南方科技大学构建全新的全球湖泊数据集并揭示小湖的重要性
近日，南方科技大学冯炼团队利用全球水体频率数据集（GSWO）以及深度学习语义分割模型（U-Net），构建出了一套全新的全球湖泊边界数据集GLAKES。相关研究成果以“Mapping global lake dynamics reveals the emerging roles of small lakes”为题，在线发表在Nature Communications。南方科技大学环境科学与工程学院博士生皮雪晖、硕士生罗秋琪为论文共同第一作者，副教授冯炼为唯一通信作者。该成果得到了国家自然科学基金、中国科学院A类战略性先导科技专项等的大力支持。
湖泊在全球水文和生物地球化学循环中扮演着重要角色，同时也拥有重要的生态功能。然而受气候变化和人类活动的影响，湖泊在全球范围内发生了快速变化，严重威胁了其生态功能与价值。清晰了解湖泊面积的时空动态过程是评估湖泊生态环境变化及其影响的基础。GLAKES数据集包含了全球340万个水体范围≥0.03 km2的湖泊（1984-2019年间的最大范围），而其中数量占比49.8%及面积占比23.6%的湖泊位于60°N以北。与其它同类型数据集相比，该数据集同时具有覆盖范围广（60°S~80°N）、空间分辨率高（约30 m）、能反映长期变化趋势（近40年）、时空一致性强（由相同的步骤生成而非不同区域数据集拼接而成）、总体精度高（总体精度>98.7%，交并比>88.7%）、对于小湖的突出刻画（最小面积可达0.03 km2）等特点
研究首次追溯了近40年3个时间段（1984-1999年、2000-2009年和2010-2019年）的全球湖泊面积变化过程，并探究了气候变化以及人类活动的影响。从第1时段（1984-1999年）到第3时段（2010-2019年），全球除南极洲以外的6大洲湖泊面积均呈现净增加趋势，总增加面积为46278 km2；其中第2~3时段（2010-2019年）增加的面积仅有第1~2时段的16.3%。从全球尺度上看，研究明确了由人类控制的水库调蓄（56%）而非由气候变化导致的冰川冻土融化是造成全球湖泊面积扩张的主要因素。
图2 1984-2019年3个时段全球湖泊面积变化时空格局
研究进一步揭示了在全球以及区域尺度上，小湖（面积<0.1 km2）在湖泊面积以及碳排放的长期变化中的重要贡献。小湖以仅15%的面积占有量，贡献了46.2%的面积净增加量，并主导了一半湖泊区域的面积变化。同时，小湖占据了全球湖泊25%的CO2排放以及37%的CH4排放，并贡献了45%的CO2以及59%的CH4的净排放增加量。
图3 小湖在全球湖泊面积变化中的重要性
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33239-3
https://doi.org/10.5281/zenodo.7016548
本文来源：湖泊科学
