一项新的研究表明，由于人类造成的气候变化，到本世纪末，全球湖泊将面临前所未有的变暖。热带湖泊将最先经历这种无类比条件，表层和底层都将受到影响，对生物多样性和生态系统构成严重威胁。

湖泊以其丰富的生物多样性和重要的生态功能而闻名，但它们正面临着一个令人担忧的趋势：气温迅速升高。由全球湖泊学家和气候模型专家组成的研究小组最近在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上发表的一项研究警告说，如果人类引起的气候变暖以目前的速度持续下去，到本世纪末，全球湖泊的表层和底层都可能出现前所未有的大范围变暖，远远超过以前观测到的任何情况。

该研究使用了最先进的气候计算机模型（群落地球系统模型，第 2 版）模拟的湖泊温度数据，时间跨度为公元 1850 年至 2100 年。这是首个同类模型，它以与大气相结合的方式捕捉了湖泊系统的动力学和热力学。

科学家们并没有将计算机模型只运行一次，而是在韩国最快的计算机之一（基础科学研究所的"Aleph"）上运行了 100 次过去到未来的模拟。

无模拟湖泊水温条件示意图。黑色曲线表示 100 个计算机模型模拟的模拟平均水温，对外部作用力（火山、气溶胶、温室气体浓度）做出响应，灰色阴影表示自然发生的湖泊温度变化范围。资料来源：基础科学研究所

每次模拟都会产生略有不同的自然气候变异性，同时也会对温室气体浓度增加造成的人为变暖效应做出反应。通过这种集合建模方法，科学家们能够将自然发生的湖泊温度变化范围与人为干扰造成的温度变化范围区分开来。这使得研究小组首次估算出湖泊温度永久性超过自然界限的时间--这种情况被称为无模拟条件。

该研究的第一作者黄磊博士（现就职于中国北京首都师范大学）曾在韩国釜山的国际基础科学联合会气候物理中心从事博士后研究，他强调，平均而言，到本世纪末，全球湖泊将面临无模拟气候。不过，全球出现的时间各不相同。当全球变暖达到 ~2.4°C（高于工业化前的条件）时，拥有丰富生物多样性的热带湖泊将首先经历前所未有的状况。

虽然地表变暖会影响浅湖层中的物种，但有些生物会垂直迁移，以寻找更合适的热栖息地。因此，还必须考虑气候变暖如何渗透到次表层。"我们的研究显示，在频繁的湖泊混合事件中，变暖信号迅速向下传播，热带湖泊次表层同步出现了无模拟条件。与此相反，高纬度湖泊通过分层作用部分屏蔽了次表层对地表变暖的影响，从而延迟甚至有时阻止了深层无模拟气候的出现，"该研究的通讯作者、英国班戈大学 NERC 独立研究员 Iestyn Woolway 博士说。

"无模拟湖气候的后果是深远的。"这项研究的合著者、国际基础科学学院气候物理学中心主任阿克塞尔-蒂默曼（Axel Timmermann）教授评论说："它们会导致未来生态系统的严重破坏。与陆地和海洋生物相比，湖泊生物迁徙到气候更适宜的栖息地的能力往往受到限制。因此，了解无类群出现的时间对于湖泊生态系统的适应、规划和气候减缓至关重要。"

编译自/ScitechDaily

DOI: 10.1038/s41561-024-01491-5