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青藏高原湖泊是青藏高原重要的水資源組成之一,影響青藏高原及周邊地區(qū)的水循環(huán),在支撐生物多樣性、提供關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面極具價(jià)值。湖泊變化對(duì)氣候和流域水文變化敏感,影響湖泊生物地球化學(xué)條件,可對(duì)水安全、農(nóng)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施等構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。
為探討青藏高原湖泊對(duì)氣候變化的響應(yīng),中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究員朱立平等進(jìn)一步量化了1986年至2022年青藏高原湖泊面積和水量的變化趨勢(shì),總結(jié)了湖泊溫度、透明度、鹽度和葉綠素a變化的時(shí)空特征,分析了湖泊變化對(duì)湖泊生物地球化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)以及碳源匯影響的復(fù)雜性,討論了未來湖泊擴(kuò)展帶來的風(fēng)險(xiǎn)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。
實(shí)地調(diào)查和遙感反演分析顯示,隨著氣候變暖,青藏高原湖泊的規(guī)模、物理和生物地球化學(xué)特征發(fā)生了明顯變化。1995年以來,湖泊面積和體積持續(xù)增加,北部湖泊擴(kuò)張最快。1986年至2022年,受氣候變暖和降水增加的影響,1km2以上湖泊總面積從37109km2增加到46980km2,蓄水量增加169.7km3。大中型湖泊平均地表溫度升高1.33℃,南部升溫速率為0.44℃/10年且高于北部升溫速率,導(dǎo)致北部蒸發(fā)量弱于南部。水體平均透明度由1.6m升高到2.76m,平均鹽度從48.76psu降至23.76psu,平均葉綠素a由3.52μg/L下降到2.53μg/L,這些變化均表現(xiàn)為北部變化幅度高于南部。
盡管外部營(yíng)養(yǎng)成分輸入較少,浮游植物生產(chǎn)力增加有限,但湖泊生物地球化學(xué)的響應(yīng)表現(xiàn)為微生物多樣性和營(yíng)養(yǎng)狀況增強(qiáng)。青藏高原湖泊是大氣二氧化碳的源,但全年觀測(cè)表明,湖泊亦或是二氧化碳的匯,且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(qiáng)。
在較高溫室氣體排放情景條件下,研究預(yù)計(jì),到2050年青藏高原湖泊面積將增加8000km2至9000km2,湖泊擴(kuò)張通過增加熱容而減弱蒸發(fā),大湖泊通過大尺度大氣環(huán)流使降水增強(qiáng)。
為研究青藏高原湖泊變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及影響,該研究建議,應(yīng)確定每個(gè)湖泊的絕對(duì)儲(chǔ)水量和變化,以了解它們與主要水系水循環(huán)的關(guān)系;發(fā)展具有明確物理機(jī)制的湖泊水量平衡模型,以預(yù)測(cè)未來氣候變暖情景下湖泊變化;進(jìn)一步開展不同類型和不同季節(jié)的湖泊原位調(diào)查,來識(shí)別對(duì)水質(zhì)參數(shù)更敏感的反射光譜以訓(xùn)練高精度的反演模型,并在遙感中獲取這些參數(shù)的連續(xù)變化。
3月18日,相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-地球與環(huán)境評(píng)論》(Nature Reviews Earth & Environment)上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究和中國(guó)科學(xué)院野外站聯(lián)盟項(xiàng)目等的支持。該工作由青藏高原所和鄭州大學(xué)合作完成。
降水增加和冰川融化增強(qiáng)加劇湖泊擴(kuò)張與水位升高,使湖泊透明度增強(qiáng)、鹽度降低和微生物豐度增加,導(dǎo)致湖泊外溢和潰決增加,對(duì)牧場(chǎng)、定居點(diǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施帶來災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)
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