全球變暖背景下，湖泊和水庫的溶解氧含量正逐漸下降。當(dāng)水體中溶解氧濃度低于2 mg/L時(shí)會(huì)發(fā)生缺氧事件，湖庫水體缺氧問題已成為當(dāng)前全球性生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)之一。湖庫重度缺氧不僅惡化水質(zhì)，還會(huì)威脅水生生物多樣性，進(jìn)而嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。亞熱帶季風(fēng)區(qū)水庫的水溫和水位波動(dòng)幅度較大，使得這些水庫的缺氧現(xiàn)象更易受到氣候變化的影響。然而，亞熱帶深水水庫缺氧區(qū)對氣候變化的響應(yīng)規(guī)律尚不明確；由于長期連續(xù)觀測數(shù)據(jù)缺乏和系統(tǒng)定量研究不足，人們對這些水庫缺氧事件開始和結(jié)束的時(shí)間知之甚少。

圍繞氣候變化背景下水庫缺氧問題，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所水生態(tài)健康研究組（楊軍團(tuán)隊(duì)）在福建水庫建立了長期定位觀測研究站，選擇汀溪水庫進(jìn)行連續(xù)五年的水體剖面監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，研究氣候變化和水位降低對亞熱帶單次混合型深水水庫底層水體缺氧區(qū)的影響?；?0天一次觀測頻率，分析了2015至2020年間的氣象要素、水位、熱分層、氧分層、營養(yǎng)鹽，以及浮游藻類之間的關(guān)系。結(jié)果表明，干旱等氣候事件引發(fā)的水位下降顯著提前了水庫熱分層的開始時(shí)間，并且加劇了熱分層，從而使底層水體缺氧區(qū)提前形成。

研究發(fā)現(xiàn)，豐水年的水庫水位較高，缺氧區(qū)的形成大約在當(dāng)年的第131至149天。然而，在枯水年（如2015年和2018年），缺氧區(qū)的形成時(shí)間提前到第98至99天，提早了約40天。值得注意的是，枯水年的水庫水位下降不僅增加了熱分層的強(qiáng)度，還阻礙了氧氣的垂直混合，加劇了底層水體缺氧現(xiàn)象。在氣候變暖和降水減少的雙重影響下，水庫水位下降和底層缺氧的發(fā)生可導(dǎo)致沉積物營養(yǎng)鹽的內(nèi)源性釋放增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)藍(lán)藻等浮游藻類的快速繁殖，最終將提高藍(lán)藻水華的暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

研究揭示了氣候驅(qū)動(dòng)的水位變化對亞熱帶季風(fēng)區(qū)水庫缺氧事件的影響，發(fā)現(xiàn)枯水年低水位期水庫底層缺氧區(qū)提早形成的規(guī)律，加深了我們對氣候變化背景下水庫生態(tài)系統(tǒng)演變過程的理解和認(rèn)知，有助于提高人類社會(huì)應(yīng)對和適應(yīng)氣候變化的能力。研究結(jié)果不僅填補(bǔ)了全球氣候變化下亞熱帶水庫缺氧發(fā)生時(shí)間研究的空白，還為制定更加精準(zhǔn)的水庫水質(zhì)管理和早期生態(tài)干預(yù)提供了科學(xué)依據(jù)。

亞熱帶季風(fēng)區(qū)水庫缺氧事件示意圖

研究結(jié)果以Climate-driven decline in water level causes earlier onset of hypoxia in a subtropical reservoir為題，發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的國際期刊Water Research, 2024, 267: 122445。博士生陳輝煌和羅安琪為共同第一作者，楊軍研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、福建省科技廳對外合作項(xiàng)目等的資助。

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