一项新研究警告称，气候变化正使湖泊热浪变得更加频繁、更加强烈，并且持续时间更长。
湖泊热浪被定义为连续至少五天、湖水表层温度处于“极端高温”的时期。
这项新研究发现，到本世纪末，湖泊热浪的持续时间可能延长至原来的12倍，气温可能升高至多1.7摄氏度。
持续出现的湖泊热浪可能造成严重的生态破坏，导致物种数量减少，并增加大规模死亡事件的风险。
一项新研究警告称，气候变化正使“湖泊热浪”变得更加频繁、更加强烈，并且持续时间更长。
该研究发表于《自然》，发现到本世纪末，湖泊热浪的持续时间可能延长至原来的三至12倍，气温可能升高0.3摄氏度至1.7摄氏度。
作者警告称，随着湖泊水温上升，过去的热浪“将不再属于极端事件，并将成为新常态”。在某些情况下，即使在低排放情景下，到本世纪末仍会有一些湖泊进入“永久热浪状态”。
第一作者在接受Carbon Brief采访时表示，他预计“部分湖泊生态系统将遭受灾难性破坏，这可能对生态群落造成不可逆的影响，同时也会对依赖湖泊维持生计的当地社区产生重大影响”。
什么是湖泊热浪？
“湖泊热浪”的定义与海洋热浪类似，即连续至少五天、湖水表层温度处于“极端高温”的时期。该论文指出，这一阈值被定义为第90百分位数，即在基准气候条件下，该温度仅有10%的时间会被超过。由于不同湖泊的平均气候各不相同，该阈值在全球每个湖泊中会略有差异。
湖泊热浪仍是一个非常新的概念。第一作者Richard Woolway博士来自欧洲航天局，他在接受Carbon Brief采访时表示：
“这项工作的主要新颖之处在于，我们提出了湖泊热浪的概念……在这项工作中，我们首次表明，热浪在湖泊中也频繁出现，并且这些热浪对气候变化非常敏感。”
这项新研究测算了气候变化对全球702个湖泊的热浪强度、频率和持续时间的影响。研究利用卫星观测数据，并采用由四个气候模式驱动的淡水湖模型（PDF格式）进行模拟，以模拟20世纪和21世纪的每日表层水温。
下表显示了20世纪末（1970—1999年）湖泊热浪的平均强度和持续时间，以及对21世纪末（2070—2099年）的预估结果。21世纪的预估结果给出了两种排放情景——低排放RCP2.6情景，以及极高排放RCP8.5情景。
该研究还按强度对湖泊热浪进行了分类，分为中等、强、严重和极端四个等级。下图显示了四个强度等级下“热浪日”的年度总数模拟结果，时间范围为1900年至2100年，涵盖三种不同排放情景（此次还包括RCP6.0）。
1900年至2100年间，在RCP2.6、RCP6.0和RCP8.5情景下模拟得出的全球年均中等、强、严重或极端“热浪日”数量。数据来源于Woolway等人（2021）。图表由Carbon Brief使用Highcharts制作。
在整个20世纪，全球湖泊热浪日平均每年约为15天，其中大多数被归类为“中等”。然而，自2000年起，在所测试的全部三种排放情景下，湖泊热浪日的总数均显著增加。
在最低排放情景RCP2.6下，到21世纪末每年的热浪日略低于100天，并且在四个强度类别之间分布较为均匀。然而，在最高排放情景RCP8.5下，到21世纪末每年的热浪日超过200天，其中大部分被归类为“极端”。
永久性湖泊热浪
当湖泊表层水温连续一整年超过阈值温度时，该湖泊即进入“永久热浪”状态。下图显示了在所研究的702个湖泊中，预计在21世纪内将进入该状态的湖泊数量。
历史数据以黑色表示，低排放情景RCP2.6以蓝色表示，中等排放情景RCP6.0以橙色表示，高排放情景RCP8.5以红色表示。
在2000年之前，所研究的湖泊均未进入永久热浪状态。然而，到21世纪末，即使是最低排放情景RCP2.6，也会导致部分被研究的湖泊出现永久热浪。
在最高排放情景下，到2099年，所研究的702个湖泊中有81个将进入永久热浪状态。Catherine O’Reilly博士，伊利诺伊州立大学地质学副教授，未参与该研究，她在接受Carbon Brief采访时就这一发现的重要性表示：
“我同样感到惊讶，甚至有些震惊，因为有这么多湖泊在本质上将长期处于‘热浪’状态。很难想象，在这些条件下湖泊环境不会发生重大变化。这就像我们将生活在另一个星球上。”
该研究还发现，表层热浪在深湖中的持续时间更长、强度更弱——深湖深度可达60米——而在浅湖中则相反。这是因为深湖拥有更大的水体体积，热量可以分散其中。Woolway在接受Carbon Brief采访时表示：
“我们将其称为热惯性：正如重型列车加速和减速所需的时间比汽车等轻型车辆更长，深湖的升温和降温速度也比浅湖更慢。这使得热浪强度减弱，但持续时间更长。”
O’Reilly指出，这种热惯性可能带来重大的环境影响，尤其是在深湖中：
“湖泊面临的问题之一是，如果热浪产生了重大影响，我们并不清楚湖泊能够多容易地恢复。深湖可能更难恢复——作者针对温度指出了这一点，但我们还需要观察湖泊环境的其他方面是否也是如此。”
湖泊热浪在哪些地方最为严重？
该研究称，这702个湖泊可以根据其表层水温的季节性变化规律划分为“热力区”。例如，作为青尼罗河源头的埃塞俄比亚塔纳湖属于低海拔的“南部炎热”湖泊，而苏格兰的洛蒙德湖则属于高海拔的“北部凉爽”湖泊。青尼罗河。
左侧地图显示了各湖泊及其所属热力区，右侧图表则显示了九个热力区湖泊表层平均水温的年度变化规律。
表层水温变化幅度较大的湖泊通常分布在高纬度地区，而较低纬度的热带湖泊变化幅度较小。该研究还发现，高纬度湖泊通常比低纬度湖泊经历更强烈的湖泊热浪。
随着湖泊热浪变得更加强烈和持久，它们开始在一年中的不同时间出现。论文解释称，在高排放情景下，“湖泊热浪将不再局限于单一季节，而是将延伸至多个季节”。
湖泊热浪的影响
Woolway在接受Carbon Brief采访时表示，湖泊热浪可能减少湖中单个物种的数量，“在某些情况下甚至是致命的”。他补充道，热浪“已使水生生物面临前所未有的、在某些情况下致命的条件，导致大规模死亡事件（如鱼类大量死亡）的风险增加”。
Woolway继续指出，湖泊热浪还可能增加藻类水华，例如“产毒蓝藻”，这可能“对牲畜、宠物和人类构成严重的健康威胁，并影响饮用水和灌溉用水的安全供应”。
事实上，根据未参与该研究的澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）研究总监热浪的说法，湖泊中的极端高温时期可能比海洋或陆地上的Alistair Hobday博士，联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究总监。他在接受Carbon Brief采访时表示：
“在海洋和陆地系统中，许多受热浪胁迫的物种可以迁移到较凉爽的水域。而在湖泊中，由于边界封闭，唯一的避难所是迁移到更深、更凉爽的水域……因此，预计湖泊热浪对生物的生态影响将比对海洋的影响更加显著。”
据论文称，已经接近其最高适宜生存温度的地区中的水生生物将特别容易受到湖泊热浪的影响。
Hobday指出，这项研究可能有助于湖泊管理者“规划应对热浪的措施”，但他also指出，从长远来看，“减少热浪的频率、严重程度和持续时间的唯一方法是减缓变暖”。
Eleanor Jennings博士是该研究的合著者，来自爱尔兰达尔克institute of technology。她补充道，仅了解湖泊热浪的相关知识“是不够的”，除非将其转化为行动，否则这些知识本身并无意义：
“仅仅知道可能发生非常剧烈和极端的变化是不够的。这些认知必须转化为个人和政府的行动，才能避免湖泊及其中栖息物种可能遭受的某些最极端后果。”
