冰冻圈储存地球淡水资源 75% 科学体系的建立及发展
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冰冻圈科学体系的建立
冰冻圈科学专门研究机构的建立
西方科学家提出了冰冻圈概念，中国科学家发展并初步建成了冰冻圈科学体系。由于发展阶段、方式和理念不同，所处自然条件和人口结构各异，西方虽然最早提出了冰冻圈概念，但在冰冻圈科学上发展却比较缓慢。1972 年世界气象组织（WMO）在斯德哥尔摩联合国人类环境会议上，首次将“冰冻圈”这一独特自然环境综合体与大气圈、水圈、生物圈和岩石圈并列，明确了五大圈层之间的相互作用与反馈，奠定了气候系统的理论。2000 年，世界气候研究计划（WCRP）科学委员会决定设立“气候与冰冻圈”（CliC）计划，旨在定量评估气候变化对冰冻圈各要素的影响，以及冰冻圈在气候系统中的作用。
经过长期的学术积累，结合气候变化、可持续发展和健康地球建设，中国学者提出了冰冻圈科学的概念和理论框架，并建立了国际上首个以冰冻圈科学命名的专门研究机构。早在 20 世纪 20 年代初，竺可桢在教授《地学通论》时就设立专章讲述冰川。20 世纪 50 年代后期，施雅风组织祁连山和天山现代冰川考察，后在兰州设立中国科学院兰州冰川冻土研究所，该研究所成为中国冰冻圈科学研究基地。20 世纪 80 年代起，冰冻圈在全球变化研究中的作用日益受到重视，2007 年 4 月冰冻圈科学国家重点实验室成为国际上第一个以“冰冻圈科学”命名的研究机构。该实验室将冰冻圈过程与机理、冰冻圈与其他圈层相互作用和冰冻圈变化影响的适应与对策确定为 3 个重要研究方向，以期为社会经济可持续发展服务。冰冻圈科学国家重点实验室的建立和学科定位，显示了冰冻圈科学研究由单要素向圈层综合的转变和将自然科学与社会经济可持续发展有结合起来的转变，标志着冰冻圈科学的发展进入了新时代（图 3）。
图 3 冰冻圈科学在中国发展的主要历程
国际冰冻圈科学研究沿着 2 条主线展开：①以WCRP/CliC 为主线展开。目标是加深对冰冻圈与气候系统之间相互作用的物理过程与反馈机制的理解，提高气候预测的准确性，为防灾减灾服务。②以国际冰冻圈科学协会（IACS）为主线展开。国际大地测量与地球物理学联合会（IUGG）于 2007 年 8 月将“国际水文科学协会”下属的“国际雪冰委员会”提升为“国际冰冻圈科学协会”，以推动冰冻圈单要素研究之间的联系。
建立冰冻圈科学框架体系
冰冻圈科学始于冰川学、冻土学以及积雪、河冰、湖冰、海冰等的研究。从研究内容来看，在气候变化和区域可持续发展需求驱动下，冰冻圈科学根据自身特点，从动量、能量、水量、经济社会特征出发，不仅研究冰冻圈内在机理和过程，更加注重研究冰冻圈与大气圈、水圈、生物圈、岩石圈（陆地表层）及人类经济社会（人类圈）的相互作用。冰冻圈变化对各圈层的影响和适应研究，涉及社会经济与可持续发展，实用性强，社会需求迫切，这些内容丰富了冰冻圈科学的内涵，促进了学科体系的完善。从研究方法来看，冰冻圈科学研究同时使用自然科学和社会科学的方法，包括利用光学、热学、力学、电学、电磁学、化学、生态学的知识和方法，建立立体观测体系，采集冰冻圈各要素观测资料，完善实验室测试系统，发展冰冻圈全球和区域模式，并与地球系统模式嵌套；注意使用经济学、社会科学的原理，研究冰冻圈自身规律及其与社会的关系，分析冰冻圈变化的影响、脆弱性和适应性。
我国冰冻圈科学研究团队通过梳理国内外科学发展趋势，总结冰冻圈研究进展，解析冰冻圈科学内涵和外延，先后完成《冰冻圈科学词汇》《冰冻圈科学辞典》和《冰冻圈科学概论》（中、英文版）。同时，以机理、变化、影响、适应为主线，编写了“冰冻圈科学系列”丛书，包括冰冻圈物理、化学、地理、气候、水文、生态、微生物、环境、第四纪、工程、灾害、人文、地缘、遥感和行星冰冻圈等 15 个方面，涵盖了自然和人文社会学科的多个领域。
目前，我国已建立了冰冻圈科学国家重点实验室、冻土工程国家重点实验室等专门研究机构，在一些部门和高等院校也建立了若干与冰冻圈科学相关的研究实体，多所大学开设冰冻圈科学课程，甚至还设立了冰冻圈科学专业，服务于冰冻圈科学研究后备人才培养。“冰冻圈科学学会”也已筹建多年，该学会的学术年会和各专业委员会的活动丰富多彩，壮大了冰冻圈科学研究队伍，扩大了冰冻圈科学的影响和普及。