在更干燥的北极景观中，湖泊的年均二氧化碳排放更高且更具变动性

为什么北极湖泊对气候至关重要

北极的变暖速度快于地球其他地区，其土壤储存着大量冻结碳。这些碳有很大一部分最终会在到达大气之前经过湖泊。本研究提出了一个看似简单但影响深远的问题：较湿润的北极地区的湖泊是否比较干燥地区的湖泊释放更多二氧化碳（CO2），或者情况相反？通过整合来自阿拉斯加、加拿大、格陵兰、西伯利亚和斯堪的纳维亚地区超过200个湖泊的数据，作者揭示出一些最强烈且最难以预测的CO2排放实际上来自更干燥的北极景观，这挑战了长期以来关于水和碳在高纬度地区如何流动的假设。

湖泊分布及其湿润程度

研究人员首先将北极湖泊与一个简单的气候指标进行比对：夏季水量平衡，定义为降水量减去潜在蒸散发量。损失超过输入的区域被标记为“更干燥”，而有盈余的区域被标为“更湿润”。令人意外的是，近60%的北部冻土带被归入干燥类，这些干旱地带包含的湖泊数量约为湿润地区的2.7倍。研究团队还利用长期气候记录和高分辨率高程图表征了每个湖泊周围的地形——坡度是陡是缓、土壤中含碳量多少以及是否存在湿地等特征。

来自更干燥地区的更多CO2，以及更大的不可预测性

与直觉相反，尽管更湿润的地区有更多径流，按理应为湖泊提供更多碳并产生更多CO2，但数据呈现出相反的格局。超过80%的湖泊被观测为向大气净排放CO2，但位于干燥地区的湖泊平均排放量更高，并且湖与湖之间的变异性远大于湿润地区。数据集中全年最低和最高的CO2通量都来自这些干旱湖泊。当以流域面积为基准对排放进行尺度化时，干燥地区再次显现，其排放量比湿润地区高出一个数量级以上。这表明在干旱景观中，湖泊更像是碳被转换并释放的“热点”，而不是简单的碳传递通道。

水流路径如何决定碳的命运

为了解释这种对比，作者关注于水如何移动。在较湿润且常常地形较陡的地区，充足的降水与陡峭的坡度在土壤、河流与湖泊之间建立了强烈的连通性。冲刷下来的碳通常被小河快速输送，且在湖泊中的停留时间相对较短。在这种“管道式”设置中，水体不滞留，湖泊将大量输入碳向下游输出，而不是在原地大量释放。在相反的干燥、平坦地区，河流稀少或断续，许多湖泊几乎没有地表出水。到达这些湖泊的水可能停留较长时间，使得有机物在水体和沉积物中积累并缓慢分解，从而在较长时间尺度上释放CO2。这种“反应器式”行为既解释了更高的平均排放，也解释了不同湖泊之间显著的变化性。

湿地与隐匿的碳储存

湿地为此又增添了复杂性。研究中的大约40%的湖泊集水区含有湿地，湿地像海绵一样吸纳水和有机物。在较湿润的地区，排水入湖的湿地确实使湖泊排放的CO2高于无湿地的湖泊，但差距只有约两倍。然而在干燥地区，湿地的存在与排放量八倍的跃升相关联。像俄罗斯低地这样的平坦低洼的泥炭地可以储存大量的水和碳；当条件合适时，它们会向连通的湖泊泄漏富碳水体，推动高强度的CO2释放。在整个北极，干燥流域通常也具有更厚且富碳的土壤，提供了一个巨量但利用不均的物质库，能被降雨、融雪或永久冻土融化所动员。

在不断变化的北极展望未来

研究得出结论：随着北极水循环的增强——包括降水、蒸发和永久冻土稳定性的变化——湖泊CO2排放的变化将不仅取决于区域变得多湿，还取决于地形、土壤碳储量和湿地范围。由于干燥地区目前主导着北极景观并且承载了大量湖泊，它们高度可变的排放可能会强烈影响该区域的总体碳平衡并使未来行为更难预测。对于非专业读者来说，结论很明确：干旱景观中的北极湖泊并非寂静的死角，而是动态的反应器，储存的碳在这里可以高效转化为CO2。要在快速变化的北方建立准确的气候预报，就必须了解这些湖泊何时表现为强源、中等源，甚至临时汇。

引用: Hazuková, V., Alriksson, F., Gudasz, C. et al. Higher, but more variable, annual CO₂ emissions from lakes in drier Arctic landscapes. Commun Earth Environ 7, 238 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03275-8

关键词: 北极湖泊, 二氧化碳排放, 水文连通性, 永久冻土碳, 湿地