冰冻圈变化及其影响研究——现状、趋势及关键问题

通过对冰冻圈研究在中国的重要作用和对冰冻圈科学在国内外研究现状的系统总结和分析,凝炼出了目前面临的关键科学问题及未来研究重点。总体来看,国际上更多关注冰冻圈变化对气候、海平面和环境的影响;而作为中、低纬度地区冰冻圈最发育的中国而言,冰冻圈变化对生态、水、环境及气候均具有重要影响。目前需要解决的关键科学问题为不同类型冰川对气候变化的响应机理及水资源影响评估的尺度转化机制、冻土与植被间水热传输过程的准确模拟、冰冻圈物理过程参数化及其与气候模式的耦合。为解决上述关键科学问题,需要开展以下研究：冰冻圈过程及其对气候变化的响应机理研究、冰冻圈变化的影响研究和冰冻圈变化的适应对策研究。     

中国冰冻圈变化的适应研究：进展与展望

冰冻圈变化的适应研究是冰冻圈科学领域的新兴研究方向,是当今自然科学与社会科学交叉融合跨学科集成研究的典型代表。起步于2007年的中国冰冻圈变化适应研究,经历了早期的探索,研究重点由评价脆弱性发展为量化冰冻圈变化的影响,形成以影响/风险—脆弱性—适应全链条的完善的研究体系,研究方法突破传统的指标体系赋权法的不足,初步实现了定量化,有机结合影响/风险、脆弱性、适应三方面的研究结果,使冰冻圈变化的适应措施由偏重宏观性、普适性开始转向更有针对性。未来中国冰冻圈变化的适应研究应拓展、完善和深化现有的理论体系,构建冰冻圈与社会经济耦合模型,科学量化冰冻圈全要素变化的影响,建立不同利益相关者与科学家共同参与的研究新模式,科学有效应对与适应冰冻圈变化及其影响。     

冰冻圈影响区恢复力研究和实践:进展与展望

气候变化引起全球冰冻圈各要素普遍退缩,进而深刻影响着区域生态安全和社会经济发展。恢复力(resilience)以降低脆弱性为目标,维持和培育社会-生态系统应对外界胁迫和干扰的能力,为应对冰冻圈变化引起的负面影响、实现区域可持续发展提供了重要的理论和实践框架。文中辨识了全球变暖背景下冰冻圈过程和功能变化对主要社会-生态系统的影响,综述了当前冰冻圈影响区恢复力相关的主要研究和实践进展,探讨了加强冰冻圈影响区社会-生态系统恢复力的路径。我们认为未来要进一步加强区域和全球冰冻圈变化及其影响综合评估,深入研究冰冻圈影响区社会-生态系统变化的驱动机制、级联效应和稳态转换;在实践上将减缓、适应和转型有机结合,建立管控区域社会-生态系统演化的综合监测、评估、预警和决策系统,从而促进系统朝着更具恢复力和可持续的路径发展。     

乌鲁木齐河流域普通民众对冰冻圈变化的感知及适应性对策选择

基于乌鲁木齐河流域普通民众对气候变化及冰冻圈变化感知情况的问卷调查,结合有关监测研究结果,分析了普通民众对流域气候变化及冰冻圈变化的感知情况,探讨了环境变化对流域水资源和农业生产的可能影响.普通民众对气候变化和冰冻圈变化的感知基本与科学监测事实相符.对气候变化和冰冻圈变化条件下普通民众对水资源紧缺的适应措施的分析发现:...     

冰冻圈服务功能及其价值评估初探

冰冻圈通过气候调节作用为人类营造了适宜的地球人居环境,提供了大量的淡水资源、高山水电和天然气水合物等清洁能源、多样的冰冻圈旅游产品、独特的冰冻圈文化形态,以及特有生物种群栖息地等资源,因此,冰冻圈具有独特的经济社会服务功能。在气候变暖驱动和人类活动干预下,冰冻圈服务功能具有增强与衰弱等过程,也存在功能丧失的阈限,因而其服务价值是动态的,是可评估和计算的。通过明晰冰冻圈系统功能,辨识全球不同时空尺度冰冻圈服务功能,初步建立了冰冻圈系统服务功能价值评估体系,可以提高决策者和民众对冰冻圈及其服务功能的认知程度和保护意识。同时,对于全球不同冰冻圈及其重点影响区各级政府实施冰冻圈服务功能的可持续利用和环境保护宏观决策,以避免追求短期经济行为而带来的负面影响,具有深远的历史意义和重要的现实意义。     

冰冻圈资源可持续利用探讨

冰冻圈资源是寒区旱区社会经济发展的重要物质基础,在气候变化背景下受到了深刻的影响。在人类需求日益增长、冰冻圈资源稀缺性不断加剧的情况下,如何妥善开发利用冰冻圈资源已成为保证区域可持续发展的核心问题之一。基于“资源—资产—资本”视角的冰冻圈资源可持续利用路径为这一问题提供了新的思路,探讨了以资源资产化、资产资本化为核心的冰冻圈资源运营管理过程,并基于这一视角进行了冰冻圈服务过程的讨论,分析了中国冰冻圈流量资产效用潜力空间格局与三种潜力之间的协调程度。结果表明,东北地区大部、新疆自治区西部与藏南地区为人口与经济效用高等级流域聚集区,华北、东北、新疆西部、藏南及青藏高原东缘等地区为高潜力协调度流域聚集区。这种基于“人口-经济-生态”三大系统的效用潜力识别,有利于冰冻圈资源“提质”与“增效”两个目标的达成,进而促进冰冻圈资源可持续利用的实现。     

全球山地冰冻圈变化、影响与适应

冰冻圈是高山地区不可或缺的重要组成部分,居住着全球约10%的人口。近几十年来,冰冻圈变化对山区和周围地区的自然和人类系统产生了广泛而深远的影响,对海洋也发挥着重要作用。IPCC最新发布的《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》（SROCC）指出,过去几十年全球高山区气温显著升高,使山地冰冻圈发生了大范围显著退缩。观测到的山地（特别是低海拔山区）积雪期缩短、雪深和积雪覆盖范围减小;冰川物质持续亏损,其中全球最大的冰川负物质平衡出现在南安第斯山、高加索山和欧洲中部,亚洲高山区冰川负物质平衡最小;多年冻土温度升高、厚度减薄,地下冰储量减少;河、湖冰持续时间缩短。随着气候持续变暖,山地冰冻圈在21世纪仍将呈继续退缩状态。到21世纪末,低海拔山区积雪深度和积雪期将减少,冰川物质损失继续增加,多年冻土持续退化。冰冻圈变化已经或将改变山地灾害发生频率和强度,并对水资源、生态系统和经济社会系统产生重要影响。应对山地冰冻圈变化应从管理和优化利用冰冻圈资源、加强冰冻圈变化灾害风险的有效治理、增强国际合作及公约制定等适应策略着手开展,增强适应能力,从而有益于推动山地生态系统和经济社会系统可持续发展。     

IPCC《全球1.5℃增暖特别报告》冰冻圈变化及其影响解读

在气候系统五大圈层中,冰冻圈对气候变化高度敏感,近几十年来气候变暖已引起全球冰川、冻土、积雪和海冰等冰冻圈要素加速退缩,进而对区域水资源、生态环境、社会经济发展和人类福祉产生了深远影响。2018年10月,IPCC在韩国仁川公布了《全球1.5℃增暖特别报告》（SR1.5）。报告较系统地呈现了关于全球1.5℃温升目标的基本科学认知,并探讨了可持续发展及消除贫困目标下加强全球响应的路径。在冰冻圈相关内容方面,报告呈现了有关全球1.5℃和2℃温升下冰冻圈（主要是海冰和多年冻土）变化及其对大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和人类圈影响的一些亮点结论,还关注了全球1.5℃和2℃温升下冰冻圈相关的气候变化热点（区）和地球系统临界因素。报告指出,随着温度不断升高,冰冻圈及其相关要素和热点（区）面临的风险将不断增加,但将全球温升控制在1.5℃而不是2℃或更高时的风险将大大降低。     

第一届“气候与冰冻圈计划(CliC)“国际科学大会简介

“第一届气候与冰冻圈国际科学大会”于2005 年4月11-15日在北京举行,来自25个国家共254 人参加了会议。本次大会由世界气候研究计划(WCRP)和南极研究科学委员会(SCAR)共同主办,中国气象局、科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家海洋局极地考察办公室及一些国外机构协办。前全国人大副委员长、中国科协主席周光召院士出席了会议开幕式,祝贺大会的召开。WCRP/CliC科学指导委员会成员,中国CliC 国家委员会主席秦大河院士担任本次科学大会的地方组委会主席。     

IPCC第五次评估报告对冰冻圈变化的评估结果要点

<正>冰冻圈是指地球陆地和海洋表面以及表面以下水以固体形式存在的区域的总称,包括海冰、湖冰、河冰、积雪、冰川、冰盖以及冻土(图1)。作为地球气候系统五大圈层之一,冰冻圈以其自身独有特点越来越受到科学界重视。IPCC第五次评估报告(AR5)展现了近10年来冰冻圈变化的最新研究结果。1冰冻圈变化的主要观测事实AR5~([1])介绍的全球冰冻圈变化的总趋势和第四次评估报告(AR4)~([2])相一致,即冰冻圈各要素的冰量都处于持续损失状态。AR5决策者摘要中指出"过     

近10年我国用水与水资源利用情况时空特征研究

水资源是社会经济发展的重要物质基础,地下水是水资源的重要组成部分,水资源合理开发利用是社会经济可持续发展的重要因素之一.基于《中国统计年鉴》及《中国水资源公报》中2003—2012年用水及供水相关数据,利用EOF展开方法,分析了我国31个省级行政分区用水和水资源利用情况的空间分布及时间演变特征.研究结果表明:全国总用水量不断增加,但增幅有所减小,各地区用水总量变化趋势多样,中东部变化较大,西部变化较小,河北省、浙江省、海南省、青海省和甘肃省与其他地区反相变化;江苏省、浙江省和广东省地下水资源的利用与工业产业协调发展,可作为其他地区的典范;北京市、天津市、河北省、山西省、陕西省、甘肃省和青海省通过调整产业结构,地下水资源利用状况向良好的趋势发展;新疆维吾尔自治区和内蒙古自治区的地下水资源利用现状和趋势不容乐观,应注意增强环保意识,调整产业结构,以求水资源得到协调、可持续的开发和利用.     

中国区域陆地水资源数值模拟分析

利用NCAR公用陆面模式CLM3(Community Land Model 3)模拟1979-2003年的土壤蒸发量和植被蒸腾量,分析了中国区域水资源(降水减去地面蒸发和植被蒸散)的气候特征及变化特征.全国水资源分布从东到西、从南到北依次递减,这与全国多年降水分布一致,其中长江以南地区是水资源丰富区,西北地区尤其是新疆地区是水资源匮乏区.从水资源线性变化趋势来看,长江以北大部分地区水资源呈减少趋势,特别是四川盆地和东北地区,变干趋势显著,水资源减少速率为10～15mm/10a;长江以南地区年水资源增加,增加中心在两广地区,水资源增加速率达20～30mm/10a.     

冰冻圈变化及其对中国气候的影响

The cryosphere is a prominent factor in and an indicator of global climate change. It serves one of the most direct and sensitive feedbacks in the climate system, and plays an important role in the earth＇s climate system. Cryospheric research has attracted unprecedented attention in the context of global warming, and is now one of the most active areas in studies of global change, sustainable development, and the climate system. This paper addresses recent and potential future changes in the cryosphere both globally and within China under the background of global warming. Particular attention is paid to progress toward understanding the impacts of the Tibetan Plateau and Eurasian snow cover, Arctic and Antarctic sea ice, and permafrost and glaciers on Chinese climate. The future development of cryospheric research in China is also discussed.     

高原东侧川渝盆地降水与水资源特征及变化

利用川渝盆地1951～2000年月平均气温及月降水资料, 讨论了该地区50年来的降水以及水资源的变化特征.结果表明, 50年来川渝盆地的降水和水资源总体呈减少趋势, 盆地西部和东部降水及水资源的变化呈相反趋势, 盆地东(西)部总体呈增加(减少)趋势.川渝盆地水资源的减少与降水的减少有密切联系.夏季风水汽输送向北、向西扩展强度的减弱是川渝盆地西部水资源变化的重要原因.     

Canadian cryospheric response to an anomalous warm summer: A synthesis of the climate change action fund project “the state of the arctic cryosphere during the extreme warm summer of 1998”

Abstract

As of 2003, the warmest year on record in Canada (and globally) was 1998. Extensive warming was observed over the Canadian Arctic during the summer of 1998. A collaborative, interdisciplinary project involving government, universities, and the private sector examined the effect of this unusual warmth on cryospheric conditions and documented the responses, placing them in a 30–40 year context. This paper represents a synthesis of these results. 1998 was characterized by a melt season of exceptional length, having both an unusually early start and late finish. Extremes were noted for cryospheric variables that included ground thaw penetration, snow‐free season, lake‐ice‐free season, glacier melt, and the duration and extent of marine open water. The warm conditions contributed to the break‐up of two long‐term, multi‐year ice plugs in the north‐west Canadian Arctic Archipelago, which allowed floe ice into the Northwest Passage. Synoptic events and preconditioning were observed to play an important role in governing the response of some variables to the warming. It was also noted that response was not uniform in all regions. This study provided an opportunity to examine possible cryospheric response to future, warmer conditions. It also provided a chance to assess the capability of current cryospheric monitoring networks in the Canadian Arctic. This study has suggested the manner of cryospheric response to low frequency, high magnitude events occurring within the broader milieu of large‐scale forcing.     

Progress on observation of cryospheric components and climate-related studies in China

Systematic studies on the cryosphere in China started in the late 1950s. Significant achievements have been made by continuous investigation of glacier inventories, frozen ground observations, paleo-climate analyses of ice cores, process studies and the modeling of cryopsheric/atmospheric interactions. The general facts and understanding of these changes include： （1） Solid precipitation, including the number of days with frost and hail storms, shows a decreasing tendency over the past half century. （2） In most areas glaciers are retreating or have completely vanished （〉80%）, some glaciers are still advancing （5%-20% depending upon time period）. The annual glacial melt water has been increasing since the 1980s. This increased supply of melt water to river runoff in Northwest China is about a 10%-13%. （3） The long-term variability of snow cover in western China is characterized by a large inter-annual variation superimposed on a small increasing trend. Snow cover variability in the Qinghai-Xizang Plateau （QXP） is influenced by the Indian monsoon, and conversely impacts monsoon onset and strength and eventually the drought and flood events in middle-low reaches of Yangtze River. （4） Frozen ground, including permafrost, is decaying both in QXP and in Northeast China. The most significant changes occurred in the regions with thickest seasonal frozen ground （SFG）, i.e., inland QXP, then northeastern and northwestern QXP. The cold season air temperature is the main factor controlling SFG change. The increase of ground surface temperatures is more significant than air temperature. （5） The sea ice coverage over the Bohai Sea and Yellow Sea has deceased since the 1980s. （6） River ice duration and ice thickness is also decreasing in northern China.
In 2001, the Chinese National Committee of World Climate Research Program/Climate and Cyosphere （WCRP/CliC） （CNC-CliC） was organized to strengthen research on climate and cryosphere in China. Future monitoring of the cryosphe     

西北干旱区水循环与水资源问题

从现实条件和可持续发展的角度初步归纳了全国水资源短缺的空间格局,评述了西北干旱区水资源的现状和趋势,简要分析了西北干旱区水循环和水资源利用的特点和规律,概括了西北干旱区水循环和水资源高效利用研究的进展和动态,初步探讨了西北干旱区水资源高效率利用的科学对策。最后,提出了西北干旱区水循环和水资源高效利用研究方面的某些重要科学问题。     

西北干旱区水资源供需分析与可持续利用对策研究

水资源是西北干旱区人类生存和经济发展的基础资源及重要制约因素.作者在分析西北干旱区内陆河水资源条件、水资源开发利用现状、未来西北地区气候与水资源变化趋势、西北干旱区不同时期水资源供需平衡及主要水环境问题的基础上,提出了西北干旱区水资源可持续利用对策建议.