近日，中大張將增加中山大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授侯雪姣課題組在《自然-地球科學(xué)》（Nature Geoscience）發(fā)表論文，研究首次系統(tǒng)揭示了北半球中高緯度湖泊水生植被的顯示時空分布格局及其動態(tài)變化特征，指出水生植被對湖泊甲烷的北半泊水被擴排放量有重要影響，北半球中高緯度地區(qū)湖泊水生植被的球中區(qū)湖擴張將增加甲烷的排放。

　　系統(tǒng)監(jiān)測水生植被分布及長期變化趨勢

　　湖泊是高緯一種具有改善水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣候、度地維持區(qū)域生物多樣性等重要作用的生植生態(tài)系統(tǒng)。在北半球，甲烷中高緯度（北緯40°以北）的排放湖泊占全球湖泊總面積的62.5%，這些湖泊會通過擴散、中大張將增加冒泡和水生植物組織運輸?shù)榷喾N方式釋放甲烷，研究是顯示全球湖泊甲烷排放的重要貢獻源。

　　“現(xiàn)有湖泊甲烷排放估算的北半泊水被擴研究主要基于開闊水域的觀測，而水生植被等關(guān)鍵因素的球中區(qū)湖長期貢獻被低估。”侯雪姣表示，目前北半球中高緯度絕大多數(shù)湖泊的水生植被的時空分布仍缺乏系統(tǒng)性數(shù)據(jù)，嚴重制約了水生植被對湖泊甲烷排放影響的評估。此外，已知北半球高緯度地區(qū)陸地植被的覆蓋范圍和綠度因全球變暖顯著增加，但水生植被對氣候變暖的響應(yīng)模式仍不清楚。

　　為系統(tǒng)了解北半球中高緯度地區(qū)湖泊水生植被的分布變化和關(guān)鍵影響因素，侯雪姣課題組利用Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，構(gòu)建了從1984至2021年共274萬個湖泊的水生植被分布數(shù)據(jù)集，為科學(xué)評估湖泊甲烷排放量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。研究顯示，過去40年北半球中高緯度地區(qū)有122萬個湖泊存在水生植被分布，占研究湖泊總數(shù)的44.7%。水生植被最大覆蓋面積達到12.0萬平方公里，占研究湖泊總面積的6.0%?？傮w上，過去四十年間，水生植被呈現(xiàn)顯著擴張趨勢，與北半球高緯度地區(qū)陸地植被的變化模式高度一致。

　　探究影響水生植被變化的關(guān)鍵因素

　　為了深入探究影響水生植被變化的原因，研究課題組利用獲取的長時序水生植被分布數(shù)據(jù)結(jié)合氣候、湖泊環(huán)境、人為因素等其他數(shù)據(jù)，利用機器學(xué)習(xí)模型開展了深入分析。

　　結(jié)果表明，在人口稀疏區(qū)，氣溫是影響水生植被變化的關(guān)鍵因素。40年內(nèi)，研究區(qū)溫度升高了33.0%。溫度的增加可能使更多區(qū)域達到最佳光合溫度，從而促進水生植被的生長和擴張。此外，湖泊及其周圍環(huán)境的變化，尤其是多年凍土融化和湖泊結(jié)冰期縮短，也對水生植被的生長產(chǎn)生了影響。

　　而在人口密集區(qū)，湖泊的物理環(huán)境和人類活動是水生植被分布變化的重要影響因素，湖泊的水文環(huán)境與水生植被的變化密切相關(guān)。此外，肥料使用也是影響水生植被變化的重要驅(qū)動因素。在德國、波蘭、丹麥等歐洲國家，水生植被最初的減少可能與這些地區(qū)高度集約化農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)造成的水體富營養(yǎng)化有關(guān)。然而，近些年的植被增加可能歸因于歐洲國家廣泛實施的湖泊恢復(fù)措施，比如減少氮和磷負荷排放等。

　　“北半球中高緯度地區(qū)湖泊水生植被的變化不僅是氣候變化的直接反映，更是人類活動多重影響的綜合結(jié)果。”論文的第一作者、中山大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生劉金英表示，研究凸顯了水生植被對氣候變化和人類活動響應(yīng)的復(fù)雜性，有助于進一步理解全球氣候變化背景下北半球中高緯度湖泊生態(tài)系統(tǒng)的演變。

　　水生植被對湖泊甲烷排放量估算有重要影響

　　該研究中，研究課題組還對比分析了僅考慮湖泊開闊水域的甲烷排放量與同時考慮湖泊開闊水域和水生植被的甲烷排放量。結(jié)果顯示，僅考慮湖泊開闊水域的平均甲烷排放量為1.16 Tg CH₄ yr^-1。然而，同時考慮水生植被和開闊水域的總體排放量增加了13%，達到1.31 Tg CH₄ yr^-1。這表明水生植被對甲烷排放量的估算有顯著影響，應(yīng)當(dāng)將水生植被納入湖泊甲烷排放估算模型。

　　通過進一步對比兩種湖泊甲烷排放量的長期凈變化，研究課題組發(fā)現(xiàn)，從1984-1999到2011-2021，考慮了水生植被分布的總甲烷排放量增加了0.09 Tg CH₄ yr^-1，比僅考慮開闊水域的估算值高出125%（0.04 Tg CH₄ yr^-1）。湖泊水生植被的擴張對湖泊甲烷排放量的長期估算產(chǎn)生顯著影響，這一研究結(jié)果再次驗證了水生植被在湖泊甲烷排放估算中的關(guān)鍵作用。

　　“未來，隨著高分辨率遙感技術(shù)的發(fā)展和湖泊甲烷排放實測數(shù)據(jù)的積累，水生植被對湖泊甲烷排放的影響將得到更加準確的評估?！焙钛╂硎荆脖坏臄U張或同時增加湖泊對二氧化碳的吸收能力，從而部分抵消甲烷排放的增加。未來的研究需要同時考慮甲烷排放和二氧化碳吸收的變化，以全面評估水生植被變化對全球溫室氣體變化的影響。

　　南方網(wǎng)、粵學(xué)習(xí)記者 劉單燕

　　通訊員 朱嘉豪

很贊哦!（5）