人为与气候因素共同调控气候变化下全球湖泊藻华的强度与时序

湖泊藻类为何关系到日常生活

在世界各地，湖泊表面正被藻类覆盖而呈现出愈发绿色的现象。这些藻华可能污染饮用水、关闭海滩、危害鱼类和野生动植物，甚至影响气候。本研究利用二十年的卫星影像来提出一个简单但紧迫的问题：这些藻华随时间如何变化，以及在世界不同地区驱动这些变化的因素是什么？

从太空审视数千个湖泊

研究人员分析了一颗NASA卫星传感器的每日观测数据，以追踪4085个每个面积大于20平方千米的大型湖泊上的浮游藻类。研究并非直接测量植物色素的精确量，而是估算每个湖面被致密浮藻覆盖的比例。随后他们用数学曲线描述这种覆盖率在全年内的升降，从而确定每个湖泊藻华季何时开始和结束。通过比较2003年至2022年的年份，他们构建了藻华强度与时序变化的全球图景。

几乎普遍的藻类增多，但时序变化不一

最明显的信号是多数湖泊的藻华变得更为强烈。大约七成湖泊在过去二十年间表面藻类覆盖率有所上升。许多最显著的增长发生在寒冷和温带地区，即便这些地区的绝对覆盖率仍低于某些温暖且高产的湖泊。相比之下，藻华的时序并不存在单一的全球模式：一些湖泊的藻华现在更早开始，另一些则更晚，而秋季藻华消退的日期也会因地区与气候带不同而出现延后或提前的情况。

人类压力与气候因素各自牵引、不尽相同

为理解这些模式的驱动因素，作者将藻华变化与六类广泛因子联系起来：气温、风速、降雨、人口密度、耕地面积和经济活动。他们发现，湖泊周边的人类压力，尤其是人口密集、农田扩张和经济增长，是藻华强度上升的主要推动力。这些压力与化肥导致的营养物径流关系密切，独立的氮与磷使用数据也支持这一点。相反，藻华何时开始与结束的时序更多由自然因素塑造，如变暖、风与降雨。在寒冷地区，气温升高与风力趋弱往往会导致春季藻华提前、秋季消退延后，从而延长藻华季；而在其他地区，不同程度的变暖和风力组合则可能推迟藻华开始或缩短藻华季。

湖泊未来可能的走向

研究团队使用基于历史数据训练的统计模型，预测在三种不同未来排放路径下到2100年藻华可能的变化。在中等排放路径下，热带湖泊预计藻华强度会快速增加，但时序变化相对温和。在寒冷气候区，尤其是欧洲与北美，结果显示显著对比：欧洲的湖泊倾向于藻华季更早开始且更晚结束，而北美的湖泊则倾向于更晚开始且更早结束。总体来看，许多湖泊似乎正朝着更长或更强烈的藻华季演进，但具体方式在不同地区差异显著。

这些变化为何对生态系统和人类重要

即便是年际之间藻华覆盖率的小幅增加也会累积，推动湖泊接近生态临界点，在那里水质、溶解氧水平和毒素风险可能突然发生变化。更长或更剧烈的藻华季有利于在温暖、静水且富营养的条件下繁盛的藻类，通常以牺牲支持鱼类和其他野生生物的更有营养物种为代价。这种变化会在食物网中产生连锁反应，改变湖泊碳的储存与释放方式，包括可能加剧变暖的气体排放。研究结论是：人类活动往往助长藻华总体增长，而气候变化则重塑其出现的时序。由于强度与时序在一定程度上是相互独立的，有效的管理需要因地制宜，既要控制营养物污染，也要为气候驱动的湖泊行为变化做好准备。

引用: Xue, K., Ma, R., Hu, M. et al. Anthropogenic and climatic factors regulate algal bloom intensity and timing in global lakes under climate change. Commun Earth Environ 7, 458 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03446-7

关键词: 藻华, 湖泊, 气候变化, 营养物污染, 卫星监测