近年來(lái),極端高溫事件在全球范圍內(nèi)的發(fā)生頻率和強(qiáng)度均顯著增加,氣候變化進(jìn)入新常態(tài),給經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。湖泊是地球表層的重要地理單元,也是地表水資源的重要載體,與人類(lèi)生產(chǎn)與生活息息相關(guān)。此外,湖泊對(duì)對(duì)氣候變化極為敏感,是全球環(huán)境變化與區(qū)域氣候的敏感指示器和調(diào)節(jié)器。極端高溫會(huì)導(dǎo)致湖泊表層水溫急劇上升,快速破壞湖泊的物理、化學(xué)和生物特性,從而擾亂整個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng),導(dǎo)致不可逆的嚴(yán)重后果。
中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所施坤等研究人員聯(lián)合英國(guó)班戈大學(xué)R.Iestyn Woolway博士,利用1985-2022年的ERA5-Land(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis v5-Land)的氣溫?cái)?shù)據(jù)作為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù),以由NASA和USGS提供的Landsat地表溫度產(chǎn)品作為湖泊表層水溫的參考,結(jié)合物理/統(tǒng)計(jì)混合模型Air2Water,構(gòu)建了2260個(gè)大于1km2湖泊的長(zhǎng)時(shí)間序列表層水溫?cái)?shù)據(jù)集,對(duì)比分析了去除極端高溫前后全國(guó)夏季氣溫、湖泊上方氣溫和湖泊表層水溫的變化規(guī)律,量化了1985–2022年極端高溫事件對(duì)我國(guó)湖泊變暖的貢獻(xiàn)。
研究發(fā)現(xiàn),1985年至2022年,我國(guó)平均經(jīng)歷了約454天的極端高溫??傮w而言,極端高溫天數(shù)呈上升趨勢(shì),每10年約增加2.08天,極端高溫強(qiáng)度也逐漸上升,每10年約增加0.03℃/天。在去除極端高溫之后,我國(guó)的氣溫平均變化從0.32±0.10℃/十年減少至0.17±0.08℃/十年。
研究進(jìn)一步量化了極端高溫對(duì)湖泊表層水溫長(zhǎng)期變化的影響。去除極端高溫后,平均累積熱量從172.98°C下降到66.65°C,極端高溫強(qiáng)度從0.43°C/天下降到0.19°C/天。此外,湖泊表層水溫的平均變化從0.16°C/十年降至0.13°C/十年,意味著極端高溫的變化也在很大程度上導(dǎo)致湖泊表層水溫的升高。盡管湖泊上方氣溫的極端高溫天數(shù)僅占研究時(shí)期(約459天)的3%,但在1985-2022年間,極端高溫對(duì)中國(guó)湖泊表層水溫變化的貢獻(xiàn)高達(dá)36.5%。這說(shuō)明,短期極端高溫的發(fā)生可以在季節(jié)、年度甚至更長(zhǎng)時(shí)間尺度上對(duì)湖泊系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
該成果有助于深入理解氣候變化對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響,在極端高溫事件頻發(fā)的氣候變化新常態(tài)下,對(duì)于構(gòu)建極端高溫事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警系統(tǒng),建立新的湖泊適應(yīng)戰(zhàn)略和應(yīng)對(duì)機(jī)制具有重要科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。
研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、優(yōu)秀青年基金)、第二次青藏科考、中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所青年科學(xué)家小組等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。相關(guān)成果近期發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上。中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所施坤研究員為通訊作者,主要合作者包括張運(yùn)林、秦伯強(qiáng)研究員以及英國(guó)班戈大學(xué)R.Iestyn Woolway博士等。