湖泊被譽(yù)為“大地上的明珠”，是重要的國(guó)土資源和生態(tài)安全屏障。我國(guó)是湖泊大國(guó)，據(jù)2022年中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所編制的《中國(guó)湖泊生態(tài)環(huán)境研究報(bào)告》顯示，我國(guó)現(xiàn)有面積1平方千米以上的天然湖泊2670個(gè)，總面積8.07萬(wàn)平方千米，是我國(guó)極其珍貴的地表水資源。為了更好地保護(hù)和利用這一資源，用科學(xué)的手段深入了解湖泊生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期演變規(guī)律至關(guān)重要。

有湖泊的地方，常常能看見(jiàn)這樣一支團(tuán)隊(duì)：他們腳踏實(shí)地、兢兢業(yè)業(yè)，為祖國(guó)綠水青山的生態(tài)環(huán)境保護(hù)注入科技力量。中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所青年研究員孔祥臻就是其中一員。

與“湖泊科學(xué)”研究結(jié)緣多年，孔祥臻聚焦全球變化下的湖泊生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期演變規(guī)律及其機(jī)制，創(chuàng)新研發(fā)湖泊生態(tài)模型，并與長(zhǎng)期湖沼學(xué)記錄相結(jié)合，闡明湖泊流域人－地互作機(jī)制，探究全球變化影響下不同氣候區(qū)與不同類型湖泊生態(tài)系統(tǒng)演變的新模式和機(jī)制，用科技力量守護(hù)著祖國(guó)的綠水青山。

專業(yè)選擇：從物理到地理的跨越

作為一名在湖泊研究領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)頗豐的青年研究者，孔祥臻最開(kāi)始的專業(yè)方向卻是物理學(xué)。

孔祥臻一直對(duì)基礎(chǔ)理論學(xué)科十分感興趣，并在本科期間選擇了物理學(xué)專業(yè)。物理學(xué)科在培養(yǎng)過(guò)程中十分注重?cái)?shù)學(xué)建模的概念，本科階段孔祥臻積極參與到國(guó)內(nèi)外多個(gè)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中并數(shù)次榮獲一等獎(jiǎng)。在這一過(guò)程中，他了解到數(shù)學(xué)模型可廣泛應(yīng)用在生態(tài)環(huán)境問(wèn)題研究中，并對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣。為了能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的專業(yè)更好地加以應(yīng)用，本科畢業(yè)后孔祥臻選擇保送至北京大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從徐福留教授，并將專業(yè)方向轉(zhuǎn)換到了環(huán)境地理學(xué)。

科研方向的轉(zhuǎn)換，讓孔祥臻經(jīng)歷了一段“陣痛期”?！耙?yàn)槲锢韺W(xué)與環(huán)境科學(xué)之間沒(méi)有太多的交集，所以要從很多基礎(chǔ)理論知識(shí)開(kāi)始惡補(bǔ)。”他說(shuō)。這一階段，徐福留教授給予了孔祥臻專業(yè)的指導(dǎo)和巨大的支持，同時(shí)也鼓勵(lì)他發(fā)揮自己的專業(yè)背景特點(diǎn)開(kāi)展工作。隨著學(xué)習(xí)的深入，孔祥臻利用在物理專業(yè)學(xué)習(xí)中塑造的邏輯思維和數(shù)理分析能力，從獨(dú)特的視角更加全面地理解湖泊生態(tài)系統(tǒng)的演變規(guī)律，并在環(huán)境地理學(xué)研究中拓展出新的科研創(chuàng)新問(wèn)題，在相關(guān)領(lǐng)域研究中越發(fā)得心應(yīng)手。

創(chuàng)新實(shí)踐：

成功研發(fā)湖泊生態(tài)系統(tǒng)模型

巢湖位于安徽省中部，面積約780平方千米，是我國(guó)第五大淡水湖，也是富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題最為嚴(yán)重的湖泊之一。

從博士階段開(kāi)始，孔祥臻就以巢湖作為研究對(duì)象開(kāi)展了系列研究，致力于研發(fā)符合巢湖生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型，揭示和預(yù)測(cè)湖泊的歷史演變過(guò)程，探究富營(yíng)養(yǎng)化和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程的發(fā)生機(jī)制。

事實(shí)上，關(guān)于湖泊生態(tài)模型的研發(fā)，國(guó)際上早有先例。

20世紀(jì)90年代，荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的科學(xué)家曾研發(fā)了淺水湖泊富營(yíng)養(yǎng)化模型PCLake并被廣泛應(yīng)用。通過(guò)系統(tǒng)研究，孔祥臻發(fā)現(xiàn)PCLake并不完全適用于國(guó)內(nèi)湖泊?！昂商m地處溫帶地區(qū)，其氣候條件與巢湖所處的亞熱帶地區(qū)有很大的不同。同時(shí)，不同地區(qū)湖泊的生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能也有顯著差異。我國(guó)湖泊營(yíng)養(yǎng)級(jí)下行效應(yīng)偏弱，雜食性魚(yú)類比例較高，生物群落結(jié)構(gòu)與功能顯著不同于溫帶湖泊。另外，我國(guó)湖泊普遍受到富營(yíng)養(yǎng)化與有害污染物的復(fù)合污染，已有的湖泊生態(tài)模型（包括PCLake）尚無(wú)法研究復(fù)合污染條件下的湖泊生態(tài)系統(tǒng)演變?！笨紫檎檎f(shuō)。

在這一背景下，孔祥臻基于PCLake并針對(duì)我國(guó)湖泊特點(diǎn)，成功研發(fā)了生態(tài)系統(tǒng)模型EUTOX（EUtrophication amp; TOXicant，v1.0）。模型以流域－湖泊系統(tǒng)為模擬對(duì)象，由物質(zhì)循環(huán)與湖泊生態(tài)系統(tǒng)模塊構(gòu)成，能夠根據(jù)不同湖泊食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行模塊化設(shè)置，相對(duì)傳統(tǒng)模型在應(yīng)用范圍方面有大幅提升。

基于EUTOX模型，孔祥臻系統(tǒng)梳理和定量反演了巢湖生態(tài)系統(tǒng)20世紀(jì)50年代以來(lái)的演變過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了營(yíng)養(yǎng)鹽排放與水文調(diào)控的耦合作用機(jī)制，提出了巢湖“三階段”富營(yíng)養(yǎng)化和演變模式。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，有害污染物通過(guò)“資源稀釋”效應(yīng)降低湖泊富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生閾值，使得湖泊更易發(fā)生系統(tǒng)突變和藻類水華。相關(guān)成果發(fā)表于《全球變化生物學(xué)》（Global Change Biology）、《水研究》（Water Research）等重要學(xué)術(shù)期刊。在優(yōu)秀的科研成果基礎(chǔ)上，孔祥臻于2016年、2018年先后獲得北京大學(xué)環(huán)境地理學(xué)及荷蘭瓦赫寧根大學(xué)生態(tài)學(xué)的雙博士學(xué)位。

放眼全球：完善升級(jí)EUTOX模型

為了能夠接觸到更多前沿的科學(xué)觀點(diǎn)，孔祥臻于2018年申請(qǐng)并成功獲得了德國(guó)洪堡基金的資助，開(kāi)始在德國(guó)亥姆霍茲環(huán)境研究中心（UFZ）從事博士后工作，更加系統(tǒng)研究了全球變化下湖泊生態(tài)系統(tǒng)的演變規(guī)律。

德國(guó)等歐洲國(guó)家在湖沼學(xué)方面有著非常深厚的研究積淀。博士后階段孔祥臻得到了更加全面、系統(tǒng)的專業(yè)訓(xùn)練，同時(shí)，UFZ的科研平臺(tái)也讓孔祥臻有機(jī)會(huì)與各國(guó)學(xué)者進(jìn)行廣泛交流，參與了包括跨領(lǐng)域國(guó)際影響模型比較計(jì)劃（ISIMIP）在內(nèi)的多個(gè)國(guó)際研究項(xiàng)目，同時(shí)進(jìn)一步提升EUTOX（v2.0）模型對(duì)湖泊-流域耦合系統(tǒng)的模擬功能。

基于高頻水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和升級(jí)的EUTOX（v2.0）模型分析，孔祥臻揭示了增溫可縮短冬季湖冰時(shí)間，進(jìn)而間接改變?cè)孱惣竟?jié)演替模式及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為揭示湖泊生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期演變規(guī)律和準(zhǔn)確預(yù)警夏季藍(lán)藻水華提供了新的理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，他進(jìn)一步突破了傳統(tǒng)的“氣候-湖庫(kù)”二元系統(tǒng)框架的局限性，提出了“氣候-流域-湖庫(kù)”多元耦合系統(tǒng)新框架，研究了連續(xù)極端干旱事件后森林大面積退化對(duì)下游湖庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)退化造成的影響，揭示了在未來(lái)短期內(nèi)（10～15年）“氣候→流域”偶聯(lián)過(guò)程的湖庫(kù)生態(tài)效應(yīng)亟須優(yōu)先應(yīng)對(duì)，為管理決策提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表在《水研究》（Water Research）和《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science amp; Technology）等重要學(xué)術(shù)期刊，并被美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）、《科學(xué)日?qǐng)?bào)》（Science Daily）、德國(guó)亥姆霍茲環(huán)境研究中心（UFZ）網(wǎng)站等多家網(wǎng)絡(luò)科學(xué)媒體采訪并廣泛報(bào)道。

研以報(bào)國(guó)：

致力北方湖泊生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)

游子思?xì)w，報(bào)效祖國(guó)。在國(guó)外從事科研工作多年，孔祥臻“學(xué)成報(bào)國(guó)”的信念越加強(qiáng)烈。

中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，是目前全國(guó)唯一以湖泊－流域系統(tǒng)為主要研究對(duì)象的綜合研究機(jī)構(gòu)，也是孔祥臻一直向往的科研工作平臺(tái)。2021年他如愿以人才引進(jìn)的方式入職，加入了薛濱研究員的研究團(tuán)隊(duì)。

近年來(lái)，北方溫帶湖泊生態(tài)系統(tǒng)急劇退化，藍(lán)藻水華等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理與防控迫在眉睫。加入地湖所之后，孔祥臻開(kāi)始著眼于研究基礎(chǔ)較為薄弱的北方溫帶高緯度地區(qū)湖泊。針對(duì)北方第一大淡水湖呼倫湖，孔祥臻多次組織團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)地考察和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻水華已經(jīng)成了當(dāng)前呼倫湖治理最棘手的問(wèn)題之一。在研究團(tuán)隊(duì)帶頭人薛濱研究員大力推動(dòng)下，中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所和呼倫湖國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)管理局共建呼倫湖濕地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站，并加入國(guó)家陸地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)?？紫檎橐卜e極參與到臺(tái)站的建設(shè)與運(yùn)行中，“以站為基”，全面投入以呼倫湖為代表的北方干旱半干旱地區(qū)湖泊研究工作中。

未來(lái)，孔祥臻希望能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適用于我國(guó)北方湖泊的EUTOX系列模型，力求突破北方溫帶湖泊生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律的理論和模型技術(shù)瓶頸，回答“全球變化多重因素協(xié)同作用下我國(guó)北方溫帶湖泊生態(tài)系統(tǒng)演變機(jī)制”這一重要科學(xué)問(wèn)題，為有效防控北方溫帶湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、保障區(qū)域水生態(tài)安全作出創(chuàng)新貢獻(xiàn)。

光而不耀，靜水深流。多年來(lái)腳踏實(shí)地前行在科研探索的道路上，孔祥臻始終在追求一種“自然而然、水到渠成”的狀態(tài)。正如《道德經(jīng)》中所說(shuō)：“天之道，利而不害；人之道，為而不爭(zhēng)?！倍@便是他向往的工作與生活態(tài)度。他希望無(wú)論是現(xiàn)在還是以后，都能不忘初心，以最飽滿的熱情投入我國(guó)湖泊流域的生態(tài)環(huán)境研究中，為保護(hù)祖國(guó)的綠水青山貢獻(xiàn)科學(xué)力量。