近日，絲路環境專項項目六“東南亞國家氣候與水資源變化”課題劉俊國團隊在Nature Communications發表題為“Mapping global lake dynamics reveals the emerging roles of small lakes”的論文。該研究構建了全新的全球湖泊數據集GLAKES（全球湖泊水體范圍），探討過去近40年全球湖泊面積長時序時空動態變化，并揭示了小湖的重要貢獻。

湖泊在全球水文和生物地球化學循環中扮演著重要角色，同時也擁有重要的生態功能。然而受氣候變化和人類活動的影響，湖泊在全球范圍內發生了快速變化，嚴重威脅了其生態功能與價值。清晰了解湖泊面積的時空動態過程是評估湖泊生態環境變化及其影響的基礎。

研究團隊利用全球水體發生頻率數據集（GSWO）以及深度學習語義分割模型（U-Net），構建出了一套全新的全球湖泊邊界數據集GLAKES。GLAKES數據集包含了全球340萬個水體范圍≥0.03km2的湖泊（1984-2019年間的最大范圍），而其中數量占比49.8%及面積占比23.6%的湖泊位于北緯60°以北。與其它同類型數據集相比，該數據集同時具有覆蓋范圍廣（60°S-80°N）、空間分辨率高（~30m）、能反映長期變化趨勢（近40年）、時空一致性強（由相同的步驟生成而非不同區域數據集拼接而成）、總體精度高（總體精度>98.7%，交并比>88.7%）、對于小湖的突出刻畫（最小面積可達0.03km2）等特點。

研究首次追溯了近40年3個時間段（1984-1999,2000-2009, 2010-2019）的全球湖泊面積變化過程，并探究了氣候變化以及人類活動的影響。從第一時段（1984-1999）到第三時段（2010-2019），全球除南極洲以外的六大洲湖泊面積均呈現凈增加趨勢，總增加面積為46278km2；其中第二到第三時段（2010-2019）增加的面積僅有第一到第二時段的16.3%。從全球尺度上看，研究明確了由人類控制的水庫調蓄（56%）而非由氣候變化導致的冰川凍土融化是造成全球湖泊面積擴張的主要因素。

研究進一步揭示了在全球以及區域尺度上，小湖（面積<0.1 km2）在湖泊面積以及碳排放的長期變化中的重要貢獻。小湖以僅15%的面積占有量，貢獻了46.2%的面積凈增加量，并主導了一半湖泊區域的面積變化。同時，小湖占據了全球湖泊25%的CO2排放以及37%的CH4排放，并貢獻了45%的CO2以及59%的CH4的凈排放增加量。

圖1 GLAKES全球湖泊數量及面積分布

圖2 1984-2019年3個時段全球湖泊面積變化時空格局

圖3 小湖在全球湖泊面積變化中的重要性

該成果得到了中國科學院A類戰略性先導科技專項等的大力支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33239-3