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• 1冰凍圈儲存地球淡水資源?75% 科學(xué)體系的建立及發(fā)展

冰凍圈是氣候系統(tǒng)五大圈層之一，地球陸地冰凍圈覆蓋了全球陸地面積的?52%—55%。冰凍圈儲存了地球淡水資源的?75%，其中冰川和冰蓋約占全球淡水資源的?70%。冰凍圈退縮將改變著世界地緣戰(zhàn)略格局，冰凍圈發(fā)育的核心地區(qū)可能將成為大國利益競爭的戰(zhàn)略高地，或者成為全球合作的新領(lǐng)域。

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• 1冰凍圈氣候?qū)W未來發(fā)展趨勢

冰凍圈是氣候的產(chǎn)物，對溫度和降水非常敏感，氣候條件決定著冰凍圈及其各要素的生存壽命。推動陸地冰凍圈、海洋冰凍圈和大氣冰凍圈過程參數(shù)化方案向精細(xì)化、定量化、復(fù)雜性方向發(fā)展，特別是重點(diǎn)考慮冰凍圈不同分量和要素非線性作用的時(shí)空尺度，發(fā)展耦合冰凍圈過程的全球與區(qū)域氣候系統(tǒng)模式是冰凍圈氣候?qū)W的未來發(fā)展趨勢。

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• 1冰凍圈水文學(xué)：解密地球最大淡水庫

在氣候變暖的背景下，冰凍圈水文過程已經(jīng)發(fā)生了顯著變化，冰川消融期提前，冰川融水徑流增多；融雪期提前，多年凍土退化導(dǎo)致冬季徑流增加，對流域徑流的年內(nèi)調(diào)節(jié)能力增加。預(yù)估未來氣候變化情景下，冰川融水持續(xù)減少，其變化對我國西北地區(qū)的水資源管理帶來更大挑戰(zhàn)。

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• 1冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)：全球變化的前哨與屏障

冰凍圈是氣候系統(tǒng)最敏感的圈層：氣候變暖促使冰凍圈各要素的冰量總體處于虧損狀態(tài)，以相變能量變化主導(dǎo)物質(zhì)與能量循環(huán)發(fā)生改變，并導(dǎo)致各類生態(tài)系統(tǒng)從生境、組成結(jié)構(gòu)、食物網(wǎng)、分布格局等全方位產(chǎn)生異變。氣候變暖對生態(tài)系統(tǒng)的影響比其他區(qū)域更為深刻和廣泛。

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• 1冰凍圈微生物：機(jī)遇與挑戰(zhàn)

冰凍圈被認(rèn)為是地球上類似于火星、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四和木衛(wèi)六等星球的環(huán)境，冰凍圈微生物的線索有望為地外生命的探索提供啟示。地球的升溫正加速冰凍圈的退化和消融，冰凍圈微生物賴以生存的生境正在消失，且伴隨著微生物的釋放。這些微生物的釋放可能是人類面臨的不可預(yù)知的威脅。

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• 1?冰凍圈工程學(xué)助力互聯(lián)互通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

氣候和環(huán)境變化將成為未來冰凍圈區(qū)重大工程建設(shè)、安全運(yùn)營和工程服役性必須考慮的重要因素。同時(shí)，“一帶一路”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不僅給冰凍圈工程學(xué)帶來機(jī)遇，而且也使其面臨更大的挑戰(zhàn)。

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• 1冰凍圈物理研究的新視野

冰是冰凍圈核心物質(zhì)，但不同冰凍圈要素因冰的含量及其他物質(zhì)組成有所不同，物理性質(zhì)及各種物理過程存在明顯差異。在氣候變暖背景下，冰凍圈快速變化特征明顯，冰凍圈災(zāi)害頻發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和影響日趨嚴(yán)重。

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• 1冰凍圈化學(xué)：解密氣候環(huán)境和人類活動的指紋

20?世紀(jì)?80?年代，科學(xué)家提出“全球變化”概念，逐步將地球的大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、冰凍圈和人類圈納入“全球變化”范疇，并突出強(qiáng)調(diào)地球多圈層相互作用及其環(huán)境變化。冰凍圈是氣候系統(tǒng)中最為敏感的圈層，也是全球變化的放大器。冰凍圈主要分布在極地和高寒區(qū)域，受局地人類活動的影響較小；因此，冰凍圈化學(xué)作為“指紋信息”，可以反映區(qū)域或全球尺度氣候與環(huán)境變化的信息，有利于獲得不同氣候和環(huán)境因子的演化過程。

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• 1南極、北極、第三極山地冰芯記錄的氣候環(huán)境變化

冰芯是地球氣候環(huán)境變化的天然檔案庫。然而，隨著全球氣候的進(jìn)一步變暖，山地冰川會逐漸消亡，極地冰蓋的消融也將呈增加趨勢。這意味著冰芯這一天然檔案庫存在“融化消失”的極大風(fēng)險(xiǎn)。為了更好地認(rèn)識我們所居住的地球環(huán)境的變化，拯救冰芯是當(dāng)務(wù)之急，而這一點(diǎn)西方國家走在了前面。在全球變暖加劇、冰川加速消亡的今天，應(yīng)盡快拯救冰芯資源，建立我國的冰芯檔案儲藏庫，為國家發(fā)展及后世科學(xué)研究服務(wù)。

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• 1第四紀(jì)冰凍圈——全球變化長尺度研究

第四紀(jì)是以大冰期為標(biāo)志的最新地質(zhì)歷史時(shí)期。這個(gè)大冰期的基本特征是軌道尺度的冰期-間冰期交替及亞軌道尺度的冰階-間冰階變化。現(xiàn)在是比較溫暖的間冰期，冰川只覆蓋陸地面積的?10%。而在冰期最盛時(shí)，冰川覆蓋全球陸地面積的?30%。工業(yè)革命開始，人類發(fā)展深刻影響到了地球的自然進(jìn)程，導(dǎo)致全球變暖，預(yù)示著一個(gè)“人類紀(jì)”的到來。

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• 1冰凍圈遙感：助力“三極”大科學(xué)計(jì)劃

南極、北極和以青藏高原為主體的亞洲高山區(qū)是地球的“三極”，也是全球冰凍圈的核心分布區(qū)域?。“三極”不僅蘊(yùn)藏著全球最大的淡水資源，且油氣資源豐富，是全球資源、能源開發(fā)潛在的戰(zhàn)略性儲備區(qū)域，對我國未來發(fā)展、國家利益和安全戰(zhàn)略具有特殊的重要意義。同時(shí)，“三極”是全球氣候變暖最為劇烈的地區(qū)和全球氣候系統(tǒng)多圈層相互作用的典型區(qū)，也是影響全球氣候與環(huán)境變化的關(guān)鍵區(qū)和敏感區(qū)，其在全球能量和水分循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。

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• 1地球之外的冰雪世界——行星冰凍圈

太陽系外宜居行星冰凍圈是系外行星宜居性研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前，所發(fā)現(xiàn)的可能宜居行星絕大多數(shù)是潮汐鎖相行星，其背陽面冰凍圈發(fā)育的強(qiáng)弱直接影響到朝陽面是否有液態(tài)水存在，也影響到這些行星的宜居性。下一代太空望遠(yuǎn)鏡也將觀測宜居行星的冰凍圈，我們期待著更多激動人心的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的到來。

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• 1冰凍圈人文社會學(xué)的重要視角：功能與服務(wù)

近幾十年來，隨著全球變暖，以及在可持續(xù)發(fā)展理念的推動下，冰凍圈科學(xué)快速發(fā)展，科學(xué)內(nèi)涵不斷豐富，其研究內(nèi)容不僅包含冰凍圈各要素的形成、演化過程與內(nèi)在機(jī)理，以及冰凍圈與氣候系統(tǒng)其他圈層的相互作用，還不斷拓展到冰凍圈對人類社會的影響和適應(yīng)等自然和人文學(xué)科交叉領(lǐng)域。

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• 1冰凍圈災(zāi)害特征、影響及其學(xué)科發(fā)展展望

冰凍圈承災(zāi)區(qū)往往是地處偏遠(yuǎn)的高寒地區(qū)和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，貧困人口比例高，抵御自然災(zāi)害的能力差，冰凍圈災(zāi)害防治已成為冰凍圈地區(qū)消除貧困、減緩與適應(yīng)氣候變化影響，以及推動經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展面臨的重要問題。

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