冰冻圈是气候系统五大圈层之一,对大气、水资源和水循环、生态系统、陆地和海洋环境,以及社会经济可持续发展有重要影响。冰冻圈发育的地带性特征,决定了它的变化首先会影响到世界经济最发达的中高纬地区的国家和经济体,对中纬度地区的影响亦不可低估,加上其变化对海洋的影响,使低纬地区和小岛国家也不可避免,“牵一发而动全身”,从而波及全球。
  人类活动给地球带来了诸多负面影响,如全球变暖、生态系统受损、水资源短缺、土地退化等。冰冻圈作为气候系统圈层之一,其变化与上述现象息息相关。冰冻圈内海量的淡水资源、巨大的相变潜能、广阔的发育空间等,对支持地球生命系统的水资源、能源、食物安全,以及陆地、海洋、生物多样性等关键要素有重要影响。冰冻圈变化既能给人带来损失,也能给予种种惠益。
  • 冰冻圈是气候系统五大圈层之一,地球陆地冰冻圈覆盖了全球陆地面积的 52%—55%。冰冻圈储存了地球淡水资源的 75%,其中冰川和冰盖约占全球淡水资源的 70%。冰冻圈退缩将改变着世界地缘战略格局,冰冻圈发育的核心地区可能将成为大国利益竞争的战略高地,或者成为全球合作的新领域。

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  • 冰冻圈是气候的产物,对温度和降水非常敏感,气候条件决定着冰冻圈及其各要素的生存寿命。推动陆地冰冻圈、海洋冰冻圈和大气冰冻圈过程参数化方案向精细化、定量化、复杂性方向发展,特别是重点考虑冰冻圈不同分量和要素非线性作用的时空尺度,发展耦合冰冻圈过程的全球与区域气候系统模式是冰冻圈气候学的未来发展趋势。

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  • 在气候变暖的背景下,冰冻圈水文过程已经发生了显著变化,冰川消融期提前,冰川融水径流增多;融雪期提前,多年冻土退化导致冬季径流增加,对流域径流的年内调节能力增加。预估未来气候变化情景下,冰川融水持续减少,其变化对我国西北地区的水资源管理带来更大挑战。

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  • 冰冻圈是气候系统最敏感的圈层:气候变暖促使冰冻圈各要素的冰量总体处于亏损状态,以相变能量变化主导物质与能量循环发生改变,并导致各类生态系统从生境、组成结构、食物网、分布格局等全方位产生异变。气候变暖对生态系统的影响比其他区域更为深刻和广泛。

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  • 冰冻圈被认为是地球上类似于火星、木卫二、木卫三、木卫四和木卫六等星球的环境,冰冻圈微生物的线索有望为地外生命的探索提供启示。地球的升温正加速冰冻圈的退化和消融,冰冻圈微生物赖以生存的生境正在消失,且伴随着微生物的释放。这些微生物的释放可能是人类面临的不可预知的威胁。

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  • 气候和环境变化将成为未来冰冻圈区重大工程建设、安全运营和工程服役性必须考虑的重要因素。同时,“一带一路”基础设施建设不仅给冰冻圈工程学带来机遇,而且也使其面临更大的挑战。

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  • 冰是冰冻圈核心物质,但不同冰冻圈要素因冰的含量及其他物质组成有所不同,物理性质及各种物理过程存在明显差异。在气候变暖背景下,冰冻圈快速变化特征明显,冰冻圈灾害频发的风险和影响日趋严重。

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  • 20 世纪 80 年代,科学家提出“全球变化”概念,逐步将地球的大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、冰冻圈和人类圈纳入“全球变化”范畴,并突出强调地球多圈层相互作用及其环境变化。冰冻圈是气候系统中最为敏感的圈层,也是全球变化的放大器。冰冻圈主要分布在极地和高寒区域,受局地人类活动的影响较小;因此,冰冻圈化学作为“指纹信息”,可以反映区域或全球尺度气候与环境变化的信息,有利于获得不同气候和环境因子的演化过程。

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  • 冰芯是地球气候环境变化的天然档案库。然而,随着全球气候的进一步变暖,山地冰川会逐渐消亡,极地冰盖的消融也将呈增加趋势。这意味着冰芯这一天然档案库存在“融化消失”的极大风险。为了更好地认识我们所居住的地球环境的变化,拯救冰芯是当务之急,而这一点西方国家走在了前面。在全球变暖加剧、冰川加速消亡的今天,应尽快拯救冰芯资源,建立我国的冰芯档案储藏库,为国家发展及后世科学研究服务。

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  • 第四纪是以大冰期为标志的最新地质历史时期。这个大冰期的基本特征是轨道尺度的冰期-间冰期交替及亚轨道尺度的冰阶-间冰阶变化。现在是比较温暖的间冰期,冰川只覆盖陆地面积的 10%。而在冰期最盛时,冰川覆盖全球陆地面积的 30%。工业革命开始,人类发展深刻影响到了地球的自然进程,导致全球变暖,预示着一个“人类纪”的到来。

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  • 南极、北极和以青藏高原为主体的亚洲高山区是地球的“三极”,也是全球冰冻圈的核心分布区域 。“三极”不仅蕴藏着全球最大的淡水资源,且油气资源丰富,是全球资源、能源开发潜在的战略性储备区域,对我国未来发展、国家利益和安全战略具有特殊的重要意义。同时,“三极”是全球气候变暖最为剧烈的地区和全球气候系统多圈层相互作用的典型区,也是影响全球气候与环境变化的关键区和敏感区,其在全球能量和水分循环中发挥着重要作用。

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  • 太阳系外宜居行星冰冻圈是系外行星宜居性研究的一个热点。目前,所发现的可能宜居行星绝大多数是潮汐锁相行星,其背阳面冰冻圈发育的强弱直接影响到朝阳面是否有液态水存在,也影响到这些行星的宜居性。下一代太空望远镜也将观测宜居行星的冰冻圈,我们期待着更多激动人心的科学发现的到来。

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  • 近几十年来,随着全球变暖,以及在可持续发展理念的推动下,冰冻圈科学快速发展,科学内涵不断丰富,其研究内容不仅包含冰冻圈各要素的形成、演化过程与内在机理,以及冰冻圈与气候系统其他圈层的相互作用,还不断拓展到冰冻圈对人类社会的影响和适应等自然和人文学科交叉领域。

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  • 冰冻圈承灾区往往是地处偏远的高寒地区和经济欠发达地区,贫困人口比例高,抵御自然灾害的能力差,冰冻圈灾害防治已成为冰冻圈地区消除贫困、减缓与适应气候变化影响,以及推动经济社会可持续发展面临的重要问题。

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