吴挺峰研究员在《Water Resources Research》发表研究成果

湖冰不仅是寒冷地区湖泊冬季最显著的自然特征之一，更是连接气候系统、水文过程与生态功能的关键纽带。在全球变暖背景下，湖冰持续减薄、封冻期显著缩短，不仅反映了气候系统的剧烈变化，也对区域水资源安全、生物多样性维持及人类社会活动带来深远挑战。正因如此，湖冰被广泛视为气候变化的敏感指示器，其动态演变研究对于理解地球系统响应机制、制定适应性管理策略具有重要意义，也成为当前全球变化研究的热点议题之一。

尽管气候变暖导致全球湖泊冰覆盖减少的总体趋势已得到广泛证实，但针对湖泊面积持续萎缩或扩张背景下湖冰物候长期演变特征的研究仍相对薄弱，尤其缺乏对多因子协同驱动机制的定量解析。

为此，本研究构建了一个适用于浅水湖泊的三维水动力–湖冰耦合数值模型（FVCOM-CICE），结合长达六十余年的气象水文观测数据与系列数值实验，对我国典型萎缩型内陆湖泊——岱海的湖冰物候长期变化趋势及其驱动机制开展了系统性定量分析。结果表明：1960至2022年间，在人类活动加剧与蒸发增强的双重胁迫下，岱海水面面积以年均−2.18 km²的速度加速萎缩；与此同时，湖泊年均冰厚呈显著减薄趋势，速率达−0.39 cm/年。

进一步归因分析揭示，这一冰层减薄趋势主要受三大过程共同影响：大气变暖（气温上升2.5 ℃）、湖水盐度大幅升高（增幅达451.3%），以及湖泊萎缩引发的形态变化（平均水深减少12米，湖表面积缩减72.9%）。数值模型实验表明，上述过程的代表性因子——气温、盐度和平均水深——与关键冰情指标（初冰日、融冰日和封冻期长度）均呈显著相关；其对冰厚减薄的相对贡献率分别为36.1%、18.9%和−15.2%，风速贡献率为3.5%。值得注意的是，湖泊萎缩对湖冰变化具有双重作用：一方面，盐度升高通过降低冰点温度加速了冰层消融；另一方面，水深变浅增强了水体热容量的季节敏感性，在一定程度上延缓了冰厚减薄速率。

此外，基于三维水动力–湖冰模型的未来情景模拟预测，随着湖泊持续萎缩，盐度效应将非线性增强，并逐渐成为主导岱海湖冰物候演变的关键因子。在当前全球变暖趋势下，预计到2031年，湖冰减薄速率将进一步加快。

本研究强调，传统以气候单一驱动为核心的湖冰模型若忽略盐度变化与湖泊形态演变，可能显著低估或高估湖冰动态响应。因此，亟需发展融合水文、地貌与水质多维要素的综合评估框架，以更准确地预测萎缩或扩张型湖泊在气候变化下的冰情演变。

本研究由我院吴挺峰研究员、张奇教授联合南京大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所及澳大利亚阿德莱德大学的科研团队共同完成，论文第一作者为吴挺峰研究员（WUTINGFENG@hhu.edu.cn）。

论文链接：Wu, T., Huang, A., Zhang, Q., Brookes, J., Yan, W., Qin, B., … & Hu, X. (2025). Long‐term lake ice evolution in a large endorheic lake undergoing accelerated shrinkage in a semiarid region of China. Water Resources Research, 61(12), https://doi.org/10.1029/2024WR038954