揭示近20年青藏高原水体的碳源汇特征

中科院地理资源所流域地理与生态水文团队在《Science Bulletin》

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　　定量核算青藏高原湖泊CO2交换通量

　　阐明青藏高原湖泊近二十年碳源汇特征

　　揭示青藏高原水体碳交换过程驱动机制

　　1.研究背景

　　中国一半湖泊都位于青藏高原，主要分布在海拔4000米以上。随着人类活动和气候变化日益加剧，围绕青藏高原湖泊碳源汇之争悬而未决。本研究通过现场监测和数据整合，探讨了近二十年青藏高原水体碳交换过程和特征，为准确评估生态系统碳库提供重要数据支持，并为如何应对全球气候变化提供科学依据。

　　（图1.QTP水体CO2交换通量样点的时间和空间分布。湖泊：n=106；河流：n=18；水库：n=3）

　　2.主要结论

　　（1） 阐明青藏高原湖泊CO2交换通量及碳源汇特征

　　湖泊CO2交换通量表现出显著的时间差异，即2000年代和2010年代的交换通量显著高于2020年代。青藏高原湖泊CO2年排放量从2000年代的1.60 Tg C a-1增加到2010年代的6.87 Tg C a-1，然后在2020年代下降到1.16 Tg C a-1。西部和南部区域的湖泊CO2交换通量较高，东部和北部地区则较低（图2）。然而，当结冰期包含在年度碳预算估算中时，青藏高原湖泊通常充当碳汇。因此，青藏高原湖泊正逐渐向碳汇演变，一些小型淡水湖泊以及部分中低海拔的咸水湖具有固碳功能（图3）。由于碳交换通量估算的高度不确定性，青藏高原湖泊的碳汇容量可能被低估。

　　（图2.青藏高原湖泊CO2交换通量空间分布特征a.CO2交换通量速率;b.年总CO2交换量）

　　（图3.青藏高原湖泊沿纬度、海拔、面积梯度下的CO2交换通量a.海拔梯度-咸水湖;b.海拔梯度-淡水湖;c.面积梯度-咸水湖;d.面积梯度-淡水湖）

　　（2） 揭示青藏高原水体碳交换过程的驱动机制

　　自1980年代以来，青藏高原经历了广泛的气候变化，主要包括气温升高和湿度增加、太阳变暗和风速降低。气温升高将继续对青藏高原产生显著影响，加速水体生物物理化学过程，促进水-气界面的碳交换。然而，全球变暖也会延长无冰期和融雪期，增加青藏高原湖泊的数量和面积，降低湖泊盐度水平，促进浮游植物生长，最终增加湖泊CO2吸收。然而，逐渐融化的湖冰和冻土也会释放碳到水体中。太阳变暗导致水体自养生物光合作用减少，CO2吸收减少。风速降低导致气体扩散速度变慢，温室气体排放降低。总之，全球气候变化正在共同改变青藏高原湖泊，使其从一个大的碳源变成一个碳汇。

　　（图4.湖泊碳交换过程和碳源汇特征的影响因素）

　　3.论文信息

　　该研究成果以“Determining whether carbon sinks or sources the Qinghai–Tibet Plateau waterbodies behaved over the past 20 years”为题，于2022年发表在国际顶级期刊《Science Bulletin》（IF=20.577），特别研究助理贾珺杰为本文第一作者，高扬研究员为本文通讯作者，于贵瑞院士和汪亚峰研究员为本文共同作者。该研究得到国家自然科学基金和基础科学中心的资助。