近日，南方科技大學環境科學與工程學院副教授馮煉團隊在Nature Communications發表題為“Mapping global lake dynamics reveals the emerging roles of small lakes”的論文。該研究建構了全新的全球湖泊資料集GLAKES（全球湖泊水體範圍），探讨過去近40年全球湖泊面積長時序時空動态變化，并揭示了小湖的重要貢獻。
湖泊在全球水文和生物地球化學循環中扮演着重要角色，同時也擁有重要的生态功能。然而受氣候變化和人類活動的影響，湖泊在全球範圍内發生了快速變化，嚴重威脅了其生态功能與價值。清晰了解湖泊面積的時空動态過程是評估湖泊生态環境變化及其影響的基礎。
研究團隊利用全球水體發生頻率資料集（GSWO）以及深度學習語義分割模型（U-Net），建構出了一套全新的全球湖泊邊界資料集GLAKES。GLAKES資料集包含了全球340萬個水體範圍≥0.03km2的湖泊（1984-2019年間的最大範圍），而其中數量占比49.8%及面積占比23.6%的湖泊位于北緯60°以北。與其它同類型資料集相比，該資料集同時具有覆寫範圍廣（60°S-80°N）、空間分辨率高（~30m）、能反映長期變化趨勢（近40年）、時空一緻性強（由相同的步驟生成而非不同區域資料集拼接而成）、總體精度高（總體精度>98.7%，交并比>88.7%）、對于小湖的突出刻畫（最小面積可達0.03km2）等特點。
圖1全球湖泊數量及面積分布
研究首次追溯了近40年3個時間段（1984-1999,2000-2009, 2010-2019）的全球湖泊面積變化過程，并探究了氣候變化以及人類活動的影響。從第一時段（1984-1999）到第三時段（2010-2019），全球除南極洲以外的六大洲湖泊面積均呈現淨增加趨勢，總增加面積為46278km2；其中第二到第三時段（2010-2019）增加的面積僅有第一到第二時段的16.3%。從全球尺度上看，研究明确了由人類控制的水庫調蓄（56%）而非由氣候變化導緻的冰川凍土融化是造成全球湖泊面積擴張的主要因素。
圖2 1984-2019三個時段全球湖泊面積變化時空格局
研究進一步揭示了在全球以及區域尺度上，小湖（面積<0.1 km2）在湖泊面積以及碳排放的長期變化中的重要貢獻。小湖以僅15%的面積占有量，貢獻了46.2%的面積淨增加量，并主導了一半湖泊區域的面積變化。同時，小湖占據了全球湖泊25%的CO2排放以及37%的CH4排放，并貢獻了45%的CO2以及59%的CH4的淨排放增加量。
圖3 小湖在全球湖泊面積變化中的重要性
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