湖泊通过调控近地层热量交换、局地大气环流及水汽输送，对区域气候具有重要调节作用。然而，受观测数据限制，全球尺度下湖泊对大气边界层这一陆气相互作用核心圈层的具体影响机制仍不清晰。
针对这一关键科学问题，中国科学院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队利用COSMIC-2卫星观测与ERA5再分析资料，首次在全球尺度系统评估了面积大于500km²的大型内陆湖泊对大气边界层结构的影响，完善了全球湖-气相互作用的研究框架。结果显示，大型湖泊对周边大气边界层结构的调控呈现明显空间差异：湖泊向周边陆地输送更多热量（平均+1.6℃）和水汽（平均＋0.4g/kg），使低层大气不稳定中心转移至距离岸边25 km以内，增强湍流混合与对流发展，近湖地带大气边界层高度平均提升0.3-0.6km；湖泊主体上空因强稳定层结，边界层高度偏低，25 km以外湖泊效应显著衰减。全球湖泊模拟进一步表明，湖泊效应强度和主要影响机制受纬度、海拔及湖泊面积共同控制：低纬度及大型湖泊以热力过程为主，高海拔、高纬度地区则以动力和水汽效应为主；季节上，夏季以热力强迫驱动对流，秋季转为水汽主导的稳定作用。研究突出青藏高原高海拔湖区“动力混合增强为核心、热力与水汽过程协同调控”的独特机制。
本研究整合了全球大型内陆湖泊湖-气相互作用共性及差异，提出天气与气候模式中耦合真实湖泊效应的必要性。上述研究成果以“Unique Atmospheric Boundary Layer Structures Driven by Lake Effects”为题，发表在《Nature》旗下期刊《Communications Earth & Environment》。我所博士生马卫垚为论文第一作者，马伟强研究员和马耀明研究员为共同通讯作者。我所王宾宾研究员、谢志鹏副研究员和英国班戈大学R. Iestyn Woolway学者等也对本研究做出了重要贡献。该研究获得国家自然科学基金等项目的联合资助。
文章信息：Weiyao Ma, Weiqiang Ma, Zhipeng Xie, Binbin Wang, Haoran Shi, R. Iestyn Woolway & Yaoming Ma. Unique atmospheric boundary layer structures driven by lake effects. Communications Earth & Environment, 7, 221 (2026).https://doi.org/10.1038/s43247-026-03234-3.
图1 全球大型内陆湖泊区域大气边界层高度及其湖泊效应引起的空间差异分布特征
图（a）和子图（c）分别代表白天和夜间湖泊上空区域的平均大气边界层高度；子图（b）和子图（d）分别标识白天和夜间近湖区与湖泊上空区域之间的大气边界层高度差值（ΔABLH）。右上角红色数值标识全部湖泊样本中ΔABLH为正的湖泊所占比例
图2 湖泊对大气边界层高度主导效应的全球空间分布及湖泊特性重要性排序
不同颜色分别代表热力效应（红色）、水汽传输过程（青色）和动力强迫效应（蓝色）。主导效应根据湖泊上空不同物理过程对大气边界层高度变化的相对贡献确定，用于揭示湖泊对局地边界层结构的影响差异特征
图3 湖泊对大气边界层高度发展的调节机制及其随纬度变化的主控因子转变示意图
