给湖泊画地图，竟然是为了这件事

审核专家：占明锦

中国气象科学研究院博士

现在，全球的湖泊也有自己的高清地图啦。
前不久《Nature-Water（自然-水）》刊登了南方科技大学环境科学与工程学院副教授冯炼课题组的最新研究成果。来源丨Nature Water官网团队以全球9万多个湖泊为对象，研究并绘制了从1981年到2099年间的高时间分辨率的湖泊表面温度数据集，又称湖泊表面“温度地图”。
这是目前为止绘制范围分布最广、时间跨度最长、精度最高的湖泊“温度地图”，它的出现，能够为全球气候变暖应对策略和生态环境保护提供新的思路。全球湖泊温度变化趋势的空间差异和时间变化来源丨Nature Water官网那么，为什么要测量湖泊表面温度呢？全球湖泊又面临着什么样的困境？话不多说，今天小编就来给大家详细介绍一下。

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为什么要进行湖泊数据收集？众所周知，随着全球二氧化碳排放量的增长，全球变暖日益加剧，我们面临着前所未有的气候挑战。
随着气温的不断升高，全球湖泊温度在不断上升，从1981年2020年，全球湖泊温度每十年间平均上涨0.24℃。藻华会夺走水中的氧气，科学家预计下个世纪湖泊中的藻华数量将增加20%。对鱼类和动物有毒的藻华将增加5%。如果这种速度持续下去，甲烷（温室效应比二氧化碳强25 倍）的排放量将在未来10 年增加4%。甲烷排放的增加又会加剧全球变暖的趋势。
而且，湖泊温度上升还会导致水分蒸发加快，进而使得全球湖泊面临着萎缩的困境。
今年5月，期刊《Science》刊载了一篇研究论文，来自美国科罗拉多大学博尔德分校等的研究团队利用卫星观测数据、气候数据和水文模型，针对全球1051个大型湖泊和921个大水库进行观测，发现整体上看，全球湖泊水库的蓄水量呈下降趋势，年均减少量高达220亿吨，约等于美国在1995年全国的全年用水量。
此次研究观测的湖泊蓄水量约占全球湖泊蓄水量的96%，也说明了近30年间，全球湖泊缩水现象十分严峻。2000年-2022年卫星拍摄的美国米德湖变化来源丨澎湃新闻湖泊是陆地生态系统重要的组成部分，为全球上千种鱼类、水生生物提供了生存家园，还孕育着众多的鸟类和动植物。湖泊还是地球淡水资源的重要来源，为人类的生产和生活提供必要用水，也是渔业、水产养殖业和旅游业等多个行业发展的基础。
湖泊及其周围环境构筑着一个复杂又无比重要的生态圈，一旦萎缩消失，将使地球物种生存面临巨大的威胁，对人们生活造成不良影响。

湖泊

来源丨pixabay

湖泊蓄水量的变化主要受气候因素影响，因此，为了保护生态环境和水资源的可持续发展，关注湖泊温度变化十分重要。

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什么是高分辨率湖泊温度数据集？

高分辨率湖泊温度数据集，即针对湖泊温度数据的精准测量，是了解湖泊的温度变化以及驱动机制的重要材料。

湖泊温度数据集在湖泊研究领域并不是新鲜事，但在过去，湖泊温度数据集存在诸多问题，比如湖泊空间分布范围较小、时间跨度不长、数据来源标准并不统一等等；而关于湖泊温度的研究手段如遥感观测，也容易受云干扰等影响，甚至出现数据缺失等情况。

因此，过去所测量出的湖泊温度数据集往往不能够准确地反映出湖泊的温度变化规律，为了能更好地获取湖泊温度数据集，来自南方科技大学的研究团队绞尽脑汁，终于想出了一个好法子。

研究团队将卫星观测和数值模拟手段进行结合，通过将近300万张的热红外遥感图像反演的湖泊温度观测数据结果作为边界条件，对全球范围内92245个大小湖泊进行了小时尺度、逐湖泊对象的不断模拟，进而确定出每个湖泊的最佳的参数方案。

全球湖泊数量及面积分布来源丨 南方科技大学新闻网

基于这样的观测手段，研究团队历经3年时间，最终建立起了全球湖泊从1981年到2020年间（历史时期）小时尺度和2021年到2099年（未来时期）日尺度的高分辨率湖泊表面温度数据集，与实测的湖泊温度数据误差只有1℃左右，而全世界另一个来自欧洲团队的覆盖全球湖泊的数据集误差约有2℃。

由此可见，新的数据集相比原有的湖泊温度数据集，覆盖的时间跨度更长、空间分布更广、精度也更高，能呈现全球湖泊在不同的季节时间段、不同的纬度地区的表面温度变换，对于科学家们研究湖泊变化与环境保护能起到更有效的参照作用。

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有关湖泊生态系统的新发现

除了湖泊表面温度数据，在实际研究中，研究团队也发现了一些有关湖泊温度变化的新讯息。

从整体上看，全球湖泊整体普遍呈现出变暖趋势，但该团队表示，湖泊温度变化速率较湖上气温变化要慢一些，这说明了湖泊在应对气候变化上有一定的自我调节能力。

此外，不同地区湖泊的温度变化速率也各不相同，比如北极地区的湖泊升温速率是其他地区湖泊升温速率的两倍多。这个发现在另一项研究中也被证实。

由中国科学院南京地理与湖泊研究所研究团队的实验中，运用了随机森林和方差分解分析的方法，针对夏季全球345个温带湖泊的温度观测，发现湖泊上层水温比气温的增长速率更快，但湖泊下层水温却出现变冷趋势。

即便是在气候特征相同的地区里，不同湖泊的水温变化速率也各不相同，深水湖泊、尤其是高海拔、流域土地利用以自然土地利用为主的湖泊，对于全球变暖的响应更加敏感，这同样说明了不同湖泊对于气候变化的敏感性存在差异。

湖泊水温主要影响因子，ATT表示气温变化速率，ETT表示湖泊上层水温变化速率，HTT表示湖泊下层水温变化速率来源丨Controls of thermal response of temperate lakes to atmospheric warming这个发现有助于人们更好地预测湖泊生态系统在响应气候变化方面的能力，避免采用一刀切的方式来管理所有的湖泊生态系统，而考虑到不同湖泊敏感性差异而选择制定更有效、针对性更强的应对策略。
水是生命之源，湖泊是人类和地球共同的的宝贵资源，全球湖泊“温度地图”的出现，让现有的湖泊生态系统研究迈上了全新台阶，但对于湖泊萎缩的现状，我们尚没有更多的有效措施得以解决。
未来，我们希望能有更多的研究投入其中，深入探索湖泊温度监测，研究如何将现有的资料应用到湖泊藻华爆发、水生生物栖息地变化、温室气体排放等领域，以此了解更多由于湖泊热变化导致的生态环境改变。

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