深圳訊 近日，南方科技大學環(huán)境科學與工程學院副教授馮煉團隊在地球科學領(lǐng)域頂級期刊Geophysical Research Letters上發(fā)表題為“High‐Resolution Mapping of Ice Cover Changes in Over 33,000 Lakes Across the North Temperate Zone”的最新研究成果。

全球近半數(shù)的湖泊都會定期結(jié)冰。而湖泊結(jié)冰時間、破冰時間、持續(xù)時長等物候期的改變，不僅會改變生態(tài)系統(tǒng)的物理條件（如湖泊熱儲量、溫度、混合層），也會對漁業(yè)、旅游等人類活動造成影響。而全球氣候變暖加劇，使得湖泊冰期明顯縮短，甚至退化成為非冰湖，這種情況在未來會更加嚴峻。然而，每個湖泊都具有獨一無二的屬性，也經(jīng)歷各不相同氣候條件變化，所以目前亟需以每個湖泊為單獨個體，在全球尺度上對湖冰變化進行詳細空間量化的研究。

該研究利用1985-2020年間共計55萬張Landsat衛(wèi)星影像，追蹤了北溫帶33,333個湖泊冰蓋的長期變化，提供了第一個北溫帶湖泊冰蓋長時序“wall-to-wall mapping”數(shù)據(jù)集（圖1，數(shù)據(jù)見文末鏈接）。研究還發(fā)現(xiàn)：從總體來看，這些湖泊1-3月的冰覆蓋頻率（ICO，%）在觀測時間段內(nèi)顯著降低（61%-43%），這種冰蓋退化的現(xiàn)象在歐洲中部、南部，美國北部以及亞洲中部、東部等區(qū)域最為嚴重（圖2）。

圖1. ICO跨期差異

圖2.四個時間段湖泊ICO變異系數(shù)（截取部分）

地表氣溫（ST）與ICO有著極強的相關(guān)性（圖3，R2=0.94，p<0.05，邏輯回歸關(guān)系），并且發(fā)現(xiàn)如果湖泊所處地表氣溫均值在零度附近，及邏輯回歸斜率峰值附近，則可能意味著湖泊冰期將發(fā)生劇烈衰退。在研究區(qū)域內(nèi)，僅有青藏高原（Region 1）、長江中下游（Region 2）湖泊的相關(guān)關(guān)系異于其余絕大多數(shù)湖泊。這可能與這些湖泊的獨特屬性與人類活動相關(guān)，例如青藏高原湖泊水深最高可超過100m；長江中下游湖泊多為淺湖，水深小于2m，且受到較為嚴重的人類活動干擾。

圖3.ICOvs.ST（截取部分）

南科大環(huán)境科學與工程學院碩士生王欣馳為論文的第一作者，馮煉為論文的通訊作者。南科大是論文第一單位。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院先導A專項項目、南方科技大學高水平專項經(jīng)費等的支持。（晏梓添）