在全球变暖和极端高温日益频发的背景下，人们早已熟悉“热浪席卷陆地”的现象。然而，一个长期被忽视的问题是：湖泊也在经历热浪。同一时间、同一地区，湖水表面的升温与大气中的热浪是否同步，它们之间的差异究竟有多大？

    中国科学院南京地理与湖泊研究所全球变化湖沼学研究小组，联合南京大学、中国科学院工业人工智能研究所、英国班戈大学和丹麦奥胡斯大学等国内外科研机构，系统分析了2000–2022年间全球265个大中型湖泊的逐日水温与近地面气温数据，首次在全球尺度上对湖泊热浪与近地面大气热浪进行了同步、等尺度、同指标的系统比较。

    研究结果表明：湖泊热浪比大气热浪更强、更持久；湖泊经历热浪的持续天数更长、发生频率更高、累积热量更大，显示出湖泊正在承受比大气更严重的“热冲击”。

一、2000–2022年湖泊热浪与大气热浪趋势和差异

    研究小组综合利用卫星地表温度（LST）数据、ERA5-Land再分析资料、地面观测站点数据以及机器学习算法，重建了全球265个湖泊长达23年的逐日水温序列，并与2米高度的气温逐一对应。通过计算热浪频次、持续天数、重现期和累计热量等多项指标，系统刻画了湖泊与大气热浪的差异。

    全球平均来看，湖泊热浪每年发生约29.7 ± 0.2天，显著多于大气热浪的18.0 ± 0.3天；两者的发生趋势都在随年份不断上升。湖泊热浪的年均重现期仅为86.9 ± 1.6天，而大气热浪约为121.4 ± 2.3天，说明湖泊更易出现高温事件。

    此外，研究还设计了两个新的综合指标，即累计热浪指数（CHI）和气候带标准化热浪指数（CHIP），可同时反映“热浪强度、生态阈值与时间间隔”三方面特征。新指标进一步证实，湖泊热浪强度普遍高于大气热浪（CHI：湖泊14.9天·℃，大气12.7天·℃），揭示湖泊生态系统正面临更频繁、更持久的热暴露风险。

图1. 湖泊热浪和大气热浪的年平均热浪指标和差异的全球分布

二、湖-气耦合热浪事件的时序关系与空间分异

    值得注意的是，“耦合热浪（Coupled Heatwaves,CHWs）”，即大气热浪与湖泊热浪之间间隔在5天之内的事件，出现频次正显著增加。这类事件存在如下特征：

    · 耦合热浪的强度和持续时间都明显高于单一热浪；从2000年至2022年，其发生概率呈显著上升趋势。

    · 平均而言，大气热浪出现时间略早（0.3天），而湖泊热浪持续时间更久（0.9天）。通俗来说，热浪往往“从天而降”，但“留在湖中更久”。

    · 区域差异同样显著。在北美和东亚部分湖区，湖泊热浪甚至会早于或同步于大气热浪；而在南美、西非沿岸及南亚部分地区，则以大气热浪持续更久为主。这些差异与当地的辐射条件、风场特征以及湖泊形态密切相关。

    以上发现揭示了湖泊与大气之间复杂的“热浪耦合机制”，为理解气候变化下陆地—水体的热能传递提供了新的线索。

图2. 湖-气耦合热浪的特征、发生概率和空间分布

三、影响湖泊热浪与大气热浪差异的关键因素

    对大多数湖泊而言，平均气温上升是推动热浪增强的首要因素。随着全球变暖持续加剧，湖水对热量的“记忆效应”使得热浪更容易积累、延续。

    此外，风速变化也发挥了关键的“放大调制作用”。在265个湖泊中，有205个湖泊在热浪发生时出现风速下降，这意味着水体表面的热交换减弱，更容易形成持久的高温；与此同时，大气热浪期间的风速反而在部分地区略有上升。

    决定湖泊与大气热浪差异的首要因素是地理位置（经纬度），其次才是湖泊面积、平均深度及周边植被覆盖等湖区特征，即不同气候带与湖泊类型，共同塑造了湖泊热浪的独特响应格局。

图3. 气象因素对热浪前后热浪差异和风速差异的贡献

四、未来情景下湖泊与大气热浪演变的趋同与风险排序

    无论在哪种排放路径下，未来的热浪都会更频繁、更持久。在“固定基线”假设下，湖泊与大气热浪之间的差距可能逐渐缩小，主要原因是大气升温速度较湖泊更快，这种情况在中高排放情景（SSP3-7.0和SSP5-8.5）下尤为显著。

    然而，当采用更符合生态适应性的“滑动基线”时，到2100年之前，湖泊热浪在多数地区仍处于更高风险端，其对水生生态系统的威胁略高于陆地生态系统。

    即便在未来减排情景下，湖泊依然是全球变暖中更敏感、更脆弱的“温度放大器”，提醒我们在气候适应与生态保护中，应给予湖泊生态系统更多关注。

图4. 未来排放情景下热浪指标的年度趋势

    相关论文以Lakes are experiencing more severe heatwaves than the atmosphere为题，近期发表在Nature旗下期刊Communications Earth & Environment。论文第一作者为硕士生杨逸帆，通讯作者为邓建明副研究员，核心作者包括秦伯强研究员、张运林研究员、施坤研究员等。研究得到国家自然科学基金、“十四五”国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费等项目资助。

    论文信息：Yifan Yang,Jianming Deng,R.I. Woolway,Erik Jeppesen,Kun Shi,Boqiang Qin,Yingcheng Lu,Yunlin Zhang & Zheng Tang. Lakes are experiencing more severe heatwaves than the atmosphere. Communications Earth & Environment 6,959 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02907-9