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国际原子能机构同位素研究揭示了气候变化对全球湖泊影响

2021-12-17 14:04     来源:IAEA     同位素分析国际原子能机构
气候变化影响着世界各地的湖泊,包括人工湖,如捷克共和国的利普诺湖(如图)。最近的一项同位素分析显示,许多湖泊无法补偿蒸发。(图片: Y. Vystavna/IAEA)


在全球海平面上升的同时,世界各地的湖泊年复一年地在缩小。上周发表在《自然通讯》上的国际原子能机构的一项最新研究显示,许多湖泊无法弥补因蒸发而损失的水,并面临着随着时间推移而消失的风险。

该研究的第一作者、国际原子能机构同位素水文学家 Yuliya Vystavna 说:“全球变暖是对湖泊水预算和质量的主要威胁,因为温度升高会加强蒸发。” 鉴于塑造湖泊历史和生命的一系列变量,量化气候变化对全球湖泊的影响程度是一项复杂的任务,而利用核科学可以简化这一任务。

湖泊占全球未冻结地表淡水资源的大部分,是社会和经济活动以及生态系统不可或缺的一部分。在了解气候变化对湖泊的影响时,同位素水文学是评估的重要工具。湖泊参数各不相同——从大小、深度和周围土地利用到湖泊如何自然产生或人工创造——这使得在全球范围内客观地比较湖泊成为一项挑战。然而,“同位素整合了所有这些参数。同位素揭示了湖泊的历史并提供了变化的记录,作为水文历史的代表。”Vystavna 说。

蒸发造成的水分流失


国际原子能机构最近的一项研究分析了全世界1000多个湖泊的稳定同位素组成,以评估气候变化对湖泊的影响。(图片: 自然通讯)


同位素分析显示,世界各地湖泊中约五分之一的流入水量因蒸发而流失,地球上约 10% 的湖泊出现极端蒸发损失——占总流入量的 40% 以上。“湖泊通过流入来维持蒸发损失,但如果一个湖泊失去了超过 20% 的流入量,它就有干涸的风险,”Vystavna 说。“我们使用了基于同位素的水平衡模型,并估计了湖泊对蒸发的敏感性,以确定世界上哪些湖泊可能因为无法补偿蒸发损失而消失。”

该团队从数据库中收集信息,包括全球河流同位素网络,其中包括河流和湖泊的数据。总的来说,使用国际原子能机构开发的人工智能方法分析了来自91个国家的1257个湖泊的稳定同位素组成。Vystavna说:"我们使用人工智能来确定哪些是主要的蒸发驱动因素。根据气候类型--热带、干旱、温带、大陆或寒冷--蒸发受到不同因素的驱动。”

无论气候类型如何,降水量、风速、相对湿度和太阳辐射都会影响湖泊的同位素组成和湖泊的蒸发。该研究表明,需要考虑气候和景观变量以及湖泊大小的组合,以预测湖泊蒸发过程。

世界气象组织 (WMO) 水与冰冻圈协调主任约翰内斯·卡尔曼 (Johannes Cullmann) 表示:“了解未来水资源的可用性是复原力、可持续发展与和平的关键。” “由 IAEA 牵头的科学同位素水文研究对于支持 WMO 开发实用的水评估和预测系统是不可或缺的。

稳定同位素监测的方法简单而实惠,为建立全球湖泊同位素数据网络创造了潜力。"如果有一个专门收集和汇编湖泊同位素信息的网络,就可以提供明确的数据,并且可以比较和观察气候的变化,"Vystavna说。

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