研究揭示复合高温干旱降低长江中下游湖泊藻华风险
2022年夏季,长江中下游流域遭遇有完整记录以来最严重的干旱热浪复合极端事件,对湖泊藻华形成与演变过程产生深远影响。解析湖泊藻类响应此类极端事件的过程机理,对于气候变化条件下的藻华预测与防控具有重要意义。
近期,中国科学院南京地理与湖泊研究所朱广伟团队聚焦上述科学问题,以我国东部平原湖区40个面积大于50 km²的浅水湖泊为研究对象,汇集实地观测与遥感反演数据,系统评估了2022年夏季干旱热浪复合极端事件对湖泊叶绿素a浓度变化的影响过程及驱动机制。
研究发现,2022年复合极端事件持续期间,长江中下游大型浅水湖泊的叶绿素a浓度较2021年显著下降(图1),复合极端事件在多数湖泊中表现为对藻类生长的抑制作用。具体来看,抑制作用主要出现在换水周期较长的阻隔型湖泊中,而在换水周期较短的连通型湖泊中,叶绿素a浓度变化不显著。鄱阳湖等典型连通型湖泊的叶绿素a浓度显著升高。
图1. 2021年和2022年夏季长江中下游浅水湖泊叶绿素a浓度对比(左);短换水周期湖泊与长换水周期湖泊叶绿素a浓度对比(右)
研究指出,水动力条件是藻类响应复合极端事件的关键“调节阀”。连通型湖泊藻类生长普遍受到水流制约,复合极端事件导致水力滞留时间延长,促进藻类生长。阻隔型湖泊藻类生长依赖外源氮磷输入,复合极端事件期间降水大幅减少,外源营养负荷随之下降,藻类生长受到抑制。部分阻隔型湖泊在复合极端事件期间仍出现叶绿素a浓度上升趋势。这些湖泊普遍具有较高的营养水平或内源氮磷释放风险,在富营养化背景下,干旱热浪复合极端事件增加此类湖泊的藻华风险。
研究提出了干旱热浪复合极端事件影响下,长江中下游湖泊的差异化治理建议:在条件允许的情况下,连通型湖泊应重点改善局部“死水区”的水动力条件、提升局部水体交换能力以降低藻华风险;阻隔型湖泊应坚持“氮磷双控、外内联治”策略,在加强流域源头减排基础上,结合清淤等措施,降低系统营养负荷,提升气候变化应对能力。
本研究挑战了“热浪诱发藻华”的固有认知,揭示了湖泊生态系统对极端气候扰动的非线性响应机制。研究结果不仅深化了对复合型气候事件影响下湖泊生态过程的理解,也为我国湖泊水质治理从“经验式防控”向“机制驱动、因湖施策”的科学化、精准化转型提供支撑。
研究成果近期发表在国际水生态领域期刊《淡水生态》(Freshwater Biology)。