近年来，极端高温事件在全球范围内的发生频率和强度均显著增加，气候变化进入新常态，给经济社会的可持续发展带来了严重威胁。湖泊是地球表层的重要地理单元，也是地表水资源的重要载体，与人类生产与生活息息相关。此外，湖泊对对气候变化极为敏感，是全球环境变化与区域气候的敏感指示器和调节器。极端高温会导致湖泊表层水温急剧上升，快速破坏湖泊的物理、化学和生物特性，从而扰乱整个湖泊生态系统，导致不可逆的严重后果。

　　中国科学院南京地理与湖泊研究所施坤等研究人员联合英国班戈大学R.Iestyn Woolway博士，利用1985-2022年的ERA5-Land(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis v5-Land)的气温数据作为驱动数据，以由NASA和USGS提供的Landsat地表温度产品作为湖泊表层水温的参考，结合物理/统计混合模型Air2Water，构建了2260个大于1km²湖泊的长时间序列表层水温数据集，对比分析了去除极端高温前后全国夏季气温、湖泊上方气温和湖泊表层水温的变化规律，量化了1985–2022年极端高温事件对我国湖泊变暖的贡献。  

　　研究发现，1985年至2022年，我国平均经历了约454天的极端高温。总体而言，极端高温天数呈上升趋势，每10年约增加2.08天，极端高温强度也逐渐上升，每10年约增加0.03 /天。在去除极端高温之后，我国的气温平均变化从0.32 0.10 /十年减少至0.17 0.08 /十年。  

　　研究进一步量化了极端高温对湖泊表层水温长期变化的影响。去除极端高温后，平均累积热量从172.98 C下降到66.65 C，极端高温强度从0.43 C/天下降到0.19 C/天。此外，湖泊表层水温的平均变化从0.16 C/十年降至0.13 C/十年，意味着极端高温的变化也在很大程度上导致湖泊表层水温的升高。尽管湖泊上方气温的极端高温天数仅占研究时期(约459天)的3%，但在1985-2022年间，极端高温对中国湖泊表层水温变化的贡献高达36.5%。这说明，短期极端高温的发生可以在季节、年度甚至更长时间尺度上对湖泊系统产生深远影响。  

　　该成果有助于深入理解气候变化对湖泊生态系统的影响，在极端高温事件频发的气候变化新常态下，对于构建极端高温事件风险评估和预警系统，建立新的湖泊适应战略和应对机制具有重要科学和现实意义。  

　　研究得到国家自然科学基金（联合基金重点项目、优秀青年基金）、第二次青藏科考、中国科学院南京地理与湖泊研究所青年科学家小组等项目的联合资助。相关成果近期发表在国际权威学术期刊Nature Communications上。中国科学院南京地理与湖泊研究所施坤研究员为通讯作者，主要合作者包括张运林、秦伯强研究员以及英国班戈大学R.Iestyn Woolway博士等。  

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44404-7  

图1 1985-20222年全国气温极端高温的时空变化，其中(a-c)分别为五大湖区的极端高温天数、年际变化趋势和年变化曲线。(d-f)分别表示5个湖区38年累积高温热量、年际趋势和年变化曲线。(g-i)表示极端高温强度的相应信息。  

图2 极端高温对湖泊表层水温的贡献，其中(a)为湖泊表层水温变化趋势。(b)表示去除极端高温之后，湖泊表层水温的变化趋势。(c)为去除极端高温前后湖泊表层水温的差异的变化趋势。(d)为极端高温对湖泊变暖的贡献。(e)为1985-2022年平均湖泊表层水温、去除极端高温后的湖泊表层水温及两者的差异的趋势和贡献的直方图。(g)为湖泊上方气温变化趋势的概率密度(红色)和去除极端高温后的湖泊上方气温变化趋势的概率密度(青色)。(h)湖泊表层水温(红色)和去除极端高温后的湖泊表层水温(青色)的趋势概率密度。(i)为去除极端高温前后湖泊表层水温差异趋势的概率密度(蓝色)和湖泊上方气温差异的趋势的概率密度(橙色)。(j)湖泊表层水温(蓝色)和湖泊上方气温(橙色)的极端高温天数变化趋势的概率密度。虚线表示具有相应颜色的数据集的中位数。