冰凍圈儲存地球淡水資源?75% 科學體系的建立及發展
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冰凍圈科學體系的建立
冰凍圈科學專門研究機構的建立
西方科學家提出了冰凍圈概念，中國科學家發展并初步建成了冰凍圈科學體系。由于發展階段、方式和理念不同，所處自然條件和人口結構各異，西方雖然最早提出了冰凍圈概念，但在冰凍圈科學上發展卻比較緩慢。1972?年世界氣象組織（WMO）在斯德哥爾摩聯合國人類環境會議上，首次將“冰凍圈”這一獨特自然環境綜合體與大氣圈、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，奠定了氣候系統的理論。2000?年，世界氣候研究計劃（WCRP）科學委員會決定設立“氣候與冰凍圈”（CliC）計劃，旨在定量評估氣候變化對冰凍圈各要素的影響，以及冰凍圈在氣候系統中的作用。
經過長期的學術積累，結合氣候變化、可持續發展和健康地球建設，中國學者提出了冰凍圈科學的概念和理論框架，并建立了國際上首個以冰凍圈科學命名的專門研究機構。早在?20?世紀?20?年代初，竺可楨在教授《地學通論》時就設立專章講述冰川。20?世紀?50?年代后期，施雅風組織祁連山和天山現代冰川考察，后在蘭州設立中國科學院蘭州冰川凍土研究所，該研究所成為中國冰凍圈科學研究基地。20?世紀?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?月冰凍圈科學國家重點實驗室成為國際上第一個以“冰凍圈科學”命名的研究機構。該實驗室將冰凍圈過程與機理、冰凍圈與其他圈層相互作用和冰凍圈變化影響的適應與對策確定為?3?個重要研究方向，以期為社會經濟可持續發展服務。冰凍圈科學國家重點實驗室的建立和學科定位，顯示了冰凍圈科學研究由單要素向圈層綜合的轉變和將自然科學與社會經濟可持續發展有結合起來的轉變，標志著冰凍圈科學的發展進入了新時代（圖?3）。
圖 3 冰凍圈科學在中國發展的主要歷程
國際冰凍圈科學研究沿著?2?條主線展開：①以WCRP/CliC?為主線展開。目標是加深對冰凍圈與氣候系統之間相互作用的物理過程與反饋機制的理解，提高氣候預測的準確性，為防災減災服務。②以國際冰凍圈科學協會（IACS）為主線展開。國際大地測量與地球物理學聯合會（IUGG）于?2007?年?8?月將“國際水文科學協會”下屬的“國際雪冰委員會”提升為“國際冰凍圈科學協會”，以推動冰凍圈單要素研究之間的聯系。
建立冰凍圈科學框架體系
冰凍圈科學始于冰川學、凍土學以及積雪、河冰、湖冰、海冰等的研究。從研究內容來看，在氣候變化和區域可持續發展需求驅動下，冰凍圈科學根據自身特點，從動量、能量、水量、經濟社會特征出發，不僅研究冰凍圈內在機理和過程，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）及人類經濟社會（人類圈）的相互作用。冰凍圈變化對各圈層的影響和適應研究，涉及社會經濟與可持續發展，實用性強，社會需求迫切，這些內容豐富了冰凍圈科學的內涵，促進了學科體系的完善。從研究方法來看，冰凍圈科學研究同時使用自然科學和社會科學的方法，包括利用光學、熱學、力學、電學、電磁學、化學、生態學的知識和方法，建立立體觀測體系，采集冰凍圈各要素觀測資料，完善實驗室測試系統，發展冰凍圈全球和區域模式，并與地球系統模式嵌套；注意使用經濟學、社會科學的原理，研究冰凍圈自身規律及其與社會的關系，分析冰凍圈變化的影響、脆弱性和適應性。
我國冰凍圈科學研究團隊通過梳理國內外科學發展趨勢，總結冰凍圈研究進展，解析冰凍圈科學內涵和外延，先后完成《冰凍圈科學詞匯》《冰凍圈科學辭典》和《冰凍圈科學概論》（中、英文版）。同時，以機理、變化、影響、適應為主線，編寫了“冰凍圈科學系列”叢書，包括冰凍圈物理、化學、地理、氣候、水文、生態、微生物、環境、第四紀、工程、災害、人文、地緣、遙感和行星冰凍圈等?15?個方面，涵蓋了自然和人文社會學科的多個領域。
目前，我國已建立了冰凍圈科學國家重點實驗室、凍土工程國家重點實驗室等專門研究機構，在一些部門和高等院校也建立了若干與冰凍圈科學相關的研究實體，多所大學開設冰凍圈科學課程，甚至還設立了冰凍圈科學專業，服務于冰凍圈科學研究后備人才培養?！氨鶅鋈茖W學會”也已籌建多年，該學會的學術年會和各專業委員會的活動豐富多彩，壯大了冰凍圈科學研究隊伍，擴大了冰凍圈科學的影響和普及。