近日，南方科技大學環境科學與工程學院馮煉教授團隊在 《國家科學評論》發表研究論文，利用逐日MODIS衛星觀測數據，對2003至2022年間全球1956個面積超過50平方公里的大型淡水湖泊進行了全面分析，揭示了藻華暴發的現狀與變化趨勢。

全球湖泊藻華的時空分布模式

在研究的全球1956個大型湖泊中，近半數湖泊發生過藻華（圖1）。藻華的地理分布存在顯著區域差異：歐洲湖泊的藻華最為嚴重，北美洲次之，中亞和東亞地區（尤其是長江下游流域）以及南美洲東南部、非洲東部和南部的湖泊也頻繁發生藻華。然而，整體上南半球湖泊的藻華頻率低于北半球。此外，面積小于1000平方公里的湖泊藻華頻率較高，而面積更大的湖泊藻華事件多集中在沿岸淺水區域。

圖1. 2003至 2022 年期間大型淡水湖泊藻華暴發的全球分布模式。圖中顏色表示有藻華暴發記錄湖泊（n = 962）的20年平均年暴發頻率，箱線圖展示全球及各大洲的統計分布特征。南美洲（SA），n = 117；非洲（AF），n = 88；歐洲（EU），n = 139；北美洲（NA），n = 279；亞洲（AS），n = 316；大洋洲（OC），n = 24。

藻華頻率的時空變化特征

在620個具有10年以上藻華暴發記錄的湖泊中，504個湖泊的藻華頻率呈現出上升趨勢。全球湖泊的年中值藻華暴發頻率在過去20年中以每年1.8%的速率顯著增加（圖2）。其中，亞熱帶地區的藻華頻率增長尤為顯著，51.9%的湖泊顯示出顯著增長趨勢，僅有11.1%的湖泊表現出下降趨勢。相比之下，熱帶地區藻華頻率的增長較為平緩（+1.4%/年）。

時間維度上，藻華暴發頻率的增長在2015年之后顯著加速。2016-2022年期間，湖泊藻華暴發頻率的中值相對增長率為+4.6%/年，是2003-2015年期間（+1.1%/年）的四倍。

圖2. 2003 至 2022 年間大型淡水湖泊藻華暴發的全球趨勢。(a) 具有10年以上藻華暴發記錄湖泊（n = 620）的暴發頻率變化趨勢。(b) 統計了四種不同變化趨勢的湖泊比例：顯著增加（Sig. Inc.）、非顯著增加（Inc.）、顯著減少（Sig. Dec.）及非顯著減少（Dec.）。(c) 全球藻華暴發頻率中位數的長期變化趨勢，并標注了線性斜率和 P 值。同時繪制了對應時間段的中位數氣溫，及其與藻華暴發頻率的相關性（R）。

氣候變暖對藻華加劇的關鍵作用

研究發現，受藻華影響的湖泊其年平均藻華頻率與氣溫波動密切相關，相關系數達0.43（P<0.05）。在44.8%的受影響湖泊中，氣溫對藻華頻率的影響比降水、風速等氣象參數以及營養濃度更為顯著。當氣溫超過20°C時，59.4%的藻華事件集中發生，這表明溫暖的氣候條件為藻類的生長和暴發提供了有利環境。
盡管氣象因素在藻華暴發中扮演重要角色，但營養物質的輸入同樣不可忽視。研究顯示，人類活動造成的氮輸入與藻華暴發頻率顯著相關，尤其是農田和牧場的排放。在部分湖泊中，由于營養物質輸入已經達到飽和狀態，其作用減弱；而在其他湖泊中，藻華暴發則是多種因素共同作用的復雜結果。

研究意義與展望

該研究強調了氣候變暖對藻華加劇的放大作用，特別是在中高緯度湖泊中這一影響尤為顯著。盡管該研究聚焦于大型湖泊，但小型湖泊也表現出類似的藻華趨勢。這些發現不僅為理解全球藻華動態提供了重要科學依據，也對制定有效的治理策略具有重要意義。藻華的監測數據對于分析水體富營養化及其對生態系統、人類健康和社會經濟的影響至關重要，有助于推動聯合國可持續發展目標的實現。

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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

來源: 《中國科學》雜志社