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近36年间，气候变化给青藏高原湖泊带来哪些影响？湖泊面积和水量发生了什么变化？对湖泊生物地球化学和生态系统以及碳源汇产生什么影响？

3月18日，《自然·地球与环境评论》（Nature Reviews Earth & Environment）发表了中国科学院青藏高原研究所湖泊与环境变化团队朱立平研究员等最新研究成果，解释了上述问题。

该论文的第一和通讯作者，朱立平研究员介绍，青藏高原湖泊是亚洲水塔的重要水资源组成之一，不仅影响到青藏高原以及周边地区的水循环，也在支撑生物多样性并提供关键生态系统服务方面极具价值。湖泊变化不仅对气候和流域水文变化十分敏感，也影响着湖泊生物地球化学条件，对水安全、农业和基础设施等构成重大风险。

图1 1986-2022年青藏高原湖泊面积和水量变化。左下图为湖泊总面积，右下图为不同大小的湖泊对湖泊体积变化的相对贡献百分比。湖泊面积和体积变化幅度存在南北差异。

为全面研究青藏高原湖泊对气候变化的响应和影响，研究团队量化了1986-2022年间青藏高原湖泊面积和水量的变化趋势，总结了湖泊温度、透明度、盐度和叶绿素a变化的时空特征，分析了湖泊变化对湖泊生物地球化学和生态系统以及碳源汇影响的复杂性，讨论了未来湖泊扩展带来的风险和影响，提出了下一步开展青藏高原湖泊变化研究的方向和策略。

图2 1986-2022年间湖泊物理性质的变化

a|湖泊盐度变化（psu）（左）和所有湖泊年平均盐度变化（右）。b|湖泊透明度变化(m)（左），所有湖泊年平均透明度变化（右）；c|湖泊表层水温（°c）的变化（左图）和各湖泊年平均水温的变化（右图）。青藏高原湖泊在变暖、透明度增强和淡化等物理性质上存在南北空间差异。

“通过大量的实地调查和遥感反演分析发现，随着气候变暖，青藏高原湖泊的规模、物理和生物地球化学特征发生了明显的变化。”该论文共同通讯作者鞠建廷副研究员说。朱立平研究员进一步介绍，自1995年以来，湖泊面积和体积持续增加，北部湖泊扩张最快。1986-2022年，受气候变暖和降水增加的影响，1 km2以上湖泊总面积从37109 km2增加到46980 km2，蓄水量增加了169.7 km3。大中型湖泊（≥10 km2）平均地表温度升高1.33℃，南部的升温速率为0.44℃/10年，高于北部的升温速率（0.21℃/10年），导致北部的蒸发量（1056 mm/年）弱于南部（1172 mm /年）。水体平均透明度由1.6m升高到2.76m，平均盐度从48.76‰降至23.76‰，平均叶绿素a由3.52 μg/l下降到2.53 μg/l，表示水质更清洁，生态环境趋好。这些变化均表现为北部变化幅度高于南部。

图3 青藏高原湖泊温度和盐度变化与营养物浓度、细菌、浮游植物和浮游动物丰度、营养水平和生态系统复杂性以及二氧化碳排放的变化之间的广泛联系温度升高和盐度降低对青藏高原湖泊生态系统的不同组成部分有影响。

尽管外部营养成分输入仍然较少，浮游植物生产力增加有限，湖泊生物地球化学的响应仍表现为微生物多样性和营养状况增强。不同观测和计算方法认为，青藏高原的湖泊既是大气二氧化碳的源（2000年代、2010年代和2020年代分别为1.60、6.87和1.16 Tg C/年），也可能是二氧化碳的汇，盐度较高的湖泊比盐度较低的湖泊向大气排放的二氧化碳更强。

图4 1986-2022年青藏高原湖泊与大气CO2交换通量（g C m-2 d-1）的变化。向上三角形代表湖泊-大气排放，向下三角形代表大气-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）的年代际变化。黄色虚线为咸水湖（1-35psu），绿色虚线为淡水湖（<1 psu）。正值表示向大气二氧化碳净排放，负值表示从大气的二氧化碳净吸收。

在较高温室气体排放情景（SSP5-8.5）条件下，预计到2050年，青藏高原湖泊面积将增加近20%，约8000-9000 km2。湖泊扩张通过增加热容而减弱蒸发，而大湖泊通过大尺度大气环流而导致降水增强。封闭湖泊的扩张正在通过外溢和溃决对基础设施、人居环境和牧业场所构成风险，并可能影响区域二氧化碳的源汇效应。

为了更好了解青藏高原湖泊变化的驱动机制及其相关影响，该文章建议，迫切需要准确确定每个湖泊的绝对储水量及变化，从而了解它们与主要水系水循环的关系；发展具有明确物理机制的湖泊水量平衡模型，从而准确预测未来气候变暖情景下湖泊的变化；进一步开展不同类型和不同季节的湖泊原位调查，识别对水质参数更敏感的反射光谱以训练高精度的反演模型，以便及时从遥感中获取这些参数的连续变化。

图5 降水增加和冰川融化增强加剧湖泊扩张与水位升高，使湖泊透明度增强、盐度降低和微生物丰度增加，并导致湖泊外溢和溃决增加，给牧场、定居点和基础设施带来了巨大的灾害风险。