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20世纪80年代以来,现代气候系统理论的建立和发展推动了冰冻圈科学和气候学的交叉融合,进而催生了冰冻圈气候学。冰冻圈的形成演化和地球气候有着密切关系。冰冻圈不仅是一定条件下气候的产物,其变化也影响到天气和气候,影响人类社会经济和可持续发展。冰冻圈气候学就是研究冰冻圈变化与大气圈的互馈作用及其物理机制的科学。文章从介绍冰冻圈气候学的发展历史入手,系统阐释冰冻圈气候学的基本概念和学科特点。冰冻圈气候学重点研究冰冻圈在天气气候及大气环流形成与变异中的作用、冰冻圈-大气圈相互作用的过程与机理、气候系统和冰冻圈模式的发展、气候变化与冰冻圈变化的预估,以及冰冻圈气候学对经济社会的服务功能。继续深化对冰冻圈和大气圈相互作用过程与机理的认识,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。 相似文献
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冰冻圈与生物圈间密切的互馈作用关系在全球变化下不断加强,深刻影响着全球环境治理和人类社会可持续发展。文章从冰冻圈生态系统基本格局与功能、对变化环境的响应过程及适应性策略等角度,全面阐释了冰冻圈生态系统的分布格局及其在全球生态系统功能与人类福祉中的作用、冰冻圈生态系统对全球变化的高度敏感性与指示性、冰冻圈生态系统在生物多样性维持及生物生产力增效等方面的屏障作用等,提出了变化环境下冰冻圈生态系统健康维持的有效调控路径;从而较为系统地介绍了冰冻圈生态学的基本内涵与学科进展,并指出了冰冻圈生态学未来主要发展趋势。 相似文献
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冰冻圈水体以固态存在,固态水融化后在流域、区域乃至全球尺度上影响水文、水资源和水循环。文章从水文学视角,重点从冰冻圈水文功能、融水径流过程及其影响、冰冻圈水文生态与环境效应等方面介绍冰冻圈水文研究的内容和最新进展。冰冻圈水文功能主要表现在水源涵养、径流补给、水资源调节3个方面。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。冰冻圈水文过程变化也对寒区生态系统和生态工程、洪水灾害及可持续发展、乃至地缘政治有重要影响。 相似文献
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冰冻圈与气候变化、人类工程活动和社会经济发展具有极为密切的关系,冰冻圈变化及其引发的冰冻圈灾害使寒区工程建设和安全运营面临着巨大的挑战。冰冻圈各要素对重大工程影响具有显著不同的特点,冰川、积雪、海(河、湖)冰等主要以灾害方式影响重大工程的建设、安全运营和服役性。冻土作为工程构筑物的特殊地基土,冻融灾害和冻土热力学稳定性变化均会直接影响工程的稳定性。随着全球气候环境变化,冰冻圈各要素变化及其水文、生态环境、地表过程等变化均对重大工程产生显著的影响,需加强重大工程建设和安全运营与环境因素变化之间关系研究,重大工程安全保障技术也需更加综合地考虑气候和环境变化的影响。因此,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。 相似文献
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冰冻圈化学是一门新兴学科,是冰冻圈科学的重要分支。自工业革命以来,人类活动排放的污染物深刻影响了冰冻圈的化学成分,而全球变暖导致的冰冻圈快速退缩,也影响到冰冻圈乃至全球的生物地球化学循环,并产生了显著的气候和环境效应。文章介绍了冰冻圈化学在冰冻圈科学体系中的定位,构建了冰冻圈化学的学科框架;通过举例阐明冰冻圈化学与气候和环境变化及人类活动的联系,特别是冰冻圈化学在全球变化研究中的作用;对当今冰冻圈化学相关研究热点进行了回顾和展望。冰冻圈化学研究的不断深入,将为应对人类所面临的气候和环境问题提供重要科技支撑。 相似文献
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近年来,冰冻圈微生物的研究受到广泛重视。冰冻圈的低温和严酷的生存条件,选择了具有独特适应性和多样性的微生物,这些微生物是地球生命系统和生物多样性的独特组分。冰冻圈微生物大多为冷适应微生物;其中,有许多新微生物类群,是极其重要的物种和基因资源。嗜冷微生物是揭示生物冷适应机制的模式生物,其细胞及细胞组分在低温生物工艺上显示出巨大的应用价值。冰冻圈中也封存着一些古老的未知致病性微生物。冰冻圈是地球上对气候变化最为敏感的圈层,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。因此,亟待开展冰冻圈微生物调查与研究,探讨其对全球变化的响应及其适应机制。 相似文献
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冰冻圈灾害包括陆地冰冻圈灾害、海洋冰冻圈灾害和大气冰冻圈灾害,冰冻圈灾害分布广泛,对社会造成的损失和影响巨大。气候变暖导致冰冻圈灾害的发生频率和强度越来越高,使冰冻圈及其影响地区消除贫困、气候变化减缓与适应,以及经济社会可持续发展面临严峻挑战。早期,冰冻圈灾害学主要以单灾种的致灾事件、灾害影响和防治研究为主,且多集中于雪崩、冰湖溃决和冰川泥石流灾害。20世纪80年代以来,冰冻圈灾害学研究范畴扩大,冻土灾害、海冰灾害、冰凌灾害等得到广泛关注和深入研究。近10年,伴随冰冻圈科学体系的建立、完善,冰冻圈灾害学学科体系正在孕育发展,且在冰冻圈灾害风险、影响与适应方面进展显著。基于已有研究,文章详细阐述了冰冻圈灾害学学科内涵,评述了冰冻圈灾害时空特征及其综合影响,进而提出了未来冰冻圈灾害学学科建设和发展的建议。 相似文献
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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。经过20世纪中后期对冰的物理性质的大量实验研究和冰冻圈主要要素物理特征的广泛调查,冰的物理性质和冰冻圈主要要素物理特征的基本概念得以明确。随着冰冻圈科学体系的建立和服务于社会经济发展的需要,冰冻圈物理研究在3个方面要着力发展:(1)提高冰和冰冻圈要素物理性质的定量刻画精度,为过程模拟、冰冻圈灾害防治和冰冻圈服务提供关键参数支持;(2)加强冰冻圈主要要素综合物理过程的模拟研究,特别是要开展实体和相似性模拟实验;(3)推进冰冻圈多模式及其与其他圈层模式的耦合研究。 相似文献
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冰冻圈科学作为一门自然和人文深度交叉的新兴学科，其目的是认识自然规律，服务人类社会，促进可持续发展。近年来，中国冰冻圈研究实现了从传统基础研究到服务国家重大需求的跨越，这标志着学科的日臻成熟。北京冬奥会是我国重要历史节点的重大标志性活动。早在2016年冬奥会申办成功之初，当意识到国际顶级赛事对雪冰特殊需求“近在眼前”后，冰冻圈科学国家重点实验室即以国家自然科学基金创新研究群体项目（三期）和中国科学院学部院士咨询项目为依托，率先在河北张家口滑雪场开展了观测研究。过去5年来，冬奥雪务需求牵引着我国冰冻圈科学团队在雪冰物理关键技术环节上集中攻关，推动了学科向应用领域的延拓，取得了预期成果。文章总结研究团队研发的冬奥雪务保障关键技术，展望我国冰雪产业发展路径，从战略思维、科学积淀及实践创新的角度阐述冰冻圈科学的应用及拓展，提出了相关思考和建议。 相似文献
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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%,冻土扩展,气候干旱,风沙盛行,海平面降低130—150 m,植被向低纬度收缩10o以上,垂直带谱下移1 000 m以上。冰期天文理论成功解释了冰期-间冰期循环周期问题,但还存在诸多挑战。第四纪也是古人类向现代人发展的时期。古人类诞生于东非,约200万年前曾向欧亚大陆有限扩散,但一直到了末次间冰期才大规模扩散;尤其在随后的末次冰期中,人类更是借助于大陆桥扩散到美洲和澳洲。新仙女木事件后,气候变暖,人类进入细石器时代并逐渐过渡到农业社会。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。 相似文献
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文章介绍了太阳系和太阳系外行星冰冻圈。太阳系各行星和卫星的表面温度差异很大,它们的冰冻圈发育各不相同。水星和月球的两极陨石坑的永久阴影区中可能有水冰存在。金星太热,表面既没有液态水,也不可能有水冰存在。火星两极存在永久性冰帽,包括水冰和干冰(固态CO2)。在太阳系雪线之外,存在很多冰卫星和富含水的矮行星,它们的主要是由水冰组成的;在极低的温度下,水冰甚至比地球上的岩石还要坚硬,并成为这些星体的壳层。除了水冰,其他易挥发组分如CO2、CH4、N2、CO等在极低温度下都会凝固为冰,形成不同于水冰的冰冻圈。因此,行星冰冻圈具有与地球冰冻圈迥然不同的丰富多样性。对行星冰冻圈的研究有助于我们扩大视野,更深入地理解地球冰冻圈,也将有助于我们理解太阳系的形成、地球水分的来源、地球深时古气候环境和生命演化,以及开展未来的系外生命探测。 相似文献
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全球气候变暖正在导致冰冻圈的快速融化,并由此引发对冰冻圈特别是北极地区资源和航道控制权的争夺,世界正进入一个由气候变化驱动的地缘政治时代。文章在分析冰冻圈地缘政治形成背景的基础上,讨论了冰冻圈地缘政治(学)的内涵及特征;并从现实主义视角分析近20年来发生在北极地区的地缘政治竞争态势,包括北极五国对200海里外大陆架划界的竞争,以及美国和俄罗斯等国围绕北极资源、航道控制展开的军事部署和斗争。最后,提出了中国参与冰冻圈国际治理的思路。 相似文献