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秦大河:这是中国冰冻圈科学研究进入国际前沿的一个重要标志

时间:  2020-03-19 09:28  点击:  

1972 年世界气象组织( WMO) 在联合国环境与发展大会上首次提出了“ 冰冻圈”(又称“冰雪圈”) 的概念。20 世纪80 年代全球变化研究的兴起使冰冻圈成为气候系统的五大圈层之一。直到2000 年,世界气候研究计划建立了“ 气候与冰冻圈” 核心计划(WCRP-CliC),冰冻圈由以往多关注自身形成演化规律研究,转变为冰冻圈与气候研究相结合,拓展了研究范畴,实现了冰冻圈研究的华丽转身。水圈、冰冻圈、生物圈和岩石圈表层与大气圈相互作用,称为气候系统,是当代气候科学研究的主体。

进入21 世纪,人类活动导致的气候变暖使冰冻圈成为各方瞩目的敏感圈层。冰冻圈研究不仅要关注其自身的形成演化规律和变化,还要研究冰冻圈及其变化与气候系统其他圈层的相互作用,以及对社会经济的影响、适应和服务社会的功能等,冰冻圈科学的概念逐步形成。
 
中国科学家在冰冻圈科学建立、完善和发展中发挥了引领作用。早在2007 年4 月,在科学技术部和中国科学院的支持下,中国科学院在兰州成立了国际上首次以冰冻圈科学命名的“冰冻圈科学国家重点实验室”。是年七月,在意大利佩鲁贾(Perugia) 举行的国际大地测量和地球物理学联合会(IUGG) 第24 届全会上,国际冰冻圈科学协会(IACS) 正式成立。至此,冰冻圈科学正式诞生,中国是最早用“冰冻圈科学” 命名学术机构的国家。
 
中国科学家审时度势,根据冰冻圈科学的发展和社会需求,将冰冻圈科学定位于冰冻圈过程和机理、冰冻圈与其他圈层相互作用以及冰冻圈与可持续发展研究三个主要领域,摆脱了过去局限于传统的冰冻圈各要素独立研究的桎梏,向冰冻圈变化影响和适应方向拓展。

尽管当时对后者的研究基础薄弱、科学认知也较欠缺,尤其是冰冻圈影响的适应研究领域,则完全空白。2007 年,我作为首席科学家承担了国家重点基础研究发展计划(973 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” 任务,亲历其中,感受深切。在项目设计理念上,我们将冰冻圈自身的变化过程及其对气候、水文和生态的影响作为研究重点,尽管当时对冰冻圈科学的内涵和外延仍较模糊,但项目组骨干成员反复讨论后,提出了“冰冻圈—冰冻圈影响—冰冻圈影响的适应” 这一主体研究思路,这已经体现了冰冻圈科学的核心理念。当时将冰冻圈变化影响的脆弱性和适应性研究作为主要内容之一,在国内外仍属空白。此种情况下,我们做前人未做之事,大胆实践,实属创新之举。

现在回头来看,其又具有高度的前瞻性。通过这一项目研究,不仅积累了研究经验,更重要的是深化了对冰冻圈科学内涵和外延的认识水平。在此基础上,通过进一步凝练、提升,提出了冰冻圈“变化—影响—适应” 的核心科学内涵,并成为开展重大研究项目的指导思想。

2013 年,全球变化研究国家重大科学研究计划首次设立了重大科学目标导向项目,即所谓的“超级973” 项目,在科学技术部支持下,丁永建研究员担任首席科学家的“冰冻圈变化及其影响研究” 项目成功入选。


项目经过4 年实施,已经进入成果总结期。《冰冻圈变化及其影响研究》丛书就是对上述一系列研究成果的系统总结,期待通过该丛书的出版,对丰富冰冻圈科学的研究内容、夯实冰冻圈科学的研究基础起到承前启后的作用。
 
该丛书共有9 册,分8 册分论及1 册综合卷,分别为《山地冰川物质平衡和动力过程模拟》 《北半球积雪及其变化》 《青藏高原多年冻土及变化》 《极地冰冻圈关键过程及其对气候的响应机理研究》 《全球气候系统中冰冻圈的模拟研究》 《冰冻圈变化对中国西部寒区径流的影响》 《冰冻圈变化的生态过程与碳循环影响》 《中国冰冻圈变化的脆弱性与适应研究》 及综合卷《冰冻圈变化及其影响》。

丛书针对冰冻圈自身的基础研究,主要围绕冰冻圈研究中关注点高、瓶颈性强、制约性大的一些关键问题,如山地冰川动力过程模拟,复杂地形积雪遥感反演,多年冻土水热过程以及极地冰冻圈物质平衡、不稳定性等关键过程,通过这些关键问题的研究,对深化冰冻圈变化过程和机理的科学认识将起到重要作用,也为未来冰冻圈变化的影响和适应研究夯实了冰冻圈科学的认识基础。

针对冰冻圈变化的影响研究,从气候、水文、生态几个方面进行了成果梳理,冰冻圈与气候研究重点关注了全球气候系统中冰冻圈分量的模拟,这也是国际上高度关注的热点和难点之一。在冰冻圈变化的水文影响方面,对流域尺度冰冻圈全要素水文模拟给予了重点关注,这也是全面认识冰冻圈变化如何在流域尺度上以及在多大程度上影响径流过程和水资源利用的关键所在;针对冰冻圈与生态的研究,重点关注了冰冻圈与寒区生态系统的相互作用,尤其是冻土和积雪变化对生态系统的影响,在作用过程、影响机制等方面的深入研究,取得了显著的研究成果;在冰冻圈变化对社会经济领域的影响研究方面,重点对冰冻圈变化影响的脆弱性和适应进行系统总结。这是一个全新的研究领域,相信中国科学家的创新研究成果将为冰冻圈科学服务于可持续发展,开创良好开端。

系统的冰冻圈科学研究,不断丰富着冰冻圈科学的内涵,推动着学科的发展。冰冻圈脆弱性和风险是冰冻圈变化给社会经济带来的不利影响,但冰冻圈及其变化同时也给社会带来惠益,即它的社会服务功能和价值。在此基础上,冰冻圈科学研究团队于2016 年又获得国家自然科学重大基金项目“中国冰冻圈服务功能形成机理与综合区划研究” 的资助,从冰冻圈变化影响的正面效应开展冰冻圈在社会经济领域的研究,使冰冻圈科学从“变化—影响—适应” 深化为“ 变化—影响—适应—服务”,这表明中国科学家在推动冰冻圈科学发展的道路上不懈的思考、探索和进取精神!

该丛书的出版是中国冰冻圈科学研究进入国际前沿的一个重要标志,标志着中国冰冻圈科学开始迈入系统化研究阶段,也是传统只关注冰冻圈自身研究阶段的结束。在这继往开来的时刻,希望《冰冻圈变化及其影响研究》 丛书能为未来中国冰冻圈科学研究提供理论、方法和学科建设基础支持,同时也希望对那些对冰冻圈科学感兴趣的相关领域研究人员、高等院校师生、管理工作者学习有所裨益。
 

中国科学院院士
2017 年12 月




 

 

本文为秦大河院士为《冰冻圈变化及其影响研究》丛书所作“总序”,标题为编者所加。

 

(冰冻圈变化及其影响研究/ 丁永建主编)
“十三五” 国家重点出版物出版规划项目
 

文章来源:科学出版社地球科学公众号

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