冰冻圈物理研究的新视野

加强冰冻圈物理研究是推进冰冻圈灾害和服务研究的关键

冰冻圈科学发展的一个重要方向是将冰冻圈研究与社会经济发展紧密结合，为解决国家重大需求和地方的可持续发展服务。依据我国冰冻圈分布状况及其影响区域，以及国家对冰雪运动产业的需求，近期内冰冻圈物理研究应主要针对冰冻圈灾害防治和冰冻圈服务来开展。

冰冻圈灾害物理机制和防治措施技术研究

冰冻圈灾害种类繁多，分布广泛。在气候变暖背景下，冰冻圈快速变化特征明显，冰冻圈灾害频发的风险和影响日趋严重。特别是近年来冰川跃动、冰崩、冰湖溃决、洪水、冰川泥石流、多年冻土滑塌等造成的危害剧增；风吹雪和雪崩、冰冻雨雪及暴风雪、河流冰凌等灾害也引起更多关注。目前，对这些灾害分布的调查、危险性评估和风险管控研究虽已有开展，但仍缺乏对可采取的工程防治措施的研究。随着冰冻圈灾害发生概率的加剧，相关工程防治措施将成为必要的选择。为此，应当针对冰冻圈灾害发生的机理、工程措施中的关键物理参数、灾害过程模拟和工程效率实验等开展系统研究，为灾害的防治提供基础科学支撑。

冰冻圈服务——冰雪体育和冰雪旅游产业中的冰雪物理研究

冰雪体育和大众冰雪娱乐活动是以冰雪为界面的第三产业新兴产品，属于冰冻圈人文服务。不同类别的冰雪产业对冰雪物理性质具有不同的要求。我国冰雪资源丰富，冰雪体育和冰雪旅游产业的发展具有广阔前景。尤其是以 2022 年北京冬季奥林匹克运动会为契机，推动我国广大民众参与冰雪体育和发展冰雪旅游产业已成为全社会的共识。目前，以滑雪场建设为标志的冰雪体育和旅游产业已蓬勃兴起，全国已建成运营的滑雪场达上千个，还有更多滑雪场正在筹建或计划中。但是，与国外相比，我国单个滑雪场的规模、质量、运营效率都普遍低下，特别是雪道和雪质不够规范。从体育赛事角度来看，作为我国雪上运动训练基地的历史较长的东北地区某些滑雪场，甚至是北京冬奥会张家口赛区滑雪场，在如何使雪道和雪质满足要求、保证赛事圆满也存在挑战。因此，需要开展冰雪物理基础研究以为其提供科学支撑，主要研究内容包括：不同温度、湿度和压力（包括风速）等组合条件下雪粒的形成，粒径、密度、水分和硬度等的变化，雪层内部黏聚力和表面摩擦特性，风雪流和雪雾的影响，人造雪技术指标，以及不同规模储雪技术等。如有必要，还可以开展滑冰场建设和维护中的有关冰物理参数方面的研究。

20 世纪中后期是冰冻圈物理研究迅速发展的时期，冰的基本物理性质和冰冻圈各要素主要物理特征的基本概念得以确定。20 世纪末以来，冰冻圈对气候环境的重要作用使气候学成为冰冻圈研究的主线，专门的冰冻圈物理研究开展较少。目前，随着冰冻圈科学体系的构建，冰冻圈变化及其影响的定量研究，以及冰冻圈为社会经济发展服务等多个方面都迫切需要对冰冻圈物理过程给予更深入的研究，某些研究内容更需要进一步明确冰和雪的微观物理性质和相关过程。可以说，冰冻圈科学的发展和人类社会可持续发展的需求对冰冻圈物理研究提出了新的要求。冰冻圈物理研究近期主要发展方向为：着力提高监测技术和数据获取能力，开展实验室实体和相似模拟研究，发展多圈层耦合模式，以及进一步开展冰和雪微观物理过程精细化研究等。（作者：任贾文    中国科学院西北生态环境资源研究院研究员、博士生导师。《中国科学院院刊》供稿）