近日，南方科技大学环境科学与工程学院冯炼教授团队在 《国家科学评论》发表研究论文，利用逐日MODIS卫星观测数据，对2003至2022年间全球1956个面积超过50平方公里的大型淡水湖泊进行了全面分析，揭示了藻华暴发的现状与变化趋势。
全球湖泊藻华的时空分布模式
在研究的全球1956个大型湖泊中，近半数湖泊发生过藻华（图1）。藻华的地理分布存在显著区域差异：欧洲湖泊的藻华最为严重，北美洲次之，中亚和东亚地区（尤其是长江下游流域）以及南美洲东南部、非洲东部和南部的湖泊也频繁发生藻华。然而，整体上南半球湖泊的藻华频率低于北半球。此外，面积小于1000平方公里的湖泊藻华频率较高，而面积更大的湖泊藻华事件多集中在沿岸浅水区域。
图1. 2003至 2022 年期间大型淡水湖泊藻华暴发的全球分布模式。图中颜色表示有藻华暴发记录湖泊（n = 962）的20年平均年暴发频率，箱线图展示全球及各大洲的统计分布特征。南美洲（SA），n = 117；非洲（AF），n = 88；欧洲（EU），n = 139；北美洲（NA），n = 279；亚洲（AS），n = 316；大洋洲（OC），n = 24。
藻华频率的时空变化特征
在620个具有10年以上藻华暴发记录的湖泊中，504个湖泊的藻华频率呈现出上升趋势。全球湖泊的年中值藻华暴发频率在过去20年中以每年1.8%的速率显著增加（图2）。其中，亚热带地区的藻华频率增长尤为显著，51.9%的湖泊显示出显著增长趋势，仅有11.1%的湖泊表现出下降趋势。相比之下，热带地区藻华频率的增长较为平缓（+1.4%/年）。
时间维度上，藻华暴发频率的增长在2015年之后显著加速。2016-2022年期间，湖泊藻华暴发频率的中值相对增长率为+4.6%/年，是2003-2015年期间（+1.1%/年）的四倍。
图2. 2003 至 2022 年间大型淡水湖泊藻华暴发的全球趋势。(a) 具有10年以上藻华暴发记录湖泊（n = 620）的暴发频率变化趋势。(b) 统计了四种不同变化趋势的湖泊比例：显著增加（Sig. Inc.）、非显著增加（Inc.）、显著减少（Sig. Dec.）及非显著减少（Dec.）。(c) 全球藻华暴发频率中位数的长期变化趋势，并标注了线性斜率和 P 值。同时绘制了对应时间段的中位数气温，及其与藻华暴发频率的相关性（R）。
气候变暖对藻华加剧的关键作用
研究发现，受藻华影响的湖泊其年平均藻华频率与气温波动密切相关，相关系数达0.43（P<0.05）。在44.8%的受影响湖泊中，气温对藻华频率的影响比降水、风速等气象参数以及营养浓度更为显著。当气温超过20°C时，59.4%的藻华事件集中发生，这表明温暖的气候条件为藻类的生长和暴发提供了有利环境。
尽管气象因素在藻华暴发中扮演重要角色，但营养物质的输入同样不可忽视。研究显示，人类活动造成的氮输入与藻华暴发频率显著相关，尤其是农田和牧场的排放。在部分湖泊中，由于营养物质输入已经达到饱和状态，其作用减弱；而在其他湖泊中，藻华暴发则是多种因素共同作用的复杂结果。
研究意义与展望
该研究强调了气候变暖对藻华加剧的放大作用，特别是在中高纬度湖泊中这一影响尤为显著。尽管该研究聚焦于大型湖泊，但小型湖泊也表现出类似的藻华趋势。这些发现不仅为理解全球藻华动态提供了重要科学依据，也对制定有效的治理策略具有重要意义。藻华的监测数据对于分析水体富营养化及其对生态系统、人类健康和社会经济的影响至关重要，有助于推动联合国可持续发展目标的实现。
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Algal blooms intensify in global large lakes over the past two decades. National Science Review. doi: org/10.1093/nsr/nwaf011
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