冰凍圈儲(chǔ)存地球淡水資源?75% 科學(xué)體系的建立及發(fā)展
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冰凍圈科學(xué)體系的建立
冰凍圈科學(xué)專門研究機(jī)構(gòu)的建立
西方科學(xué)家提出了冰凍圈概念，中國(guó)科學(xué)家發(fā)展并初步建成了冰凍圈科學(xué)體系。由于發(fā)展階段、方式和理念不同，所處自然條件和人口結(jié)構(gòu)各異，西方雖然最早提出了冰凍圈概念，但在冰凍圈科學(xué)上發(fā)展卻比較緩慢。1972?年世界氣象組織（WMO）在斯德哥爾摩聯(lián)合國(guó)人類環(huán)境會(huì)議上，首次將“冰凍圈”這一獨(dú)特自然環(huán)境綜合體與大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈并列，明確了五大圈層之間的相互作用與反饋，奠定了氣候系統(tǒng)的理論。2000?年，世界氣候研究計(jì)劃（WCRP）科學(xué)委員會(huì)決定設(shè)立“氣候與冰凍圈”（CliC）計(jì)劃，旨在定量評(píng)估氣候變化對(duì)冰凍圈各要素的影響，以及冰凍圈在氣候系統(tǒng)中的作用。
經(jīng)過長(zhǎng)期的學(xué)術(shù)積累，結(jié)合氣候變化、可持續(xù)發(fā)展和健康地球建設(shè)，中國(guó)學(xué)者提出了冰凍圈科學(xué)的概念和理論框架，并建立了國(guó)際上首個(gè)以冰凍圈科學(xué)命名的專門研究機(jī)構(gòu)。早在?20?世紀(jì)?20?年代初，竺可楨在教授《地學(xué)通論》時(shí)就設(shè)立專章講述冰川。20?世紀(jì)?50?年代后期，施雅風(fēng)組織祁連山和天山現(xiàn)代冰川考察，后在蘭州設(shè)立中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所，該研究所成為中國(guó)冰凍圈科學(xué)研究基地。20?世紀(jì)?80?年代起，冰凍圈在全球變化研究中的作用日益受到重視，2007?年?4?月冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成為國(guó)際上第一個(gè)以“冰凍圈科學(xué)”命名的研究機(jī)構(gòu)。該實(shí)驗(yàn)室將冰凍圈過程與機(jī)理、冰凍圈與其他圈層相互作用和冰凍圈變化影響的適應(yīng)與對(duì)策確定為?3?個(gè)重要研究方向，以期為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建立和學(xué)科定位，顯示了冰凍圈科學(xué)研究由單要素向圈層綜合的轉(zhuǎn)變和將自然科學(xué)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有結(jié)合起來的轉(zhuǎn)變，標(biāo)志著冰凍圈科學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代（圖?3）。
圖 3 冰凍圈科學(xué)在中國(guó)發(fā)展的主要?dú)v程
國(guó)際冰凍圈科學(xué)研究沿著?2?條主線展開：①以WCRP/CliC?為主線展開。目標(biāo)是加深對(duì)冰凍圈與氣候系統(tǒng)之間相互作用的物理過程與反饋機(jī)制的理解，提高氣候預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。②以國(guó)際冰凍圈科學(xué)協(xié)會(huì)（IACS）為主線展開。國(guó)際大地測(cè)量與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUGG）于?2007?年?8?月將“國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)”下屬的“國(guó)際雪冰委員會(huì)”提升為“國(guó)際冰凍圈科學(xué)協(xié)會(huì)”，以推動(dòng)冰凍圈單要素研究之間的聯(lián)系。
建立冰凍圈科學(xué)框架體系
冰凍圈科學(xué)始于冰川學(xué)、凍土學(xué)以及積雪、河冰、湖冰、海冰等的研究。從研究?jī)?nèi)容來看，在氣候變化和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展需求驅(qū)動(dòng)下，冰凍圈科學(xué)根據(jù)自身特點(diǎn)，從動(dòng)量、能量、水量、經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征出發(fā)，不僅研究冰凍圈內(nèi)在機(jī)理和過程，更加注重研究冰凍圈與大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈（陸地表層）及人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)（人類圈）的相互作用。冰凍圈變化對(duì)各圈層的影響和適應(yīng)研究，涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展，實(shí)用性強(qiáng)，社會(huì)需求迫切，這些內(nèi)容豐富了冰凍圈科學(xué)的內(nèi)涵，促進(jìn)了學(xué)科體系的完善。從研究方法來看，冰凍圈科學(xué)研究同時(shí)使用自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的方法，包括利用光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)、化學(xué)、生態(tài)學(xué)的知識(shí)和方法，建立立體觀測(cè)體系，采集冰凍圈各要素觀測(cè)資料，完善實(shí)驗(yàn)室測(cè)試系統(tǒng)，發(fā)展冰凍圈全球和區(qū)域模式，并與地球系統(tǒng)模式嵌套；注意使用經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)科學(xué)的原理，研究冰凍圈自身規(guī)律及其與社會(huì)的關(guān)系，分析冰凍圈變化的影響、脆弱性和適應(yīng)性。
我國(guó)冰凍圈科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過梳理國(guó)內(nèi)外科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)冰凍圈研究進(jìn)展，解析冰凍圈科學(xué)內(nèi)涵和外延，先后完成《冰凍圈科學(xué)詞匯》《冰凍圈科學(xué)辭典》和《冰凍圈科學(xué)概論》（中、英文版）。同時(shí)，以機(jī)理、變化、影響、適應(yīng)為主線，編寫了“冰凍圈科學(xué)系列”叢書，包括冰凍圈物理、化學(xué)、地理、氣候、水文、生態(tài)、微生物、環(huán)境、第四紀(jì)、工程、災(zāi)害、人文、地緣、遙感和行星冰凍圈等?15?個(gè)方面，涵蓋了自然和人文社會(huì)學(xué)科的多個(gè)領(lǐng)域。
目前，我國(guó)已建立了冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等專門研究機(jī)構(gòu)，在一些部門和高等院校也建立了若干與冰凍圈科學(xué)相關(guān)的研究實(shí)體，多所大學(xué)開設(shè)冰凍圈科學(xué)課程，甚至還設(shè)立了冰凍圈科學(xué)專業(yè)，服務(wù)于冰凍圈科學(xué)研究后備人才培養(yǎng)。“冰凍圈科學(xué)學(xué)會(huì)”也已籌建多年，該學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)年會(huì)和各專業(yè)委員會(huì)的活動(dòng)豐富多彩，壯大了冰凍圈科學(xué)研究隊(duì)伍，擴(kuò)大了冰凍圈科學(xué)的影響和普及。