全球连续突发干旱的动态发展：基于事件时空视角的研究

本研究针对内陆水体二氧化碳分压(pCO2)时空异质性导致的碳通量估算不确定性问题，通过对中国东北6个湖泊水库2018-2024年冰封期50次采样分析，揭示了不同水深水体pCO2季节变化规律及驱动机制。研究发现峡谷型水库存在显著的碳源汇转换现象（春秋季pCO2差达1105 μatm），而浅水湖泊则全年维持碳汇功能。该成果为温带水体碳循环研究提供了重要数据支撑，对改进碳通量采样方案具有指导意义。

　　

在全球气候变化背景下，内陆水体作为"碳循环热点区域"的角色日益凸显。虽然这些水域仅占地球表面的小部分，却承担着每年约1.9 Pg碳的转运任务，其中近半最终汇入海洋。然而，水体二氧化碳分压(pCO₂)的剧烈波动给碳通量估算带来了巨大挑战——现有研究表明，仅依赖春秋季数据会高估年排放量，而采用夏秋数据则会导致低估。更复杂的是，中等富营养化状态可能抑制碳排放，而水库在冷季可能从碳汇逆转为显著碳源。这些认知空白严重制约着全球碳收支评估的准确性。

针对这一科学难题，中国科学院东北地理与农业生态研究所的研究团队开展了一项历时6年的系统研究。他们选取中国东北温带地区具有代表性的6个水体（包括深水峡谷水库和浅水湖泊），在2018-2024年冰封期进行了38次离散采样和5次定点连续观测，测量了表层水pCO₂及相关水质参数，首次揭示了该区域水体碳循环的精细时空格局。相关成果发表在《Journal of Hydro-environment Research》上。

研究采用离散采样与定点连续监测相结合的策略，通过顶空平衡法测定pCO₂，结合水化学多参数分析仪获取水温、溶解氧等指标。特别设计了涵盖热分层形成期（5-9月）和混合期（9-11月）的采样方案，并在9月水库转折期实施24小时连续观测，捕捉昼夜动态。所有数据均通过Pearson相关分析和主成分分析处理，以解析环境因子与pCO₂的关联规律。

季节性变化特征
数据显示峡谷水库呈现"双面人格"：春夏季平均pCO₂仅211 μatm（低于大气421 μatm），表现为净碳汇（平均通量-5.9 mmol/m²/d）；而秋季pCO₂骤增至1316 μatm，转化为强碳源（42.8 mmol/m²/d）。这种剧烈波动与热分层瓦解导致的深层富CO₂水体上涌密切相关。相比之下，浅水湖泊则保持稳定碳汇功能（年均通量-8.76±3.74 mmol/m²/d），这与其较高的营养盐水平促进光合作用有关。

昼夜动态规律
定点观测揭示pCO₂存在显著日变化，9月水库日变幅高达1350 μatm。这种波动主要受光合作用驱动——正午前后光合活性最强导致pCO₂低谷，而夜间呼吸作用占主导则形成峰值。值得注意的是，仅采用白天数据会低估日通量9-25%，这对传统采样方法提出了挑战。

环境驱动机制
相关分析表明：水库pCO₂季节差异与水温垂直梯度（R=0.82）、叶绿素a（R=-0.76）显著相关，证实热分层是主要调控因子；而浅水湖pCO₂则与总磷（R=-0.68）关联更强，说明营养条件通过增强初级生产促进CO₂吸收。

这项研究首次系统刻画了温带水体pCO₂的时空异质性图谱，为改进碳通量估算提供了关键科学依据。研究人员建议未来采样应覆盖分层期和混合期，并在10:00-12:00进行测量以提高数据可比性。这些发现不仅深化了对湖泊-大气界面碳交换机制的理解，也为全球碳循环模型的参数优化提供了区域案例。特别值得注意的是，研究揭示的水库"碳源汇转换"特性，对水电工程的碳足迹评估具有重要启示——单纯以特定季节数据外推年度排放可能导致严重偏差。该成果为制定更科学的水体温室气体监测规范奠定了理论基础。