冰冻圈灾害特征、影响及其学科发展展望

 冰冻圈灾害的时空特征

按致灾事件所属冰冻圈类型，冰冻圈灾害可分为陆地冰冻圈灾害、海洋冰冻圈灾害和大气冰冻圈灾害。陆地冰冻圈灾害包括冰崩、冰湖溃决、冰川洪水、冰川泥石流、冻融、雪崩、积雪洪水、风吹雪、冰凌/凌汛、水资源短缺灾害；海洋冰冻圈灾害包括冰山、海冰、海岸侵蚀、海平面上升等；大气冰冻圈灾害包括暴风雪、冰雹、雨雪冰冻、霜冻和牧区雪灾等。这些灾害不同程度地影响着全球交通、电力、水利、通讯等基础设施和农林牧渔产业、冰雪旅游、文化景观以及人民的生命财产安全（图 2）。

冰冻圈不同类型灾害发生及其影响的时空尺度存在差异。冰冻圈灾害的发生具有瞬时性，一些灾害的发生则具有周期性或更长时间尺度；一些灾害的发生可能是局地的，一些灾害的发生则具有区域乃至更大尺度。在冰冻圈灾害中，雪灾是波及范围最广的灾种，包括雪崩、风吹雪、暴风雪、牧区雪灾、融雪洪水、冰冻雨雪等，各灾种相互作用、相互影响。这些灾害常危及承灾区农牧业生产、区域交通等经济社会的发展（图 2）。冰崩、雪崩、冰湖溃决发生灾害时间短暂，属突发性灾害，预警与防范较难。冻融灾害、水资源短缺、海平面上升等冰冻圈灾害发生时间较长，属渐发或缓发性灾害，从长远来看，可能会造成更大危害，但受到关注往往较少。

陆地冰冻圈灾害主要集中在环北极国家、中高纬度山地国家。其中，冰/雪崩灾害多发生在北半球中高纬度地区的山区。冰湖溃决洪水/泥石流灾害主要发生在兴都库什-喜马拉雅山、念青唐古拉山、加拿大西南海岸山脉、南美安第斯山区、阿尔卑斯山、冰岛等地。冰川跃动灾害主要发生在挪威斯瓦尔巴群岛、俄罗斯新地岛、冰岛和阿拉斯加、喀喇昆仑山、帕米尔高原。冻融灾害主要发生在环北极、青藏高原、中国东北等多年冻土区。冰雪洪水主要发生在中亚干旱区。

海洋冰冻圈灾害主要集中在沿海国家和沿海低地。冰山灾害主要集中在格陵兰周边区域，而海冰灾害则主要集中在环北极沿线国家沿岸地带及中国环渤海区域。多年冻土海岸侵蚀主要发生在环北极的俄罗斯西北沿岸的卡宁诺斯半岛—亚马尔半岛—泰拉尔半岛、新西伯利亚群岛沿岸、东西伯利亚海西南海岸地带、美国阿拉斯加北部沿岸、加拿大育空地区北部沿岸地带。海平面加速上升被认为是人类社会面临的最重要的风险之一，特别是海岸带社区、沿海城市和低洼小岛屿面临严峻挑战。

大气冰冻圈灾害多发生在中高纬度地区。暴风雪灾害主要发生在美国东北部、加拿大西南部、西北欧和日本；冰雹灾害主要发生在美国中东部、欧洲和非洲中部一些地区；而牧区雪灾则主要发生在中国、蒙古国、高加索牧区。低温冰冻雨雪灾害则多发生在中国南方、美国东北部及其他高纬度国家。

 重大冰冻圈灾害影响分析

陆地冰冻圈失稳常引发雪崩、冰崩、冰川跃动事件；同时，冰冻圈的加速消融，进而引发洪水、泥石流灾害。在欧洲和北美，雪崩在2000—2010 年期间夺去了大约 1 900 人的生命。全球已有记录冰湖溃决事件达 1 348 次，这些事件至少导致欧洲阿尔卑斯山 393 人死亡，南美洲 5 745 人死亡，中亚 6 300 人死亡。1970 年以来，北极多数地区多年冻土在变暖，多年冻土层温度升温 0.50℃—2.00℃。2010—2030 年，因冻融过程对基础设施影响，美国阿拉斯加州将需要额外支出 36—61 亿美元的基础设施维护费用，且 2010—2080 年维护费用将上升至 76 亿美元。

海洋冰冻圈灾害主要影响人类在近海岸和海上活动实施和设施安全运行。2010 年以来，中国由海冰灾害造成的直接经济损失高达 77 亿元人民币，其中辽宁、山东两省受海冰灾害影响较为严重。北极多年冻土海岸约占地球上海岸的 34%，其侵蚀速率可高达 24 m/a。北极地区每年因海岸侵蚀造成的土地损失约为 51 km²。冰冻圈和海洋热膨胀引起的海平面上升最大影响毫无疑问是世界各类沿海低洼地区。随着海平面上升，其损害风险可能会显著增加，若不采取有效措施，到 21 世纪末，其潜在损害可能达到全球国内生产总值的 10%。

暴风雪灾害、低温冰冻雨雪灾害、雹灾和霜冻灾害，是大气冰冻圈常见的灾种。2010—2017 年，暴风雪多次横扫欧洲，多个国家遭遇罕见暴风雪袭击，导致这些国家交通堵塞、航班取消、电力供应中断，严重影响民众生活。2015 年 2 月美国东北部暴风雪灾害导致东北部6个州进入紧急状态，全美 6 000 万人受到影响，仅 2 月 26—28 日约 7 000 个航班被取消。2008 年，中国冰冻雨雪造成全国 19 个省、直辖市、自治区及新疆生产建设兵团发生不同程度的灾害。此次灾害，因灾死亡 107 人，直接经济损失达 1 111 亿元人民币。

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