湖泊，是陆地水圈的重要组成部分，也是维持区域乃至全球生态平衡的水资源重要载体。在垂直方向上，湖泊的热力结构，一般划分为混合层、温跃层和均温层。这种热分层结构直接影响溶解氧垂直分布、营养盐内源释放，以及浮游生物迁移过程，是湖泊物理、化学及生物要素耦合作用的核心调控机制。然而，全球湖泊热结构变化缺乏系统观测，其长期变化趋势与主要驱动机制尚不明晰。目前，针对温跃层结构属性的演变规律，亟待开展全面深入的评估研究。针对上述问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所研究团队，系统收集了全球六大洲，464个湖泊，超13000条夏季水温剖面数据。研究发现，过去四十年间，全球湖泊混合层深度平均减少了13%，相当于每十年下降约0.3米，且同期温跃层厚度平均增加了10%，每十年增厚约0.2米。这一变化反映出湖泊热分层强度显著增强，垂向水交换能力减弱。研究显示，混合层变浅会限制氧气向深水区输送，导致底层水体溶解氧下降，继而形成缺氧，甚至厌氧环境，威胁鱼类和底栖生物生存。同时，混合层变浅有助于蓝藻等浮游植物聚集与增殖，增加有害藻华发生风险，对饮用水安全构成潜在威胁。此外，热分层结构改变还可能引起生态系统功能紊乱，如鱼类适生区压缩、浮游动物垂直迁移受限等，对整体生物多样性产生影响。研究人员通过分析发现，上述湖泊热结构变化，主要受气候变暖、水体透明度下降，以及辐射平衡改变驱动。具体而言，气温上升及向下长波辐射增强，导致湖泊表层吸收更多热量，加剧表层水温升高。同时，水体透明度降低，下行光合有效辐射衰减增加，强化了表层加热效应。此外，风速下降减弱了湖泊的垂向混合，继而增强了湖泊热力分层。未来情景预估结果显示，至本世纪末，在不同共享社会经济路径（SSP）下，湖泊混合层深度将减小6%至10%，温跃层厚度增加2%至23%。研究进一步指出，在低碳排放情景（如SSP1-2.6）下，混合层浅化趋势将显著减缓。此外，通过提升水体透明度、减少泥沙及污染物输入等措施，一定程度上可缓解湖泊热分层的加剧过程。该研究在全球尺度上，系统揭示了湖泊混合层长期变化规律，填补了全球变化背景下，湖泊物理结构响应研究中的关键空白。这一成果阐明了气候变暖与水体透明度变化，对湖泊热分层结构的驱动作用，为预测未来湖泊生态系统的稳定性演变提供了科学依据。近期，相关研究成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。论文链接全球湖泊混合层深度（a，c）和温跃层厚度（b，d）长期变化趋势湖泊混合层深度和温跃层厚度变化驱动力分析未来不同气候和透明度情景对应的上混合层和温跃层厚度变化趋势。（a，c）为固定透明度情景模拟；（b，d）为变化透明度情景模拟。