本世纪以来，气候变暖导致湖泊热浪事件的发生更频繁、更持久。浅水湖泊作为CO₂和CH₄排放的热点区域，其温室气体释放对温度波动高度敏感。然而，显著增温的冬季热浪如何调控浅水湖泊的CO₂和CH₄排放仍缺乏明确研究。

    针对上述科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所全球变化湖沼学研究小组基于太湖历史冬季热浪记录，依托智慧湖泊模拟系统（Smart Ecolake），在冬季开展了有关热浪效应的中宇宙模拟研究，以定量分析冬季热浪情景下CO₂和CH₄排放的时间动态及其驱动机制。

    研究结果显示，冬季热浪可能会触发浅水湖泊CO₂和CH₄的显著“脉冲式排放”，热浪发生的前3天内温室气体排放增幅达142.23 mg m^-2 d^-1（以CO₂-eq计），其中CH₄贡献了39%，CO₂贡献了61%（图1）。尽管整个8天的实验过程中，热浪对总CO₂-eq几乎没有影响，但其显著降低了热浪结束后一周内的总CO₂-eq（图2）。

    热浪显著抑制了CO₂的排放、增强了CH₄的排放，并在热浪结束后一周内将CH₄的贡献比例进一步推升至69%。CO₂:CH₄浓度比则在热浪早期明显降低，后期则转为升高，反映了碳循环通道对短期升温刺激的差异化响应。热浪条件下CO₂排放的日变化幅度扩大且峰谷值均提前出现，而CH₄排放则呈日变化幅度收窄但节律稳定的特征（图3）。

    本研究揭示了冬季热浪对浅水湖泊碳通量结构及排放节律的深刻影响，强调了极端增温事件对碳循环平衡的潜在扰动效应。研究成果提示，冬季热浪事件应被纳入湖泊碳通量核算体系与气候模型框架之中，同时亟需强化冬季高频监测与碳循环机制研究。

图1 中宇宙实验中表层水温（a）、CO₂通量（b）和CH₄通量（c）的变化趋势，红色区域代表热浪发生的时期。

图2 （a）对照组和热浪组CO₂: CH₄浓度比值变化和（b）总CO₂-eq的变化，红色区域代表热浪发生的时期。

图3 对照组和热浪组在热浪发生期间（a）CO₂通量和（b）CH₄通量的日变化。

    相关论文以Effects of winter heatwaves on carbon dioxide and methane emissions from shallow lakes: A temperature-controlled mesocosm study为题在Journal of Hydrology发表。论文第一作者为博士生唐浩然，邓建明副研究员和秦伯强研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、江苏省碳达峰及碳中和技术创新项目等的资助。

    【文章信息】：

    Tang H.R.,Zhao X.C.,Deng J.M.*,Qin B.Q.*,Yang Y.K.,Nakano S.,Matsuzaki S. S.,Shinohara R.,Kohzu A.,Tsuchiya K. Effects of winter heatwaves on carbon dioxide and methane emissions from shallow lakes: A temperature-controlled mesocosm study. Journal of Hydrology. 2026. 665: 134704.