氣候暖化

湖泊大災難:全球變暖讓湖泊面臨前所未有的高溫威脅

近期,一項由國際湖沼學家和氣候模型專家團隊發表在《自然地球科學》的研究顯示,如果人類導致的全球變暖持續到本世紀末,全球湖泊將面臨前所未有的表面和底層水溫升高,遠超過以往自然範圍的變化。

研究中使用了先進的氣候計算模型(Community Earth System Model, version 2),涵蓋了1850至2100年的數據。這一模型首次將湖泊系統的動力學和熱力學與大氣綜合考慮,並進行了100次從過去到未來的模擬,以區分自然氣候變化與人類活動的影響。

這幅圖示展示了湖泊水溫在不同情況下的變化。黑色曲線代表通過100次計算機模型模擬得到的平均水溫,這些模擬考慮了火山、氣溶膠和溫室氣體濃度等外部因素的影響。灰色陰影區域則表示自然發生的湖泊水溫變化範圍。簡單來說,黑色曲線是模擬的結果,灰色區域是自然狀況下的變化。(圖/Institute for Basic Science)

領導這項研究的黃雷博士(現任北京首都師範大學教授)指出,到本世紀末,全球湖泊將普遍進入無類似氣候(no-analog climates)的狀態。尤其是熱帶湖泊,當全球變暖達到比工業化前水平高出約2.4°C時,將首先面臨這一情況。

研究強調,不僅湖泊表面升溫會影響淺層生物,有些生物會垂直遷移尋找更適宜的溫度棲息地,因此底層水溫的變化也至關重要。湖泊混合事件頻繁發生時,快速的溫暖信號會向下傳播,導致熱帶湖泊底層水溫異常升高。而高緯度湖泊通過分層效應部分保護了底層水溫,延緩甚至阻止了異常氣候的出現。

相較於陸地,湖泊生物遷移能力有限

未來湖泊的溫度變化:圖中的黑色部分表示在本世紀內不會出現無類似氣候條件(即溫度變化過大)的湖泊。湖泊底層水溫變化速度:圖中展示了從2000年到2100年,湖泊底層水溫在暖季的變化速度,數據來自100次模擬的平均值。湖泊自然溫度變化:圖中估計了1850年至1900年間湖泊底層水溫的自然變化範圍,以兩倍標準差表示。湖泊混合天數百分比:圖中展示了1850年至1900年間湖泊在暖季發生水體混合的天數百分比,數據來自100次模擬的平均值。簡單來說,這些圖表顯示了全球變暖對湖泊底層水溫的影響,以及這些影響在不同地區和時期的變化情況。(圖/《自然地球科學》)

這一研究的共同作者、英國班戈大學的Iestyn Woolway博士表示:「我們的研究揭示了熱帶湖泊底層水溫的同步異常狀態,這是由於頻繁的湖泊混合事件中迅速向下傳遞的暖化信號所驅動的。」

這些無類似氣候的出現將對湖泊生態系統造成深遠影響。IBS氣候物理中心主任Axel Timmermann教授表示:「它們可能導致未來生態系統的嚴重擾動。」

相比於陸地和海洋生物,湖泊生物往往遷移能力有限,因此了解異常氣候出現的時間對於湖泊生態系統的適應、規劃和氣候緩解非常重要。

這項研究提醒我們,全球變暖不僅影響氣候和陸地生態,還對湖泊這一重要的生態系統帶來巨大挑戰。

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首圖來源:Institute for Basic Science CC BY 4.0.

圖片來源:《 Nature Geosciencecc By 4.0 

參考論文:
1.Emergence of lake conditions that exceed natural temperature variability. Nature Geoscience

延伸閱讀:

1.金氏世界紀錄:史上最大湖泊的體積超過當今所有湖泊總和十倍