中国冰冻圈水文过程变化研究新进展

冰冻圈显著的变化已经对冰冻圈水文过程产生了一系列影响。本文重点梳理和分析了近20年，尤其是近10年以冰川融水、融雪径流、冻土水文等为主体的中国冰冻圈水文过程变化研究方面取得的新进展:①在冰川融水变化研究方面，对不同尺度的冰川融水开展了全面研究，发现冰川融水呈现全面增加之势；对冰川融水"拐点"是否出现进行了科学辨识，有了基本认识；对冰川融水过程进行了模型模拟，取得显著进展。②在融雪径流变化研究方面，通过对不同流域融雪径流估算，可基本掌握各河流的融雪贡献率；中国融雪径流变化差异较大，增减不一；融雪期变化具有普遍性，突出特点是峰值提前。③在冻土水文研究方面，通过对地表水-活动层壤中流-多年冻土层上水之间关系的研究，揭示了冻土区径流形成的重力和热力耦合机制；多年冻土变化对地表径流的影响已经显现，主要表现在冬季（枯水季）径流增加；已经发现多年冻土退化对径流有直接补给作用，在一些流域补给量可能达到一定量级。     

中国冰冻圈水文未来变化及其对干旱区水安全的影响

受气候变暖持续影响, 中国冰冻圈水文过程正在发生着显著变化。在梳理已有过去冰冻圈融水变化基础上, 重点分析了冰冻圈融水径流未来变化特点, 尤其是对冰川融水拐点及温升2 ℃阈值情况下, 到2050年和21世纪末, 冰川融水的可能变化进行了辨析, 进而研判了冰冻圈水文变化对流域、 重点是干旱区内陆河流域水安全的影响。研究表明, 中国未来大部分流域冰川融水径流总体呈现减少趋势, 并呈现冰川径流持续减少、 在不久的将来出现峰值和持续增加三种情况; 单条冰川融水可能会出现拐点, 而且拐点是否出现和出现的时间与升温速率和冰川面积大小有关; 在流域尺度上, 冰川覆盖率较大、 大型冰川面积占比较高的流域, 到2050年融水径流持续稳定增加; 冰川规模较小的流域, 冰川径流峰值早已出现; 介于上述两种情况之间的大多数流域, 冰川融水峰值在2020 - 2030年相继出现或变化呈现不显著增加或减少, 相对稳定; RCP情景温升2 ℃阈值下, 到21世纪末, 西北干旱区冰川融水量减少34% ~ 74%。冰冻圈水文变化导致水源涵养能力下降、 径流补给量减少、 对水资源的调节作用减弱、 流域径流变化幅度增加、 发生旱涝的风险增加、 春汛提前进而影响用水制度。     

中国极地冰冻圈数据库设计

以世界各国极地冰冻圈数据为基础，我国极地冰雪数据为核心，全面、系统地存储南极和北极地区冰盖、冰川、冻土、积雪、海冰、冰雪化学、地形等方面的基础信息和观测资料，建成了我国极地冰冻圈数据库，在Windows NT平台上，利用Power Builder和Visual C^ 语言开发客户／服务器（Client/Server)模式下的数据库管理系统（SQL Server），其中空间地形数据与地理信息系统软件ARC／INFO）格式兼容，极地冰冻圈数据库系统与国际互联网（Internet)相连接，通过建立极地冰冻圈数据库系统网页，向用户提供WWW服务网址，用户在权限范围内可以方便地实现对网上资源的检索、浏览、打印、下载等所有功能。     

迈入新世纪的中国冰冻圈科学——第六届全国冰川冻土学大会侧记

2002年9月19日至9月21日,第六届全国冰川冻土学大会暨冻土工程国际学术研讨会在兰州召开.笔者参加了自1978年以来的历届全国冰川冻土学大会,每届大会都展示了中国冰川冻土科学的新成果和新方向,不断推动着冰冻圈科学的发展,对这次大会笔者也有同样的感觉.在冰冻圈及全球变化专题方面参加会议的论文共32篇,其中在大会宣读的共16篇,另16篇因作者在野外考察等原因没有在会上宣读,但已发表在《冰川冻土》期刊2002年第24卷第5期的“第六届全国冰川冻土学大会暨冻土工程国际学术研讨会”专辑中.     

冰冻圈生态系统若干问题评述

冰冻圈是气候系统中的五大圈层之一,冰冻圈变化对其内部及关联生态系统的影响已成为全球变化关注的热点领域,冰冻圈生态系统的概念也得到了越来越多的应用。本文基于国内外对冰冻圈要素与生物之间相互作用的已有研究成果,对冰冻圈生态系统的组成、各冰冻圈要素与生物之间的关系进行了系统梳理。目前,冰冻圈生态系统的研究热点主要是冰冻圈生境特征和生境变化对生物群落带来的影响。从生物群落是否直接生活在冰冻圈要素内来看,可将生态系统分为以微生物为主的冰冻圈内生生态系统（endophytic ecosystem of cryosphere）和冰冻圈关联生态系统（cryosphere-related ecosystems）。总体来看,目前冰冻圈生态系统的研究主要关注不同物种（例如陆地动植物、陆地淡水生物、海洋生物、海岸动物和鸟类动物等）对冰冻圈变化的响应,未来应重点开展冰冻圈变化对生物群落影响的定量化研究,特别要考虑冰冻圈各要素变化对生物群落影响的时间尺度和空间范围。     

1980年以来冰冻圈对气候变暖响应的若干证据

进入８０ 年代，气候较前１０－２０年显示出明显的变暖趋势。冰冻圈对此迅速作出了反应：出岳冰川物质平衡８０年代较６０－７０年代平均减少近１７３ｍｍ，相当于冰川敏感值升高约０．３８℃；对气候变化反应敏感的小冰川退缩比例增加了１５－２０％；冰土层中温度亦显示出强劲增势，冰土隔深、冻土界退的变化已有所表现。     

中国冰冻圈网络数据库设计

中国冰冻圈资源在世界冰冻圈资源中占据重要的地位,已生成的中国冰冻圈数据库由６个子库组成,采取ＨＴＴＰ和ＦＴＰ两种协议传输数据,应用客户机／服务器（Ｃ／Ｓ）模型的动作方式,基于ＣＧＩ调用ＩＤＣ程序实现属性数据的网上查询,通过ＶＲＷＬ和Ｊａｖａ等技术实现空间数据的网上发布,从而使冰冻圈信息可以更广泛、更快捷地服务之广大冰冻圈领域的科研工作者。从这些有益的尝试中可以看到,网络技术在未来的地球信息中特别是     

青藏高原唐古拉山冬克玛底河流域水文过程特征分析

利用１９９３年５￣９月连续时间序列的资料，对青藏高原唐古拉山冬克玛底冰川区及其流域的水文过程特征进行初步分析。由于青藏高原季风环流的影响，在性质不同气团控制所产生的降水天然过程的降水量差别极大，该区域主要降水集中在６￣８月，Ｔｒｅｔｙａｋｏｖ雨量器对标准雨量器捕捉率的修正量小于天山地区的研究结果，该流域地面蒸发过程较为强盛，各种下垫面的蒸发量占流域水量平衡收入的３７％，土壤蒸发量与水面蒸发和土壤含     

典型冰冻圈区域河流黑碳研究进展

冰冻圈区域河流是连接冰冻圈及河流中下游,乃至海洋碳库的重要通道。气候变暖导致冰冻圈快速萎缩,致使储存在冰川和冻土中的黑碳暴露并迁移,深刻影响冰冻圈区域河流黑碳的来源及输移过程,对海陆碳循环具有重要意义。本文重点综述了青藏高原、北极、阿尔卑斯山脉、落基山脉以及安第斯山脉等典型冰冻圈区域河流黑碳的通量、来源以及传输运移途径。结果表明：典型冰冻圈区域河流黑碳的传输通量约为2.29 Tg·a^-1,约占全球河流黑碳通量的5.33%。除大气干湿沉降和径流侵蚀外,冰川消融和冻土退化对冰冻圈区域河流黑碳浓度及通量变化具有显著影响,其中青藏高原和阿拉斯加冰川消融每年释放进入河流的黑碳通量分别为10.00 Gg(7.74～12.30 Gg)和0.60 Gg(0.47～0.73 Gg)。然而,冻土退化对冰冻圈区域河流黑碳的影响程度尚不清楚。总体而言,冰冻圈区域河流黑碳的研究不足将严重限制区域乃至全球碳循环的系统认识,未来亟需加强冰冻圈区域河流黑碳的系统监测与研究,为量化全球变暖背景下冰冻圈区域河流黑碳变化及其影响提供科学数据。     

气候变化对中国西北地区山区融雪径流的影响

选择祁连山黑河流域作为中国西北地区山区积雪流域的典型代表，分析了1956－1995年40a以来气候，积雪变化的状况和特点以及春季融雪径 波动趋势，利用融雪径流模型（Snowmelt Runoff Model-SRM)和卫星遥感数据模拟气温上升框架上的融雪径流变化情势，结果表明，中国西北地区山区的气候变化主要表现在年平均气温的缓慢上升而降水基本平稳，年内气温的上升幅度以1－2月份比较强烈，而3－6月融雪期的气温并没有大的变化，导致融雪期在时间尺度上的扩大，融雪径流呈慢增加趋势且受径流周期变化控制，融雪径流峰值的时间上前移。     

干旱区融雪径流模拟的研究进展与展望

融雪径流模拟是干旱区水文水资源研究的热点问题,对干旱区春季融雪洪水风险评估和流域水资源管理至关重要。结合文献查询及资料分析,重点讨论了不同类型融雪径流模型的特征和发展情况,比较了不同融雪径流模型在干旱区一些典型河流的应用情况,并对其功能及优缺点进行了评估。结合对目前流域融雪径流模拟研究中存在的问题的分析,提出未来融雪径流模拟要注重提高数据分辨率的观点。借助多源遥感数据驱动获取更为精确的输入数据,在数据获取难度减小、精度提高的基础上山区融雪径流模拟将更多地以基于能量平衡的物理性模拟为主。模型的构建要充分考虑由气候变暖所带来的其它参数的变化,精确描述山区融雪过程,以提高对融雪径流的模拟精度。     

未来50a中国地区冻土面积分布变化

在检验CMIP3模式比较计划中模式在中国地区的温度模拟效果的基础上,选取模拟效果相对较好的HadCM3、EACHE5模拟结果,采用Kudryavtsev方法,应用数字化土壤和植被资料,借助Arc-GIS,对未来50 a中国地区在A2情景下的冻土空间变化趋势进行了模拟计算. 结果表明,在A2情景下,未来50 a中国地区的冻土呈现出退缩趋势,在2050年,多年冻土在青藏高原地区的巴颜喀拉山-唐古拉山之间、冈底斯山地区出现退化,中国的冻土面积较2006年减少约10.7%.     

中国冻土对气候变化的脆弱性

冻土的脆弱性是指冻土对气候变化的脆弱性,是冻土易受气候变化,尤其是温度变化不利影响的程度. 研究冻土对气候变化的脆弱性是提高对自然生态系统、工程系统、生态-社会-经济系统对冻土变化影响的脆弱性的认知,科学适应冻土变化诸种影响的前提和基础. 基于科学性与实际相结合的原则、全面性与主导性原则、可操作性原则,以暴露度、敏感性与适应能力为标准,遴选构建了我国冻土脆弱性评价指标体系. 借助RS与GIS技术平台,使用空间主成分方法,构建了冻土脆弱性指数模型,在区域尺度上综合评价了冻土的脆弱性. 依据自然分类法,将冻土脆弱性分为潜在脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、强度脆弱与极强度脆弱5级. 结果表明：总体上我国冻土以中度脆弱为主,但青藏高原多年冻土对气候变化尤为脆弱;冻土脆弱性具有显著的地域分布特点,青藏高原、西部高山、东北多年冻土区脆弱性相对较高,季节冻土区相对较低. 与季节冻土相比,多年冻土对气候变化更脆弱. 在当前升温幅度条件下,冻土脆弱程度主要取决于冻土的地形暴露与冻土对气候变化的适应能力.     

青藏高原冰川氮记录研究进展

近年来,青藏高原冰川持续退缩,显著影响区域气候与生物地球化学循环.作为重要的营养元素,氮在生态系统中的循环备受关注.冰川中含氮化合物的迁移转化是冰冻圈地区氮循环的重要环节.基于青藏高原地区冰川氮记录研究,综述了近年来冰芯氮记录的历史变化,指出不同区域的变化趋势存在差异,认为一定程度上受亚洲地区人类活动排放污染物的影响....     

Some scientific problems facing research on hydrological processes in an inland river basin

The challenge is put forward to scientific hydrology by the advancement of water sciences; that is, how should we carry out a multidisciplinary, integrated and cooperative research on hydrological processes in the basin, regional and global scales, in order to better understand the role water plays in the changes of the natural resources and environment of the earth, and to understand the hydrosphere and its interactions with the atmosphere, lithosphere and biosphere. How the changes and transformation of the components of the water cycle and water balance occur in an inland river basin has yet to be understood. We also need to understand what the interactions of water cycle, ecosystems and environment are, and what the responses and feedback of the changes to global change and to human activities are. The water cycle in an inland river basin characterizes the runoff generation region of the mountains upstream, the artificial oases region of water resources exploitation and utilization midstream and the natural desert oases region of runoff dissipating downstream. The mountain hydrological processes are discussed from water cycle, energy balance, water balance and ecological processes. The interactions of water and vegetation are discussed in relation to ecohydrology, and the hydrological processes in the ground water-soil-vegetation layer are discussed from the concept of the critical zone newly put forward abroad. The basic frame is put forward to carry out the field measurement, experiment and studies of hydrological processes in a typical inland river basin. __________ Translated from Advances in Earth Science, 2007, 22(9): 940–953 [译自: 地球科学进展]     

近60年气候变化及人类活动对艾比湖流域水资源的影响

以艾比湖流域为研究对象,基于研究区近60年水文、气象、社会经济等资料,分析了气候变化与人类活动对艾比湖流域水资源的影响。研究表明:(1)近60年,艾比湖流域三大主要干流径流总体呈现增加趋势;(2)近60年,虽然艾比湖流域干流径流量总体增加,但由于人类活动影响作用,导致艾比湖湖区面积和入湖量均呈现逐渐减少的趋势;(3)近60年,人类活动负影响的效果高于气候变化正影响的效果,人类活动的加剧是导致艾比湖流域湖区面积持续减少的主要原因。     

我国冰冻圈变化的影响在气候变化背景下的识别

全球气候变化对自然生态系统和人类社会系统的各个方面产生了很重要的直接影响,其中冰冻圈由于其脆弱性与灵敏性而首当其冲.同样,气候变化通过影响冰冻罔而对自然生态系统和人类社会系统产生很重要的间接影响.通过论述冰冻圈变化的影响,选取较为典型的领域,在时空尺度、作用机制以及影响过程等方面,对气候变化背景下我国冰冻圈变化的具体影响进行了识别.结果表明,气候变化的正面或者负面影响通过冰冻圈变化的作用之后可以加强或者削弱,从而为制定冰冻圈变化的适应对策提供科学依据.