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【中國(guó)科學(xué)報(bào)】為全球冰凍圈觀測(cè)計(jì)劃提供區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)
冰凍圈,顧名思義是由冰、雪和凍土等組成,與大氣圈、水圈、巖石圈(陸地表層)、生物圈一起構(gòu)成氣候系統(tǒng)五大圈層。
政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)在最近的評(píng)估報(bào)告中指出:在過(guò)去的100多年,全球平均地表溫度上升了0.78攝氏度。全球變暖態(tài)勢(shì)的日益嚴(yán)峻,造成了冰凍圈加速萎縮,這讓冰凍圈的研究在國(guó)際上備受重視。
近年來(lái),我國(guó)成立了冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,這也是國(guó)際上第一個(gè)以冰凍圈科學(xué)命名的實(shí)驗(yàn)室,在國(guó)際上率先提出了完整的冰凍圈科學(xué)研究體系。該實(shí)驗(yàn)室依托中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所建設(shè)。
量體裁衣建平臺(tái)
冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室始建于1991年中科院冰川凍土研究所的冰芯實(shí)驗(yàn)室,發(fā)展至今,研究方向也由最初的冰芯記錄擴(kuò)大到冰凍圈過(guò)程研究、冰凍圈環(huán)境記錄研究、冰凍圈與氣候模擬、冰凍圈與水資源、冰凍圈與寒區(qū)生態(tài)以及冰凍圈變化的影響、適應(yīng)與對(duì)策綜合評(píng)估等。
“冰凍圈是我們的研究對(duì)象,實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的科研緊密?chē)@國(guó)家需求和國(guó)際科學(xué)前沿?!北鶅鋈茖W(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任康世昌告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
如今,冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主要研究?jī)?nèi)容包括深化冰凍圈過(guò)程和冰凍圈記錄研究,模擬冰凍圈變化與氣候變化的關(guān)系,揭示冰凍圈變化的規(guī)律和機(jī)理,闡明冰凍圈變化對(duì)水資源的影響,預(yù)測(cè)氣候變化影響下冰凍圈的資源效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng),提出適應(yīng)與減緩冰凍圈變化影響的對(duì)策,為生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
自成立以來(lái),冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)支撐團(tuán)隊(duì)根據(jù)新老設(shè)備量體裁衣,設(shè)置了一系列實(shí)驗(yàn)室急需的前處理裝置項(xiàng)目,在改善了實(shí)驗(yàn)室硬件條件的同時(shí),為科研人員獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)創(chuàng)造了良好的軟件環(huán)境。
康世昌介紹道:“冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室不僅擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室分析儀器,還有完善的冰凍圈野外觀測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)?!?/p>
目前,支撐冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的野外臺(tái)站主要包括:新疆天山冰川國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站(簡(jiǎn)稱(chēng)天山冰川站)、藏北高原冰凍圈國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站(格爾木站)、玉龍雪山冰川與環(huán)境觀測(cè)研究站(玉龍雪山站)和祁連山冰川與生態(tài)環(huán)境觀測(cè)研究站(祁連山站)、托木爾峰冰川與環(huán)境觀測(cè)站(托木爾站)、唐古拉冰凍圈與環(huán)境觀測(cè)研究站(唐古拉站)等。
此外,實(shí)驗(yàn)室還在青藏高原及其周邊地區(qū)建立了多個(gè)半定位觀測(cè)站,如珠峰、西昆侖山、祁連山中段、天山西/東段、阿爾泰山、海螺溝等地的考察站。
提出冰凍圈科學(xué)樹(shù)
康世昌指出,冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究目標(biāo)與我國(guó)冰凍圈科學(xué)體系建設(shè)一脈相承,這大大推動(dòng)了我國(guó)冰凍圈學(xué)科體系的建設(shè)和發(fā)展。
我國(guó)冰凍圈研究經(jīng)歷了從分支學(xué)科(冰川、凍土、積雪等)獨(dú)立發(fā)展歷程到側(cè)重于冰凍圈記錄研究,再到冰凍圈科學(xué)研究真正向體系化方向邁進(jìn)。
2007年以來(lái),實(shí)驗(yàn)室在冰凍圈形成與變化機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,在冰凍圈與氣候系統(tǒng)圈層相互作用的交叉領(lǐng)域構(gòu)成冰凍圈科學(xué)新的發(fā)展方向,即冰凍圈變化的氣候效應(yīng)、水資源效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)適應(yīng)機(jī)理。
“實(shí)驗(yàn)室提出冰凍圈科學(xué)樹(shù),是對(duì)國(guó)際上冰凍圈科學(xué)研究的進(jìn)一步提升,具有清晰而完善的學(xué)科內(nèi)涵與外延?!笨凳啦硎?,“冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的成立,為冰凍圈科學(xué)的長(zhǎng)期發(fā)展、培養(yǎng)國(guó)際一流隊(duì)伍建設(shè)奠定了重要基礎(chǔ)。”依賴(lài)一支專(zhuān)業(yè)的科研隊(duì)伍,冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完善了中國(guó)冰凍圈監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),使西部冰凍圈觀測(cè)向多圈層相互作用的方向發(fā)展,體現(xiàn)了氣候系統(tǒng)的現(xiàn)代科學(xué)理念。
有實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的中國(guó)西部冰凍圈觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)是全球冰凍圈觀測(cè)要素最為全面、區(qū)域覆蓋度大、代表性突出的區(qū)域觀測(cè)體系,因而被2011年5月啟動(dòng)的全球冰凍圈觀測(cè)(GCW)計(jì)劃列為區(qū)域標(biāo)準(zhǔn),作為參照站和超級(jí)站建設(shè)的示范。
世界氣象組織在其正式文件中提出:亞洲冰凍圈在氣候和水資源方面具有重要影響,中國(guó)在高亞洲(亞洲中部以青藏高原為中心的高海拔區(qū))完善的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)將成為GCW區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)。
除此之外,冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際上首次開(kāi)展冰凍圈變化的脆弱性與影響的適應(yīng)性研究,從自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)交叉入手,提取冰凍圈自然指標(biāo)體系,構(gòu)建冰凍圈影響區(qū)關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo),系統(tǒng)地開(kāi)展了中國(guó)冰凍圈脆弱性分級(jí)和區(qū)劃,對(duì)干旱區(qū)、江河源等區(qū)域性適應(yīng)措施提出了科學(xué)見(jiàn)解。
其中,由實(shí)驗(yàn)室提出的 “冰凍圈變化對(duì)亞洲干旱區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響”計(jì)劃,在IGBP全球十個(gè)預(yù)選計(jì)劃中脫穎而出,成為具有國(guó)際影響力的區(qū)域性冰凍圈科學(xué)計(jì)劃。
為國(guó)家需求作貢獻(xiàn)
康世昌說(shuō):“實(shí)驗(yàn)室以各項(xiàng)目的研究成果為科學(xué)依據(jù),積極參與了一系列的咨詢(xún)活動(dòng),力爭(zhēng)為國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐?!?/p>
在院士天山南北行活動(dòng)中,院士專(zhuān)家針對(duì)塔里木河徑流變化中的冰川融水貢獻(xiàn)及影響問(wèn)題提供咨詢(xún)建議,提出了“對(duì)水源形成的山區(qū),加強(qiáng)監(jiān)測(cè),建設(shè)水利、水電工程,逐步取代平原水庫(kù)”和“在山前,修筑人工地下水庫(kù),增加水資源長(zhǎng)期調(diào)節(jié)能力”的建議。
該實(shí)驗(yàn)室針對(duì)新疆塔里木河和甘肅疏勒河冰川變化對(duì)水資源影響問(wèn)題,已經(jīng)采取了適應(yīng)性工程措施。另外,在“新疆可持續(xù)發(fā)展中有關(guān)水資源的戰(zhàn)略研究”中,實(shí)驗(yàn)室完成了“新疆地區(qū)冰川水資源變化”內(nèi)容,為新疆水資源合理利用提供了科學(xué)依據(jù)。
2011年7月18日,冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員通過(guò)電話,緊急提供了麥茲巴赫湖將要在7月20日左右潰決的重要信息,從而成功預(yù)警了發(fā)生在7月20日的麥茨巴赫湖突發(fā)洪水,為相關(guān)部門(mén)共同及時(shí)完成防災(zāi)避險(xiǎn)的提前部署贏得了寶貴時(shí)間,尤其是小石峽水電站工程防洪提供了重要信息。
“實(shí)驗(yàn)室先后有25人次分別參加了政協(xié)人資環(huán)委、院士和地方政府組織調(diào)研和咨詢(xún)活動(dòng)?!笨凳啦f(shuō),“由實(shí)驗(yàn)室參與的各類(lèi)咨詢(xún)報(bào)告不僅提供了科學(xué)數(shù)據(jù),還通過(guò)高層交流,傳播了冰凍圈科學(xué)知識(shí)?!?/p>