近日，中国科学院青藏高原研究所联合德国布伦瑞克工业大学、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、云南师范大学等单位，在国际著名学术期刊上发表研究成果“Forced changes in a Tibetan lake ecosystem over the past millennium”。该研究基于西藏纳木错湖泊沉积记录，结合地球系统模式模拟，揭示过去千年自然和人为强迫通过温度和降水两条路径驱动青藏高原湖泊生态系统长期演化的机制，并表明近现代以来人为气候强迫已对高原气候与湖泊生态产生深刻影响。
青藏高原作为地球“第三极”，对全球气候变化高度敏感。近几十年来，高原气候持续暖湿化，伴随快速的冰冻圈退缩、内流湖泊扩张及生态结构重组，区域水文与生态格局正在发生重大调整。轨道变化、火山活动及太阳辐射等自然强迫，以及温室气体和气溶胶等人为强迫，可通过调节全球能量收支与半球间能量差异，进一步影响区域温度与降水格局。然而，这些外强迫如何通过大尺度气候机制驱动高海拔湖泊生态长期变化仍不明晰。
纳木错（约4720米）位于南亚季风北缘，受季风降水与西南部冰川融水双重补给。对温度驱动的冰冻圈变化（如冰封期缩短、冰川融水增加）和ITCZ调控的季风降水变化高度敏感。本研究基于湖泊沉积岩芯，利用高分辨率钛（Ti）等多元素XRF扫描及矿物分析重建过去千年水文气候变化。并结合硅藻群落与生物指标重建生态演化过程。结果表明，中世纪暖期存在两次显著干旱事件，小冰期整体表现为季风降水持续减弱；而现代暖期中，20世纪中期是过去千年最强干旱阶段，并与区域重建结果一致。生态变化受温度与盐度双重环境梯度控制，其中暖水种与耐盐种分别对应主要环境变化信号，并与区域温度与降水重建结果显著相关。
进一步结合多模式过去千年模拟与多变量经验正交函数（EOF）指纹分析，本研究识别了两种主导外强迫模态：第一指纹FM1(x) 提取了全球能量总收支变化驱动的全球平均增温与火山冷却信号；第二指纹FM2(x) 识别了半球间能量差异驱动的ITCZ位移与季风降水变化。沉积物记录与气候指纹时间序列的对比分析表明，纳木错湖泊生态变化主要受控于两条外强迫路径的驱动影响：
温度驱动的湖泊暖化路径（对应全球能量收支变化主导的第一模态）。硅藻PC1与北半球重建温度显著相关，表明温度是控制过去千年湖泊生态变化的首要因子。工业革命前，区域温度变化主要受火山强度调制的辐射强迫控制，表现为多次冷期的生态波动。进入现代暖期后，在温室气体主导的增温下，湖泊冰封期缩短、湖水增温与层化加强，同时冰川融水输入的营养盐供给增加，促进群聚型硅藻和蓝藻显著增加，其生态响应幅度明显超过自然变率范围（图1）。
降水驱动的湖泊淡化路径（对应半球间能量差异调控的第二模态）。硅藻PC2主要响应湖泊盐度变化，并与Ti指示的降水变化呈低频显著相关，反映ITCZ与季风调控下的水文变化过程。前工业时期，该过程的长期趋势受轨道岁差控制，多年代际变化受半球火山喷发调制，两者均通过改变半球能量分配、驱动ITCZ位移和季风强弱影响降水；20世纪中期最显著干旱，可能与欧美工业化硫酸盐气溶胶排放导致的半球冷却及ITCZ南移密切相关；1970年代后，随着欧美清洁空气法案的实施、全球温室气体持续排放及火山活动减少，ITCZ回移，降水恢复并叠加冰川融水输入，共同促进湖泊快速淡化，耐盐硅藻急剧减少（图2）。
总体而言，过去千年最暖和最干旱阶段均发生在现代人为影响增强时期，表明人为外强迫已通过温度和降水两条路径驱动纳木错湖泊生态系统显著偏离自然变率范围。未来持续增暖、增湿与冰冻圈变化背景下，青藏高原湖泊生态系统可能面临更广泛的转型风险。
实验室高寒生态变化与生态安全研究方向特别研究助理康文刚与美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室Céline Bonfils研究员为论文第一和通讯作者。实验室刘建宝研究员、德国布伦瑞克工业大学Antje Schwalb教授为论文共同通讯作者。实验室陈发虎院士、王君波研究员及多位合作者参与指导。本研究得到中德教育合作项目（317513741/GRK 2309）、国家自然科学基金（42201176）及国家自然科学基金委青藏高原地球系统基础科学中心（41988101）等项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74760-z
图1 指纹分析第一模态及其与硅藻PC1和气候强迫对比
图2 指纹第二模态与纳木错Ti重建降水及半球不对称强迫对比
附件：