冰凍圈變化及其影響綜合報告

目錄
總序一
總序二
前言
第1章 冰凍圈變化的事實與機理 1
1.1 趨于加速退縮的山地冰川變化：事實與機理 1
1.1.1 冰川物質(zhì)平衡變化 2
1.1.2 冰川末端變化 7
1.1.3 冰川面積變化 10
1.1.4 冰川加速消融機理 11
1.1.5 核心結(jié)論與認(rèn)識 12
1.2 地面觀測與復(fù)雜地形遙感積雪反演：特征與方法 13
1.2.1 歐亞大陸降雪變化 13
1.2.2 歐亞大陸積雪變化 17
1.2.3 復(fù)雜地形積雪遙感反演 20
1.2.4 北半球積雪范圍變化 24
1.2.5 北半球雪深變化 29
1.2.6 核心結(jié)論與認(rèn)識 31
1.3 格陵蘭和南極冰蓋物質(zhì)平衡：基于模擬與遙感新算法的結(jié)果 31
1.3.1 基于模式的南極冰蓋表面物質(zhì)平衡 31
1.3.2 基于衛(wèi)星測高的冰蓋物質(zhì)平衡 34
1.3.3 基于衛(wèi)星重力GRACE的冰蓋物質(zhì)平衡 38
1.3.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 38
1.4 青藏高原多年凍土：退化過程與機理 39
1.4.1 青藏高原多年凍土分布與制圖 39
1.4.2 青藏高原多年凍土特征及變化 40
1.4.3 青藏高原多年凍土變化預(yù)估 47
1.4.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 49
1.5 海冰變化：序列重建與特征分析 50
1.5.1 南大洋各扇區(qū)海冰范圍的序列重建 50
1.5.2 北極Kara海和Barents海海冰范圍重建 52
1.5.3 基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的北極海冰變化特征 52
1.5.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 55
1.6 全球冰凍圈變化：“變暖”的冰與增加的影響 55
1.6.1 冰凍圈內(nèi)部變暖的事實 56
1.6.2 冰凍圈變暖對自身穩(wěn)定性的影響 58
1.6.3 中國冰凍圈對全球變暖的響應(yīng)程度 61
1.6.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 63
第2章 冰凍圈變化模擬和預(yù)估 64
2.1 山地冰川模式研發(fā)：動力過程模擬與關(guān)鍵控制因子 64
2.1.1 冰川動力響應(yīng)過程 64
2.1.2 冰川物質(zhì)平衡模擬 65
2.1.3 冰川變化預(yù)估和控制因素 72
2.1.4 冰川厚度模擬 81
2.1.5 核心結(jié)論與認(rèn)識 85
2.2 陸面過程模型中的凍土問題：參數(shù)化方案改進和過程模擬 85
2.2.1 CoLM模型在高原多年凍土區(qū)的改進及模擬 85
2.2.2 Noah模型的改進及模擬 87
2.2.3 Couple模型對多年凍土水熱過程的模擬 89
2.2.4 青藏高原多年凍土分布模擬 92
2.2.5 核心結(jié)論與認(rèn)識 95
2.3 三維Stokes冰蓋-冰架動力模擬：模型構(gòu)建與模擬試驗 95
2.3.1 海洋性冰蓋模擬簡介 95
2.3.2 模式的理論基礎(chǔ)和數(shù)值方法 97
2.3.3 兩個Stokes冰蓋模式針對海洋性冰蓋的應(yīng)用比較 98
2.3.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 102
2.4 積雪模式參數(shù)化改進：過程精細(xì)化與多圈層耦合 102
2.4.1 積雪模式參數(shù)化 102
2.4.2 積雪模式參數(shù)化改進 104
2.4.3 核心結(jié)論與認(rèn)識 110
2.5 冰凍圈水文模式研發(fā)：冰凍圈全要素模擬 111
2.5.1 冰川水文模塊 112
2.5.2 積雪水文模塊 113
2.5.3 凍土水文模塊 114
2.5.4 黑河干流山區(qū)流域模擬示例 116
2.5.5 核心結(jié)論和認(rèn)識 118
2.6 三極地區(qū)冰凍圈氣候模擬：模式的改進與模擬結(jié)果的提升 118
2.6.1 考慮風(fēng)吹雪過程對南極地區(qū)表面物質(zhì)能量平衡模擬的提高 118
2.6.2 復(fù)雜熱力學(xué)海冰模式對北極海冰模擬的改進 121
2.6.3 以焓作為預(yù)報變量的積雪方案對青藏高原積雪模擬的影響 123
2.6.4 夏季印度平原到青藏高原西南部水汽輸送新通道的發(fā)現(xiàn) 124
2.6.5 核心結(jié)論與認(rèn)識 128
2.7 未來全球冰凍圈變化預(yù)估：積雪與凍土的可能變化 128
2.7.1 21 世紀(jì)不同排放情景下北半球陸地雪水當(dāng)量的時空變化 129
2.7.2 21 世紀(jì)不同排放情景下北半球陸地多年凍土的時空變化 132
2.7.3 核心結(jié)論與認(rèn)識 135
第3章 冰凍圈變化的影響 136
3.1 流域水文水資源變化：冰凍圈的作用與未來影響 136
3.1.1 中國冰凍圈近50年來徑流總體呈現(xiàn)增加趨勢 136
3.1.2 近50年來冰凍圈變化對流域徑流的影響存在區(qū)域差異 137
3.1.3 未來冰凍圈變化對流域徑流的影響 142
3.1.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 145
3.2 冰凍圈變化的氣候效應(yīng)：海冰與積雪對中低緯度的影響 146
3.2.1 海冰變化的氣候效應(yīng) 146
3.2.2 2011/2012年和2015/2016年兩個冬季大氣環(huán)流異常的主要特征 149
3.2.3 前期秋季北極海冰以及前期夏季北極大氣環(huán)流異常主要特征 151
3.2.4 夏季北極大氣環(huán)流異常影響北極海冰對冬季大氣環(huán)流變率的反饋 154
3.2.5 關(guān)于北極增暖？北極海冰融化對中緯度區(qū)域影響的討論 157
3.2.6 西伯利亞高壓北移對北極氣候的影響研究 158
3.2.7 核心結(jié)論與認(rèn)識 160
3.3 青藏高原凍土變化碳循環(huán)：碳源與碳匯效應(yīng) 161
3.3.1 青藏高原多年凍土區(qū)高寒生態(tài)系統(tǒng)植被碳庫變化 161
3.3.2 青藏高原多年凍土區(qū)土壤有機碳儲量分布 162
3.3.3 青藏高原多年凍土區(qū)土壤有機碳穩(wěn)定性 163
3.3.4 多年凍土區(qū)典型高寒草地碳排放動態(tài)及其驅(qū)動因素 164
3.3.5 氣候變化對多年凍土區(qū)典型高寒草地碳排放的影響 168
3.3.6 氣候變化下多年凍土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡與源匯效應(yīng)分析 171
3.3.7 核心結(jié)論與認(rèn)識 172
3.4 冰凍圈變化的生態(tài)效應(yīng)：積雪與凍土對生態(tài)系統(tǒng)的影響 173
3.4.1 青藏高原凍土變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響 173
3.4.2 積雪變化對青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的影響 176
3.4.3 凍土變化對東北凍土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的影響 178
3.4.4 土壤微生物對凍土與積雪變化的響應(yīng) 181
3.4.5 未來凍土對高寒草地生態(tài)系統(tǒng)影響的模擬與預(yù)估 183
3.4.6 核心結(jié)論與認(rèn)識 184
3.5 冰凍圈變化對經(jīng)濟社會系統(tǒng)的影響：利弊與脆弱性 185
3.5.1 冰凍圈變化對經(jīng)濟社會的致利影響 185
3.5.2 冰凍圈變化對經(jīng)濟社會的致害影響 186
3.5.3 冰凍圈變化的脆弱性 189
3.5.4 核心結(jié)論與認(rèn)識 198
第4章 冰凍圈變化影響的適應(yīng)措施 200
4.1 冰凍圈變化適應(yīng)的指導(dǎo)思想 200
4.2 冰凍圈變化的適應(yīng)戰(zhàn)略 200
4.2.1 冰凍圈變化長期觀（監(jiān)）測戰(zhàn)略 200
4.2.2 冰凍圈水資源優(yōu)化配置戰(zhàn)略 200
4.2.3 冰凍圈生態(tài)保護與生態(tài)工程戰(zhàn)略 201
4.2.4 生態(tài)補償與國家安全財政轉(zhuǎn)移戰(zhàn)略 201
4.2.5 冰凍圈適應(yīng)產(chǎn)業(yè)開發(fā)戰(zhàn)略 202
4.2.6 冰凍圈災(zāi)害風(fēng)險全過程管控戰(zhàn)略 202
4.2.7 冰凍圈重大工程安全的技術(shù)保障戰(zhàn)略 202
4.3 冰凍圈變化的適應(yīng)舉措 203
4.3.1 人工干預(yù)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)，降低冰凍圈變化對高寒草地生產(chǎn)力的負(fù)面影響 203
4.3.2 做好冰凍圈融水評估，**限度發(fā)揮冰凍圈水資源的服務(wù)功能 204
4.3.3 進一步認(rèn)清冰凍圈災(zāi)害形成機制，強化冰凍圈災(zāi)害風(fēng)險管理 204
4.3.4 預(yù)判冰凍圈變化對社會的影響，確保高原農(nóng)村居民生計可持續(xù) 205
4.3.5 強化冰凍圈基礎(chǔ)監(jiān)測和冰雪旅游的聯(lián)系，提高冰凍圈旅游服務(wù)顯示度 206
4.3.6 面向國家戰(zhàn)略需求，提高冰凍圈科學(xué)的決策服務(wù)能力 207
參考文獻 208