近日，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室丁永建團(tuán)隊與蘭州大學(xué)、蘭州理工大學(xué)等單位科研人員合作，通過對大氣冰凍圈、海洋冰凍圈和陸地冰凍圈的范圍、特征和影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析，闡述了不同類型的冰凍圈災(zāi)害的時空分布特征，指出了冰凍圈退化會導(dǎo)致冰凍圈災(zāi)害增加。此外，該研究還提出了冰凍圈災(zāi)害的預(yù)防和減輕的應(yīng)對方案，為全球冰凍圈變化及應(yīng)對提供了科學(xué)參考。研究結(jié)果發(fā)表在《地球科學(xué)評論》上。

青藏高原多年凍土退化引起的滑坡（暴露區(qū)可見地下冰） 丁永建供圖

大氣冰凍圈災(zāi)害方面，歐亞大陸的霜凍和冰雹災(zāi)害關(guān)注較多，而北美冬季寒潮關(guān)注更多。過去幾十年來，霜凍、冰雹隨著氣候變暖呈減少趨勢，但晝夜溫差變化增大會導(dǎo)致霜凍增加，而且目前植物的物候變化情況還不清楚。同時，已有氣候模式還無法預(yù)測冰雹概率、冰雹直徑大小和總量。與冰雹類似，凍雨頻率在統(tǒng)計上隨氣候變暖而減少，但凍雨的冰量、持續(xù)時間在未來如何變化還不清楚。此外，北半球在未來會呈“暖北極、冷大陸”的模式，因而冬季寒潮的影響會增加?？紤]到人口數(shù)量和財產(chǎn)的增加，大氣冰凍圈災(zāi)害損失在未來會增加。

海洋冰凍圈災(zāi)害主要包括海冰災(zāi)害、冰山災(zāi)害、北極海岸帶侵蝕和海平面上升。海冰凍結(jié)會堵塞航道，造成海上設(shè)備損壞，海冰快速融化也可能會造成海岸帶侵蝕，部分水域鹽度快速變化從而影響漁業(yè)生產(chǎn)。海冰快速消退后，人類活動包括漁業(yè)、航運、油氣開采和旅游觀光也會不斷向海冰區(qū)擴(kuò)展，因而海冰災(zāi)害會更嚴(yán)峻。冰山數(shù)量在未來會隨著冰架冰山的崩解而增多，加上人類活動增多，冰山與船只和海上設(shè)施碰撞的風(fēng)險也會增加。海冰退化，海水溫度升高，沿海多年凍土退化和海浪增強(qiáng)都會進(jìn)一步加劇北極海岸帶的侵蝕。

陸地冰凍圈災(zāi)害受到的關(guān)注最多。按照災(zāi)害的成因，可以分為冰川、積雪和多年凍土災(zāi)害，但是實際上很多災(zāi)害是多個過程同時形成的。以冰川災(zāi)害為例，在全球范圍來看，歐洲阿爾卑斯山地區(qū)的冰川泥石流關(guān)注最多，而亞洲喜馬拉雅山脈和青藏高原的冰川洪水的關(guān)注最多。加拿大和阿拉斯加也因為其廣泛發(fā)育的冰川而有較多的冰川洪水和冰川泥石流災(zāi)害報道。

氣候變暖使積雪范圍呈減少趨勢，但這并不意味著暴雪的頻率降低，在有些地區(qū)，暴雪頻率反而增加，說明未來暴雪災(zāi)害更有可能增加。受到春季溫度升高的影響，很多地區(qū)的雪崩風(fēng)險會增加。受到積雪融化時間提前和降水增加的影響，積雪洪水在未來仍可能會是重要的災(zāi)害。

多年凍土災(zāi)害主要是因為多年凍土融化后造成的一系列災(zāi)害。在高山地區(qū)，多年凍土融化會降低山體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，造成山體崩塌、滑坡等災(zāi)害。地下冰融化后導(dǎo)致地表沉降，強(qiáng)烈的凍融作用會給多年凍土區(qū)的工程如公路、鐵路等造成影響。這些災(zāi)害會隨著多年凍土的退化而更為嚴(yán)重。值得注意的是，近年來發(fā)現(xiàn)平坦地勢下多年凍土的退化也會造成湖泊的潰決，從而引起重大災(zāi)害風(fēng)險。

該研究還介紹了冰凍圈災(zāi)害的減緩措施。對于大氣冰凍圈災(zāi)害，需要加強(qiáng)短期天氣預(yù)報能力，部分地區(qū)的冰雹減災(zāi)可以通過人影工程來實施。海洋冰凍圈的減緩措施需要發(fā)展海冰和冰山的高精度監(jiān)測方法并建立數(shù)據(jù)庫，對于海岸帶侵蝕，盡管工程成本較高，但一些工藝，比如鋼絲網(wǎng)籠對于保持沿岸帶的陡坡穩(wěn)定性具有較好的效果。海平面上升的應(yīng)對方案還應(yīng)該遵循IPCC1990年提出的策略，即按照信息收集、意識提升、計劃和設(shè)計、執(zhí)行、監(jiān)測與評估來應(yīng)對。陸地冰凍圈的災(zāi)害減緩需要加強(qiáng)監(jiān)測，特別是隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，冰湖潰決災(zāi)害已經(jīng)有了一些成功的預(yù)報范例。但是，建立陸地冰凍圈，特別是高山冰凍圈地區(qū)的災(zāi)害分布圖非常必要。

研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室自主課題、國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項以及中科院西部之光等項目共同資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103500



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