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湖泊，是陸地水圈的重要組成部分，也是維持區(qū)域乃至全球生態(tài)平衡的水資源重要載體。在垂直方向上，湖泊的熱力結(jié)構(gòu)，一般劃分為混合層、溫躍層和均溫層。這種熱分層結(jié)構(gòu)直接影響溶解氧垂直分布、營養(yǎng)鹽內(nèi)源釋放，以及浮游生物遷移過程，是湖泊物理、化學(xué)及生物要素耦合作用的核心調(diào)控機(jī)制。然而，全球湖泊熱結(jié)構(gòu)變化缺乏系統(tǒng)觀測，其長期變化趨勢與主要驅(qū)動機(jī)制尚不明晰。目前，針對溫躍層結(jié)構(gòu)屬性的演變規(guī)律，亟待開展全面深入的評估研究。針對上述問題，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)收集了全球六大洲，464個湖泊，超13000條夏季水溫剖面數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，過去四十年間，全球湖泊混合層深度平均減少了13%，相當(dāng)于每十年下降約0.3米，且同期溫躍層厚度平均增加了10%，每十年增厚約0.2米。這一變化反映出湖泊熱分層強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，垂向水交換能力減弱。研究顯示，混合層變淺會限制氧氣向深水區(qū)輸送，導(dǎo)致底層水體溶解氧下降，繼而形成缺氧，甚至厭氧環(huán)境，威脅魚類和底棲生物生存。同時，混合層變淺有助于藍(lán)藻等浮游植物聚集與增殖，增加有害藻華發(fā)生風(fēng)險，對飲用水安全構(gòu)成潛在威脅。此外，熱分層結(jié)構(gòu)改變還可能引起生態(tài)系統(tǒng)功能紊亂，如魚類適生區(qū)壓縮、浮游動物垂直遷移受限等，對整體生物多樣性產(chǎn)生影響。研究人員通過分析發(fā)現(xiàn)，上述湖泊熱結(jié)構(gòu)變化，主要受氣候變暖、水體透明度下降，以及輻射平衡改變驅(qū)動。具體而言，氣溫上升及向下長波輻射增強(qiáng)，導(dǎo)致湖泊表層吸收更多熱量，加劇表層水溫升高。同時，水體透明度降低，下行光合有效輻射衰減增加，強(qiáng)化了表層加熱效應(yīng)。此外，風(fēng)速下降減弱了湖泊的垂向混合，繼而增強(qiáng)了湖泊熱力分層。未來情景預(yù)估結(jié)果顯示，至本世紀(jì)末，在不同共享社會經(jīng)濟(jì)路徑（SSP）下，湖泊混合層深度將減小6%至10%，溫躍層厚度增加2%至23%。研究進(jìn)一步指出，在低碳排放情景（如SSP1-2.6）下，混合層淺化趨勢將顯著減緩。此外，通過提升水體透明度、減少泥沙及污染物輸入等措施，一定程度上可緩解湖泊熱分層的加劇過程。該研究在全球尺度上，系統(tǒng)揭示了湖泊混合層長期變化規(guī)律，填補(bǔ)了全球變化背景下，湖泊物理結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究中的關(guān)鍵空白。這一成果闡明了氣候變暖與水體透明度變化，對湖泊熱分層結(jié)構(gòu)的驅(qū)動作用，為預(yù)測未來湖泊生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性演變提供了科學(xué)依據(jù)。近期，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報》（Science?Bulletin）上。論文鏈接全球湖泊混合層深度（a，c）和溫躍層厚度（b，d）長期變化趨勢湖泊混合層深度和溫躍層厚度變化驅(qū)動力分析未來不同氣候和透明度情景對應(yīng)的上混合層和溫躍層厚度變化趨勢。（a，c）為固定透明度情景模擬；（b，d）為變化透明度情景模擬。