冰冻圈气候学未来发展趋势
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中国网/中国发展门户网讯 20 世纪 80 年代以来，随着气候系统理论的提出与发展，科学界打破了传统冰冻圈科学和其他相关学科之间的界限，揭示出冰冻圈与大气圈等圈层之间能量、质量（如水量）和动量交换的相互作用过程机理。冰冻圈是气候的产物，对温度和降水非常敏感，气候条件决定着冰冻圈及其各要素的生存寿命。气候条件与地形因素的不同，使得冰冻圈各要素的发育、分布及其变化千差万别，空间分布不同，生存时间各异。冰冻圈又是对全球气候变化影响最快速、最显著的圈层，对气候变化具有高度敏感性。反之，把占据地球表面面积甚广的陆地冰冻圈和海洋冰冻圈笼统地用均一下垫面来表达，这忽略了冰冻圈组成要素的变化特征及其内在差别，会极大地限制气候系统和气候变化研究的发展。
现在，人们已经认识到，对地球各个系统过程的研究不应限定在单一的独立学科内进行，如冰冻圈科学、大气科学、水文学和生态学等，必须考虑学科之间、各组成要素之间相互作用的物理学、化学、生物学乃至经济社会影响的交融互补，才能构成一个完整的科学研究体系。冰冻圈科学和气候学的交叉融合，催生了一门新兴的冰冻圈科学的分支学科——冰冻圈气候学。
冰冻圈气候学的定义与发展
冰冻圈气候学是研究冰冻圈与大气圈的相互作用、影响及其反馈，并为社会经济可持续发展服务的科学，是一门以冰冻圈科学和气候学为主，又涉及多个其他学科的交叉科学。冰冻圈和大气圈的互馈作用和物理机制是冰冻圈气候学的重点。
在 20 世纪 80 年代之前，气候学和冰冻圈科学是各自独立发展的，但人们很早就注意到二者之间广泛而深刻的联系。一方面，早在 1939 年，苏联地理学家卡列斯尼克就指出，“冰川首先是一定气候状况下的产物”。随着对这种响应复杂性的深入研究和理解，人们逐渐发现冰冻圈的各个要素更应被视为“天然的气候指示计”（nature climate-meter），即冰冻圈各组成要素对气候的变化，如温度、降水和其他气候变量非常敏感。另一方面，在早期的气候分类中，德国气候学家和植物学家柯本（Wladimir Koppen）给出了 6 个基本气候类型及其区域类型，其中就包括高地气候区（highland）、极地气候区（polar）和低温气候区（microthermal）等与冰冻圈有关的气候类型。
冰冻圈气候学发源于 20 世纪 80 年代气候系统概念的建立。现代气候学引入了气候系统的概念，认为气候是决定冰冻圈形成和发育的主要因子之一，气候的变化影响冰冻圈的演化。冰冻圈可起到调节气候的作用，而冰冻圈变化又对地球大气圈的能量收支、辐射平衡和大气环流的关键过程与反馈产生重大影响。气候变化不单单由大气圈内部的各种过程所控制，而是气候系统，即大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈和岩石圈表层这五大圈层，加上人类社会经济活动（人类圈）共同作用的结果。当代的气候变化是指气候系统变化，五大圈层中的任何一个圈层的变化，都被视为是气候变化。
冰冻圈气候学的理论基础是以动力学和热力学为主的经典物理学。目前，冰冻圈气候学已由单点观测实验、过程描述、统计分析向机理分析、气候系统数值模拟方向迅速发展，深入研究大气圈和冰冻圈相互作用的物理过程与反馈机制，定量评估冰冻圈在全球和区域气候变化中的作用，进而科学预估未来气候与冰冻圈变化。
冰冻圈气候学的研究内容
气候环境在冰冻圈形成和发育中的作用
冰冻圈各组成要素都是在适宜的温度、降水和地形条件下形成和发育的。从冰冻圈气候学的角度看，地球冰冻圈在空间上是具有一定厚度的连续圈层，呈不规则椭球体状（空心椭球体）。由于高度和纬度效应，冰冻圈下边界在赤道附近海拔高度最高处，如乞力马扎罗冰川的海拔高度达 5 963 m。从赤道分别向南、向北，冰冻圈下边界的高度随纬度升高而逐渐降低，在高纬度地区下降到海平面甚至以下，如北冰洋海底发育的多年冻土。
在时间上，冰冻圈各组成要素的生存时间长短不一，冰冻圈的面积和范围都有明显的昼夜、季节、年际和年代际变化。①陆地冰冻圈。南极冰盖和格陵兰冰盖的时间尺度达数十万年到百万年之久。山地冰川的冰体从积累区流动到冰川末端消融流失，因冰川规模、性质、所处地形和气候条件不同，其时间尺度从几十年到数千年不等。积雪随着春去夏来融化流失，在一些山区形成春汛。河冰、湖冰随着季节转换（冬季转夏季）而消失殆尽。②海洋冰冻圈。海冰进退随季节变化，初冬形成、初夏崩解消融。一般情况下，其生存不超过 12 个月，但北冰洋的多年冰可以延续好几年。冰架的存活时间长短不一，从几十年到数千年不等。冰山的寿命从数月到数百年不等，与大气环流、海温、洋流等密切相关，且与冰山本身的规模、地点和产生的时间都有关系。③大气冰冻圈。冻结状水体的存活时间按天甚至小时计算，与具体气候环境条件的联系更为紧密。
冰冻圈在天气气候及大气环流形成与变异中的作用
冰冻圈在天气气候及大气环流形成与变异中发挥着重要作用。在空间上，冰冻圈在全球、区域和局地尺度上会影响到天气气候；在时间上，冰冻圈在季节、年、多年及长时间尺度上影响着气候的变化。
冰冻圈对亚洲季风形成与异常有重要的影响，特别是青藏高原积雪和北极海冰。通过积雪的水文效应和反照率效应，冬-春季节青藏高原和欧亚大陆积雪异常可以影响到后期夏季中国降水的年际变化。在年代际尺度上，过去 50 年青藏高原冬-春季积雪呈现出增加趋势，从而引起高原上空对流层温度降低及亚洲-太平洋涛动负位相特征，使得西太平洋副热带高压位置偏南，于是中国东部雨带主要停滞在南方，导致东部地区出现南涝北旱。
北极是冬季冷空气的源地，北极海冰由于其阻隔了海-气之间的热量交换，以及通过反照率反馈机制对北极和欧亚大陆高纬度地区的冷空气活动有重要调制作用，进而影响东亚地区的寒潮和冬季风。