【关键技术】湖泊湿地对极端高温的适应性调控技术
一、技术简介
本技术针对全球气候变化背景下极端高温热浪频发、湖库气候调节功能认知不足以及洪泛水文节律扰动等问题，集成多源观测、遥感反演、气象再分析、水动力学-热力学-区域气候耦合模拟和多目标优化方法，形成“监测识别-耦合模拟-效应评估-阈值诊断-韧性调控”的全链条技术体系。技术可定量识别湖泊、水库和洪泛湿地对极端高温的降温幅度、影响范围、昼夜和季节差异及其水位阈值，支撑湖库热浪风险评估、气候适应性规划和生态水文调控。该技术已服务于长江流域鄱阳湖洪泛湿地、三峡水库等典型湖库调温效应评估，可为长江流域湖库群应对极端气候变化提供科学依据与决策支撑。
二、技术内容
湖库-大气水热交换过程监测与机制解析：构建由气象站点、遥感反演、再分析资料、水位水量观测、涡度相关通量塔、水体浮标和无人机热红外监测等组成的多源数据体系，识别水体比热容高、蒸发耗热强、热储释放滞后等机理造成的“昼凉夜暖、冬暖夏凉”调温特征。
水动力学-热力学-区域气候耦合模拟：面向河道型水库、宽浅型湖泊和洪泛湿地等不同水体形态，构建水动力学-热力学-气候学耦合模型，精细刻画水位涨落、湖面面积变化、垂向热分层和湖库-大气通量交换过程，实现湖库下垫面动态变化对区域气温反馈的定量模拟。
极端高温调节效应指标体系构建：建立以日平均气温降低幅度、日最高气温降低幅度、影响距离、影响面积、昼夜差异、季节差异和降温效率为核心的指标体系，既可用于单一湖库评估，也可扩展到全国尺度湖泊调温效应综合评估。
湖库韧性调控与决策支持：在高温预警情景下，结合水位、水量、湖面面积和湿地生态保护目标，识别降温效应跃升或衰减的临界阈值，提出兼顾热浪缓解、生态安全和水资源调度的湖库韧性提升策略。
图1 湖泊湿地极端高温适应性调控技术流程图
三、技术优势
本技术实现湖库水热过程、区域气候反馈和生态水文调控的跨学科融合，具有动态过程刻画、定量指标完整、适用对象广和决策支撑明确等优势。与常规定性判断或静态下垫面模拟相比，本技术能够区分河道型水库与宽浅型湖泊的调温差异，量化极端高温下湖库降温效应的强度、范围与边界，避免对局地“空调效应”的简单夸大或低估。
表1 主要技术指标及优势
四、应用场景
本技术适用于长江流域及全国典型湖泊、水库、洪泛湿地的极端高温调节潜力评估、热浪风险诊断与韧性提升规划，核心应用领域包括水资源管理、气候变化适应、生态水文调控和公众科学传播。具体落地场景包括：
大型湖库气候调节功能评估：面向三峡水库、鄱阳湖、洞庭湖等典型水体，量化不同水文情势下湖库对日平均气温、日最高气温和人体热感风险的调节作用，明确局地影响边界。
极端高温热浪风险预警与流域适应性规划：结合高温预警、湖库水位变化和城市热环境暴露，支撑长江流域湖库群热浪缓解能力评估和气候适应性规划。
湖库韧性提升与生态水文调控：评估湖泊萎缩、水储量下降、消落带变化等对降温功能的影响，提出兼顾生态保护、水资源调度和热浪风险缓解的调控阈值与优化方案。
五、典型案例
典型案例1：三峡水库对川渝极端高温的调节能力评估与科学传播支撑
2024年夏季，川渝地区持续遭遇极端高温，多地气温超过40摄氏度，个别地区达到45摄氏度。针对社会上关于“三峡水库是否具有空调效应、是否会显著影响重庆及川渝地区高温”的公众关切，技术团队将湖库热力学机制、区域气候背景分析和已有观测研究结论应用于三峡水库调温效应评估，对大型河道型水库的局地气候调节能力进行了定量辨析。
评估结果表明，三峡水库水体确有“冬暖夏凉、夜暖昼凉”的局地调温效应，但不能高估其作用范围和强度。三峡水库建成后可使周边地区夏季日平均气温降低约1-1.3摄氏度，对夏季日最高气温的降低最高约2摄氏度，主要影响范围集中在水库周边约2-10公里。由于三峡水库为河道型水库，水面狭长，且距离重庆主城区有一定距离，其对川渝区域尺度极端高温过程和公众体感温度的影响有限；极端高温事件主要受西太平洋副热带高压等大尺度气候环流系统控制。
该案例通过《中国科学报》2024年9月5日第1版要闻报道对外传播（https://mp.weixin.qq.com/s/y2kiKwMpebJLagUd8BM9Yg），回应了公众对三峡水库“空调效应”的误读，形成了面向社会公众、流域管理和气候适应研究的科普与决策支撑材料。案例同时验证了本技术在大型水库调温效应量化、影响范围识别和极端高温科学传播中的适用性，可推广用于长江流域湖库群热浪韧性评估与调控策略研究。
典型案例2：我国湖泊夏季降温能力评估与极端高温适应决策支撑
随着全球极端高温事件频发，湖泊作为“天然空调”在调节局地气候、缓解高温热浪方面的生态服务功能日益受到关注。针对我国湖泊降温效应总体格局、区域差异、演变趋势及驱动机制长期缺乏全国尺度系统认知的问题，技术团队整合多源观测分析数据与机器学习方法，构建湖泊降温效应多指标评估体系，对1980年至2022年我国265个主要湖泊的夏季降温能力进行了全国尺度定量评估。
评估结果表明，我国湖泊对夏季白天最高气温具有显著降温作用，平均降温幅度为1.03摄氏度，平均影响范围为27.5公里，平均降温效率为0.46摄氏度/10公里。研究同时揭示了湖泊降温能力的区域分化特征：云贵高原湖泊冷却效率最高，东北平原湖泊相对较弱；全国约57%的湖泊降温效率呈增强趋势，但青藏高原湖区增强明显，东部平原湖区则呈下降趋势。东部平原地区高温热浪频发、人口和城市高度集聚，湖泊降温能力下降可能削弱区域“天然清凉保护伞”，加剧高温健康风险和城市热环境压力。
该案例形成了全国湖泊降温效应分类体系，可为城市规划、水资源管理、湖泊保护和极端热浪应对提供决策支撑。例如，可为城市提供湖泊“降温地图”，支撑高效降温湖泊保护红线划定和周边建设强度管控；可将“生态降温用水”纳入水资源调度优先级，通过生态补水、退耕还湖、水土保持和水质保护等措施维持湖泊降温功能；在极端热浪过程中，也可用于识别“高温区”和“清凉区”，支撑避暑空间布局与户外作业调整。相关成果经《新华日报》2026年3月18日报道传播（https://xh.xhby.net/pc/con/202603/18/content_1538184.html），体现了本技术在湖泊气候服务功能评估、极端高温适应和公众科学传播中的应用价值。
六、科技支撑
科研项目：
[1] 国家自然科学基金委员会，青年科学基金项目，42401049，鄱阳湖洪泛湿地动态界面热交换对极端高温的缓解机制
[2] 江西省科技厅，江西省自然科学基金青年基金项目，20252BAC200244，极端高温下鄱阳湖洪泛湿地能量传输特征与温度调节机制研究
[3] 湖泊与流域水安全全国重点实验室，自主部署项目，SKL2026-TJ01，长江中下游湖泊群萎缩对极端高温调节效应的衰减过程与级联机理
获奖：
[1]洪泛湖泊湿地水文连通模拟评估与生态水文调控关键技术，科技进步奖二等奖，中国大坝学会， 2024
专利：
[1] 邢子康，李云良，谢晖，彭晨.一种流域水文模型中洪泛湖泊湿地热通量模拟方法. ZL202510263297.9. 授权 (发明专利)
[2] 邢子康，李云良，谢晖，彭晨.基于动态界面转换的洪泛湿地大气能量交换模拟方法. ZL 202511525497.3. 授权 (发明专利)
[3] 邢子康，李云良，谢晖，基于动态参数化的通江洪泛湖泊热储量分析方法. ZL202610321160.9. 授权 (发明专利)
软件著作权：
[1] 邢子康，湖泊气候效应指数计算与分析软件V1.0，2024SR1632836 (软件著作权)
[2] 邢子康，基于WRF模式的湖泊气候效应分析软件V1.0，2026SR0023772 (软件著作权)
[3] 邢子康，基于VIC模型的洪泛湿地水热通量模拟软件V1.0，2025SR2310322 (软件著作权)
[4] 邢子康，基于Vine Copula模型的气象干旱预测软件V1.0，2024SR1732711 (软件著作权)
七、联系方式
联系人：李云良
科技处：姚老师，025-86882023，zbyao@niglas.ac.cn