的的喀喀湖表面水温变化与热浪事件：过去40年趋势与未来气候情景下的多模型预测

《Journal of Great Lakes Research》：The current and future warming of lake Titicaca

本文针对全球气候变化背景下高海拔湖泊生态系统的热响应机制这一关键科学问题，系统分析了南美洲最大湖泊——的的喀喀湖1981–2020年的湖面水温（LSWT）变化趋势，并基于GLAST数据集和多种偏差校正方法，预测了三种典型浓度路径（RCP 2.6/6.0/8.5）下2021–2099年的LSWT与湖面热浪（Lake Heatwaves）演变特征。研究发现：历史时期LSWT以+0.15 K/decade的速率显著上升，主要受短波辐射和气温驱动；未来RCP 8.5情景下，世纪末（2080–2099）年均LSWT异常将达+3.7 K，且湖面热浪平均强度从0.5 K增至3.3 K，持续时间从22天延长至365天（即出现永久性热浪状态）。该研究首次全面揭示的的喀喀湖的热动态对气候变化的敏感响应，为安第斯高原地区水资源管理与生态系统适应策略提供了关键科学依据。

　　

在南美洲安第斯山脉的阿尔蒂普拉诺高原上，海拔3812米处静卧着的的喀喀湖，不仅是南美大陆最大的湖泊，更是被誉为“气候变化前哨站”的独特生态系统。这片广阔水域（面积8372 km²）孕育了古老的蒂瓦纳科文明，至今仍是当地艾马拉部落赖以生存的水源与食物宝库。然而，随着全球气候变暖加剧，这个对气候波动极为敏感的高原湖泊正面临前所未有的热压力——湖面水温的持续上升如何影响其物理结构、生物地球化学循环乃至区域水资源安全，成为科学家和政策制定者亟待破解的难题。

为系统揭示的的喀喀湖的热响应机制，由Dieu Anh Dinh领衔的国际研究团队，整合了全球湖面水温数据集（GLAST）1981–2099年的多源数据与欧洲空间局气候倡议湖泊数据集进行验证，并创新性地应用五种偏差校正方法（如分位数Delta映射QDM）优化未来预测。通过构建湖面能量平衡模型和热浪识别算法，团队首次实现对该湖历史与未来热动态的全景解析。

历史水温变化规律

分析显示，1981–2020年间的的喀喀湖LSWT呈现显著上升趋势（+0.15 K/decade），其中湿季升温速率（+0.16 K/decade）略高于干季（+0.14 K/decade）。驱动因子归因分析表明，气温（SAT）与短波辐射（SW_down）是主要贡献者（各+0.06 K/decade），而风速增强则产生微弱冷却效应（-0.02 K/decade）。

能量平衡演变特征

湖面净辐射（R_n）以+1.26 W·m^?2/decade的速率增长，但潜热通量（LE）的显著增加（+2.04 W·m^?2/decade）表明蒸发冷却效应增强，这在一定程度上延缓了LSWT的上升幅度，却加剧了湖泊水量的消耗风险。

未来升温情景预测

在多模型集合预测中，RCP 8.5情景下2080–2099年的年均LSWT异常将达+3.7 K，显著高于RCP 6.0（+2.4 K）和RCP 2.6（+1.0 K）。尤为值得注意的是，湿季升温幅度始终高于年均值，暗示热带湖泊的季节性热差异将进一步扩大。

热浪事件极端化

研究首次量化的的喀喀湖热浪的长期演变：历史时期（1981–2020）热浪平均持续22天、强度0.5 K，且与厄尔尼诺事件（如1983、1998、2016年）显著相关。至世纪末，RCP 8.5情景下热浪持续时间将延长至308天，平均强度升至2.0 K，并在2058年后可能出现全年持续性热浪状态。这种极端热状态将强化湖水分层，加剧底层缺氧，并可能诱发蓝藻水华等生态风险。

该研究通过耦合多源观测与模型模拟，揭示高海拔湖泊对气候响应的独特机制：的的喀喀湖虽因蒸发冷却延缓表面升温，但其热浪的“常态化”趋势将深刻影响水体混合模式、生物栖息地及水资源供给。成果发表于《Journal of Great Lakes Research》，不仅为安第斯地区的气候适应政策提供量化依据，更开创了全球高海拔湖泊热动力学研究的范例。正如作者所言，这座千年古湖的温度曲线，已然成为解码热带水体命运的关键密码。