湖泊熱力學過程是湖泊生態系統中最基本的物理過程，與湖泊光學和水動力學過程緊密相關，同時對物質分解、浮遊生物的新陳代謝及初級生產過程起著非常重要的作用，因此水溫及其季節變化決定生物群落結構和水生生態系統生產力。而對於深水湖泊/水庫而言，湖泊水溫差形成的湖泊熱力分層及循環還是引起水體各種理化過程（如溶氧分布、底泥營養鹽釋放）、上下層水流混合和對流等動力現象的主要因素。因此，全球變暖引起的湖泊增溫首先會改變湖泊熱力學結構，影響溫躍層深度、厚度、強度、湖泊熱力分層和熱力循環，進而進一步影響湖泊生態系統其它物理、化學和生物過程，最終影響生態系統的結構和功能。在研究所「一三五」重點布局的湖泊光熱過程耦合等項目的資助下，中國科學院南京地理與湖泊研究所張運林研究小組與淳安縣環境監測站、杭州市環境科學研究院在深水湖泊熱力循環及對全球氣候變化響應方面取得研究進展。
基於2010年至2013年千島湖（新安江水庫）3個站點水溫垂直剖面月觀測以及千島湖周邊5個氣象站1951年至2012年月平均氣溫觀測數據，研究發現從每年的3、4月到次年的1、2月千島湖存在長期穩定熱力分層，表層水溫和透明度是影響湖泊熱力分層的主導因素。在溫躍層穩定及減弱階段，表層水溫與溫躍層深度存在顯著負相關，與溫躍層厚度和強度存在顯著正相關；透明度與溫躍層深度存在顯著正相關，與溫躍層厚度存在顯著負相關。過去62年千島湖地區氣溫上升造成溫躍層深度降低1.4m，厚度和強度增加1.1m和0.22°C/m；而過去26年千島湖透明度下降造成溫躍層深度降低2.72 m，溫躍層厚度增加1.62 m。氣溫上升和透明度下降強化湖泊熱力分層，延長分層時間，不利於上下層水體交換和溶解氧擴散，造成下層水體缺氧，影響湖泊水質。
以上研究結果發表在湖沼學期刊《湖沼學與海洋學》（Limnology and Oceanography）第4期。這是張運林研究小組第二次在該刊發表我國湖沼學方面的研究成果，2010年該刊曾刊登張運林研究小組關於雲貴高原湖泊有色可溶性有機物特徵和來源方面的研究成果。
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