冰冻圈变化及其影响综合报告

　　2007年中国科学技术部启动了国家重点基础研究发展计划项目“我国冰冻圈动态过程及其对气候、水文和生态的影响机理与适应对策”，鉴于冰冻圈变化对全球与区域生态环境与社会经济的深入影响，2013年又启动了全球变化重大科学研究计划重大科学目标导向项目“冰冻圈变化、影响及适应研究”。本书是上述两项目，尤其是后一个项目在冰冻圈变化社会经济影响、风险、脆弱性与适应研究方面的集大成

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目录
总序一
总序二
前言
第1章 冰冻圈变化的事实与机理 1
1.1 趋于加速退缩的山地冰川变化：事实与机理 1
1.1.1 冰川物质平衡变化 2
1.1.2 冰川末端变化 7
1.1.3 冰川面积变化 10
1.1.4 冰川加速消融机理 11
1.1.5 核心结论与认识 12
1.2 地面观测与复杂地形遥感积雪反演：特征与方法 13
1.2.1 欧亚大陆降雪变化 13
1.2.2 欧亚大陆积雪变化 17
1.2.3 复杂地形积雪遥感反演 20
1.2.4 北半球积雪范围变化 24
1.2.5 北半球雪深变化 29
1.2.6 核心结论与认识 31
1.3 格陵兰和南极冰盖物质平衡：基于模拟与遥感新算法的结果 31
1.3.1 基于模式的南极冰盖表面物质平衡 31
1.3.2 基于卫星测高的冰盖物质平衡 34
1.3.3 基于卫星重力GRACE的冰盖物质平衡 38
1.3.4 核心结论与认识 38
1.4 青藏高原多年冻土：退化过程与机理 39
1.4.1 青藏高原多年冻土分布与制图 39
1.4.2 青藏高原多年冻土特征及变化 40
1.4.3 青藏高原多年冻土变化预估 47
1.4.4 核心结论与认识 49
1.5 海冰变化：序列重建与特征分析 50
1.5.1 南大洋各扇区海冰范围的序列重建 50
1.5.2 北极Kara海和Barents海海冰范围重建 52
1.5.3 基于卫星遥感数据的北极海冰变化特征 52
1.5.4 核心结论与认识 55
1.6 全球冰冻圈变化：“变暖”的冰与增加的影响 55
1.6.1 冰冻圈内部变暖的事实 56
1.6.2 冰冻圈变暖对自身稳定性的影响 58
1.6.3 中国冰冻圈对全球变暖的响应程度 61
1.6.4 核心结论与认识 63
第2章 冰冻圈变化模拟和预估 64
2.1 山地冰川模式研发：动力过程模拟与关键控制因子 64
2.1.1 冰川动力响应过程 64
2.1.2 冰川物质平衡模拟 65
2.1.3 冰川变化预估和控制因素 72
2.1.4 冰川厚度模拟 81
2.1.5 核心结论与认识 85
2.2 陆面过程模型中的冻土问题：参数化方案改进和过程模拟 85
2.2.1 CoLM模型在高原多年冻土区的改进及模拟 85
2.2.2 Noah模型的改进及模拟 87
2.2.3 Couple模型对多年冻土水热过程的模拟 89
2.2.4 青藏高原多年冻土分布模拟 92
2.2.5 核心结论与认识 95
2.3 三维Stokes冰盖-冰架动力模拟：模型构建与模拟试验 95
2.3.1 海洋性冰盖模拟简介 95
2.3.2 模式的理论基础和数值方法 97
2.3.3 两个Stokes冰盖模式针对海洋性冰盖的应用比较 98
2.3.4 核心结论与认识 102
2.4 积雪模式参数化改进：过程精细化与多圈层耦合 102
2.4.1 积雪模式参数化 102
2.4.2 积雪模式参数化改进 104
2.4.3 核心结论与认识 110
2.5 冰冻圈水文模式研发：冰冻圈全要素模拟 111
2.5.1 冰川水文模块 112
2.5.2 积雪水文模块 113
2.5.3 冻土水文模块 114
2.5.4 黑河干流山区流域模拟示例 116
2.5.5 核心结论和认识 118
2.6 三极地区冰冻圈气候模拟：模式的改进与模拟结果的提升 118
2.6.1 考虑风吹雪过程对南极地区表面物质能量平衡模拟的提高 118
2.6.2 复杂热力学海冰模式对北极海冰模拟的改进 121
2.6.3 以焓作为预报变量的积雪方案对青藏高原积雪模拟的影响 123
2.6.4 夏季印度平原到青藏高原西南部水汽输送新通道的发现 124
2.6.5 核心结论与认识 128
2.7 未来全球冰冻圈变化预估：积雪与冻土的可能变化 128
2.7.1 21 世纪不同排放情景下北半球陆地雪水当量的时空变化 129
2.7.2 21 世纪不同排放情景下北半球陆地多年冻土的时空变化 132
2.7.3 核心结论与认识 135
第3章 冰冻圈变化的影响 136
3.1 流域水文水资源变化：冰冻圈的作用与未来影响 136
3.1.1 中国冰冻圈近50年来径流总体呈现增加趋势 136
3.1.2 近50年来冰冻圈变化对流域径流的影响存在区域差异 137
3.1.3 未来冰冻圈变化对流域径流的影响 142
3.1.4 核心结论与认识 145
3.2 冰冻圈变化的气候效应：海冰与积雪对中低纬度的影响 146
3.2.1 海冰变化的气候效应 146
3.2.2 2011/2012年和2015/2016年两个冬季大气环流异常的主要特征 149
3.2.3 前期秋季北极海冰以及前期夏季北极大气环流异常主要特征 151
3.2.4 夏季北极大气环流异常影响北极海冰对冬季大气环流变率的反馈 154
3.2.5 关于北极增暖？北极海冰融化对中纬度区域影响的讨论 157
3.2.6 西伯利亚高压北移对北极气候的影响研究 158
3.2.7 核心结论与认识 160
3.3 青藏高原冻土变化碳循环：碳源与碳汇效应 161
3.3.1 青藏高原多年冻土区高寒生态系统植被碳库变化 161
3.3.2 青藏高原多年冻土区土壤有机碳储量分布 162
3.3.3 青藏高原多年冻土区土壤有机碳稳定性 163
3.3.4 多年冻土区典型高寒草地碳排放动态及其驱动因素 164
3.3.5 气候变化对多年冻土区典型高寒草地碳排放的影响 168
3.3.6 气候变化下多年冻土区生态系统碳平衡与源汇效应分析 171
3.3.7 核心结论与认识 172
3.4 冰冻圈变化的生态效应：积雪与冻土对生态系统的影响 173
3.4.1 青藏高原冻土变化对生态系统的影响 173
3.4.2 积雪变化对青藏高原高寒草地生态系统的影响 176
3.4.3 冻土变化对东北冻土区生态系统的影响 178
3.4.4 土壤微生物对冻土与积雪变化的响应 181
3.4.5 未来冻土对高寒草地生态系统影响的模拟与预估 183
3.4.6 核心结论与认识 184
3.5 冰冻圈变化对经济社会系统的影响：利弊与脆弱性 185
3.5.1 冰冻圈变化对经济社会的致利影响 185
3.5.2 冰冻圈变化对经济社会的致害影响 186
3.5.3 冰冻圈变化的脆弱性 189
3.5.4 核心结论与认识 198
第4章 冰冻圈变化影响的适应措施 200
4.1 冰冻圈变化适应的指导思想 200
4.2 冰冻圈变化的适应战略 200
4.2.1 冰冻圈变化长期观（监）测战略 200
4.2.2 冰冻圈水资源优化配置战略 200
4.2.3 冰冻圈生态保护与生态工程战略 201
4.2.4 生态补偿与国家安全财政转移战略 201
4.2.5 冰冻圈适应产业开发战略 202
4.2.6 冰冻圈灾害风险全过程管控战略 202
4.2.7 冰冻圈重大工程安全的技术保障战略 202
4.3 冰冻圈变化的适应举措 203
4.3.1 人工干预高寒草地生态系统，降低冰冻圈变化对高寒草地生产力的负面影响 203
4.3.2 做好冰冻圈融水评估，**限度发挥冰冻圈水资源的服务功能 204
4.3.3 进一步认清冰冻圈灾害形成机制，强化冰冻圈灾害风险管理 204
4.3.4 预判冰冻圈变化对社会的影响，确保高原农村居民生计可持续 205
4.3.5 强化冰冻圈基础监测和冰雪旅游的联系，提高冰冻圈旅游服务显示度 206
4.3.6 面向国家战略需求，提高冰冻圈科学的决策服务能力 207
参考文献 208