气候变化下全球湖泊缺氧预计将加剧

湖泊氧气减少为何与我们息息相关

湖泊提供饮用水、食物、娱乐和野生动物栖息地，然而支撑这些服务的深层水体正在悄然失去氧气。该研究探讨了本世纪余下时间里气候变化可能如何加速全球各地湖泊的缺氧，使鱼类和其他生物更难以生存，并增加维持水质安全的难度。

更暖的气候如何改变宁静的湖底

随着气温上升，湖泊往往形成更强且持续时间更长的分层，上层为温暖水体，下层为较冷水体。一旦夏季形成分层，深层水就与空气失去直接接触。同时，温暖条件下有光层的植物和藻类生长更为旺盛，死亡后下沉，细菌在黑暗的深处分解它们并消耗氧气。由于温暖的水本来就溶解更少的氧气，气候变暖既降低了初始的含氧水平，又延长了氧气被消耗的时间。

对73个各异湖泊的全球性观察

作者将三种详细的湖泊模型与五个全球气候模式的未来气候情景相结合，研究了分布在全球的73个湖泊。这些湖泊从浅而富营养的水体到深而清澈的高山湖泊不等，涵盖从热带到极地的气候带。对每个湖泊，团队模拟了在2015年至2099年间若干温室气体路径下水温和季节性分层如何变化，从低变暖情景到极端高变暖情景。随后他们使用经实测数据调整的简单氧气消耗模型，估算深层水的氧气被消耗的速度以及达到危险低氧或无氧状态所需的时间。

更频繁且更持久的深层无氧区

在几乎所有湖泊和情景中，深层水温上升、初始含氧量下降、夏季分层期延长。在高变暖路径下，富营养湖泊的深层水温上升最快，这些系统中氧气消耗率上升最为明显。在最坏情况下，从分层开始到出现无氧状况的时间缩短了约一个月，而整个夏季中无氧状态所占的比例增加，尤其是在高产湖泊。到本世纪末，大多数富营养湖泊预计在分层季节的大部分时间里深层将处于无氧状态，许多曾被认为具有韧性的清澈湖泊也会趋向有害的低氧状况。

看似健康的湖泊也存在隐藏风险

结果表明，低营养、清澈的湖泊并非自动安全。在一些较冷且较深的湖泊中，较高的起始含氧量和较短的夏季使深层水仍可维持适居条件。但在其他湖泊，尤其是在气候已较温暖的地区，深层水温上升会加速氧气流失，即使营养水平较为适中。研究还发现，即使营养状况相似的湖泊之间也存在很大差异，这源于深度、形状、区域气候和分层强度等方面的差别。较小或较浅的湖泊，以及位于较温暖区域的湖泊，尤为脆弱，因为它们储存的氧气较少且深层升温更快。

这对水资源、鱼类与管理意味着什么

湖底更剧烈且持续的缺氧会带来许多连锁影响。它会压缩耐冷鱼类的栖息地，使沉积物释放出营养物质和金属回到水体中，促进更多藻类生长，并增加湖泊的温室气体排放。作者得出结论，即便像深层曝气这样的工程手段能帮助某些高价值湖泊，最切实可行的广泛防御措施仍然是减少来自农田、城市和污水的营养污染。削减营养负荷可以将湖泊维持在较低的生产力状态，在一个变暖的世界中减缓氧气耗尽，并在气候变化持续的同时帮助保护饮用水和水生生物。

引用: Nkwalale, L.G.T., Rinke, K., Feldbauer, J. et al. Global lake anoxia is projected to intensify under climate change. Commun. Sustain. 1, 86 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00093-z

关键词: 湖泊含氧量, 气候变化, 水质, 富营养化, 水生生态系统