目錄
總序 i
前言 v
摘要 ix
Abstract xiii
第一章 學(xué)科特點(diǎn)及科學(xué)意義 1
第一節(jié) 學(xué)科特點(diǎn) 1
一、冰凍圈組成要素、分類和時(shí)空尺度 1
二、冰凍圈科學(xué)內(nèi)涵和范疇 3
三、冰凍圈科學(xué)發(fā)展與學(xué)科特點(diǎn) 5
第二節(jié) 科學(xué)意義 11
一、冰凍圈科學(xué)是氣候系統(tǒng)科學(xué)的前沿領(lǐng)域 11
二、冰凍圈科學(xué)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) 11
三、冰凍圈科學(xué)是生態(tài)文明建設(shè)和維護(hù)國家安全的重要支撐 12
第三節(jié) 學(xué)科研究發(fā)展態(tài)勢 13
一、冰凍圈科學(xué)向體系化發(fā)展趨勢明顯 13
二、冰凍圈學(xué)科向社會(huì)應(yīng)用學(xué)科發(fā)展邁進(jìn) 15
第四節(jié) 總體研究和發(fā)展思路 16
一、總體思路 17
二、若干重要領(lǐng)域 17
第二章 冰凍圈物理和化學(xué)過程 19
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 20
一、研究歷史概要 20
二、研究現(xiàn)狀 23
三、國際熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢 26
四、在我國面臨的發(fā)展機(jī)遇 27
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 30
一、未來研究目標(biāo) 30
二、未來10年目標(biāo) 30
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 33
一、冰凍圈主要物理過程的定量刻畫 33
二、冰凍圈水熱與動(dòng)力過程及其模擬 33
三、冰凍圈現(xiàn)代過程與氣候環(huán)境記錄代用指標(biāo)發(fā)掘 33
第四節(jié) 重要研究方向 34
一、冰凍圈主要物理參數(shù)和冰凍圈變化的監(jiān)測 34
二、冰凍圈變化的機(jī)理 35
三、冰凍圈變化的動(dòng)力學(xué)模擬預(yù)估 36
四、冰凍圈現(xiàn)代過程及其氣候環(huán)境記錄研究 37
第三章 冰凍圈與氣候模擬 39
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 39
一、冰凍圈變化對大氣的反饋?zhàn)饔?40
二、冰凍圈對亞洲天氣、氣候的影響 42
三、冰凍圈對全球大洋環(huán)流的驅(qū)動(dòng)及響應(yīng) 44
四、冰凍圈的海平面效應(yīng) 47
五、冰凍圈分量模式及其在地球系統(tǒng)模式中的耦合 49
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 56
一、冰凍圈在氣候系統(tǒng)模式中的精細(xì)化描述 56
二、冰凍圈要素對氣候變化響應(yīng)的定量化研究 57
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 58
一、不同時(shí)空尺度氣候系統(tǒng)與冰凍圈的相互作用與反饋 58
二、冰凍圈快速變化對氣候系統(tǒng)影響的定量辨識(shí) 59
第四節(jié) 重要研究方向 59
一、冰凍圈分量模式與地球系統(tǒng)模式的耦合 59
二、冰凍圈同化系統(tǒng)研發(fā) 60
三、冰凍圈對全球海平面變化的影響預(yù)估 60
四、北半球高緯度冰凍圈快速變化與中低緯度極端天氣、氣候之間的關(guān)聯(lián) 61
五、北極冰凍圈變化預(yù)估及北極放大效應(yīng) 61
六、青藏高原冰凍圈與季風(fēng)、降水的關(guān)系 61
七、南極冰凍圈對長期氣候變化的響應(yīng)及其歸因研究 62
第四章 冰凍圈與生物地球化學(xué)循環(huán) 63
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 64
一、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 64
二、未來發(fā)展趨勢 72
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 80
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 80
一、冰凍圈變化對生物地球化學(xué)循環(huán)的作用方式、時(shí)空閾值及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制 80
二、冰凍圈與生物地球化學(xué)循環(huán)變化的氣候及環(huán)境反饋影響與識(shí)別 81
第四節(jié) 重要研究方向 81
一、生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)冰凍圈變化的中長期綜合觀測與多源數(shù)據(jù)集成研究 81
二、積雪與凍土變化對陸地生物地球化學(xué)過程的影響與驅(qū)動(dòng)機(jī)制 82
三、冰凍圈與生物地球化學(xué)循環(huán)機(jī)理模型與未來變化趨勢預(yù)估 83
四、冰凍圈有機(jī)污染物/痕量化學(xué)物質(zhì)變化的環(huán)境指示與安全風(fēng)險(xiǎn) 84
五、冰凍圈變化對海洋碳氮磷循環(huán)的影響 84
第五章 冰凍圈與水文水資源 86
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 87
一、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 87
二、未來發(fā)展趨勢 94
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 105
一、發(fā)展和完善冰凍圈水文學(xué)的理論和方法體系 105
二、深化對宏觀尺度冰凍圈水循環(huán)過程及其影響的科學(xué)認(rèn)識(shí) 105
三、精細(xì)化流域冰凍圈水文過程及定量評估冰凍圈水資源影響 106
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 107
一、定量認(rèn)識(shí)不同冰凍圈水文要素的水文水資源效應(yīng) 107
二、準(zhǔn)確判斷不同冰凍圈水文過程的時(shí)空尺度 108
第四節(jié) 重要研究方向 108
第六章 冰凍圈與地表環(huán)境 111
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 112
一、冰凍圈變化與侵蝕過程 112
二、發(fā)展趨勢 116
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 121
一、冰凍圈災(zāi)害的演化機(jī)理 121
二、冰凍圈地貌過程的機(jī)理研究 121
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 122
一、冰凍圈變化對氣候變化的響應(yīng)機(jī)理 122
二、冰凍圈多尺度能量水分循環(huán)對地表環(huán)境的影響機(jī)理 123
第四節(jié) 重要研究方向 124
一、寒區(qū)地表化學(xué)風(fēng)化 124
二、冰川消融、海平面上升與海岸帶過程 125
三、凍土退化與地表環(huán)境 125
四、冰凍圈災(zāi)害 126
第七章 冰凍圈與重大工程 128
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 129
一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 129
二、未來發(fā)展趨勢 137
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 141
一、完善重大工程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，加強(qiáng)重大工程穩(wěn)定性技術(shù)和安全保障預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)與預(yù)測方法研究 141
二、闡明冰凍圈要素與重大工程的互饋關(guān)系及其環(huán)境、災(zāi)害效應(yīng) 142
三、提出冰凍圈作用區(qū)重大工程對氣候變化的應(yīng)對策略，研發(fā)適應(yīng)氣候變化重大工程安全保障的關(guān)鍵技術(shù) 142
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 142
一、冰凍圈環(huán)境變化與重大工程的互饋關(guān)系 143
二、冰凍圈重大工程的致災(zāi)機(jī)理及其環(huán)境效應(yīng) 143
三、冰凍圈重大工程的服役性、可靠性評價(jià)與安全保障技術(shù) 144
第四節(jié) 重要研究方向 144
一、冰凍圈作用區(qū)重大工程的災(zāi)害和環(huán)境效應(yīng)及風(fēng)險(xiǎn)評估 145
二、冰凍圈環(huán)境與重大工程的熱力作用機(jī)制及其反饋效應(yīng) 145
三、冰凍圈作用區(qū)重大工程建設(shè)安全與保障的關(guān)鍵技術(shù) 146
四、水熱力相互作用機(jī)理及其預(yù)測方法 147
第八章 冰凍圈與可持續(xù)發(fā)展 149
第一節(jié) 現(xiàn)狀與趨勢 149
一、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 149
二、未來發(fā)展趨勢 157
第二節(jié) 未來10年發(fā)展目標(biāo) 160
一、構(gòu)建冰凍圈與社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合模型，量化冰凍圈變化對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響 160
二、冰凍圈變化風(fēng)險(xiǎn)的適應(yīng)途徑與措施 160
三、確定冰凍圈可利用的資源形態(tài)，量化冰凍圈服務(wù)功能及其價(jià)值 161
四、揭示冰凍圈變化與國際地緣關(guān)系，開發(fā)應(yīng)對方案與適應(yīng)戰(zhàn)略 161
第三節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問題 162
一、定量化認(rèn)識(shí)冰凍圈變化的影響 162
二、建立冰凍圈服務(wù)功能測評體系 162
三、開發(fā)冰凍圈與社會(huì)經(jīng)濟(jì)適應(yīng)模型 163
第四節(jié) 重要研究方向 163
一、冰凍圈服務(wù)功能及其價(jià)值評估體系化研究 164
二、冰凍圈與國際地緣關(guān)系研究 165
三、冰凍圈災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與管控研究 167
四、冰凍圈變化影響的適應(yīng)研究 167
第九章 資助機(jī)制與政策建議 169
第一節(jié) 學(xué)科建設(shè) 170
第二節(jié) 人才隊(duì)伍建設(shè) 171
第三節(jié) 平臺(tái)與監(jiān)測能力建設(shè) 172
第四節(jié) 資助機(jī)制和政策建議 174
參考文獻(xiàn) 177
關(guān)鍵詞索引 186