原湖泊面積將增加近20%，約8000-9000 km2。湖泊擴張通過增加熱容而減弱蒸發，而大湖泊通過大尺度大氣環流而導致降水增強。封閉湖泊的擴張正在通過外溢和潰決對基礎設施、人居環境和牧業場所構成風險，并可能影響區域二氧化碳的源匯效應。

為了更好了解青藏高原湖泊變化的驅動機制及其相關影響，該文章建議，迫切需要準確確定每個湖泊的絕對儲水量及變化，從而了解它們與主要水系水循環的關系；發展具有明確物理機制的湖泊水量平衡模型，從而準確預測未來氣候變暖情景下湖泊的變化；進一步開展不同類型和不同季節的湖泊原位調查，識別對水質參數更敏感的反射光譜以訓練高精度的反演模型，以便及時從遙感中獲取這些參數的連續變化。

圖5 降水增加和冰川融化增強加劇湖泊擴張與水位升高，使湖泊透明度增強、鹽度降低和微生物豐度增加，并導致湖泊外溢和潰決增加，給牧場、定居點和基礎設施帶來了巨大的災害風險。