冰雪圈——气候领域的“重镇”

冰雪圈又称冰冻圈，英文为Cryosphere。它由在一定低温条件下固态水冰川、冰盖、积雪、海冰、河湖冰等以及地下冰掺杂的多年冻土、季节冻土等组成的特殊圈层。当前，多年冰雪覆盖了全球海洋面积的7％，陆地面积的11％，多年冻土占有陆地面积的24％，季节性冰雪在1月覆盖陆地面积的15％，在7月覆盖9％，而季节冻土更为广泛。上述冰、雪、冻土主要分布在高纬度两级地区，在中、低纬高山和高原也广泛分布，特别在以青藏高原为主体的高亚洲冰冻圈在全球变化中有独特的作用。因冰雪圈分布如此广泛，它和大气圈、水圈、岩石圈、生物圈一起组成地壳表层的五大圈层共同对气候产生作用，构成全球变化的复杂系统。

　　冰雪圈在气候变化中起了很大的作用。施雅风院士说，冰雪圈虽是气候的产物，但一经生成，又对气候有重要的反馈作用，一是通过冰雪的反射率和冰川融化起作用，干净冰雪的反射率比土和水大得多，又由于冰川融化热和水的汽化热分别是同体积液态水升高1℃所需热量的80倍和539倍，因而冰雪圈在地表热量平衡中有举足轻重的作用。每年到达地面的太阳能大约有30％消耗于冰雪圈中，冰雪下垫面的变化主要是冰盖、海冰和积雪的收缩与放大，对能量平衡为基础的气候模式有重要影响。例如青藏高原积雪异常对东亚大气环流、印度降水以及长江中下游梅雨都有相当的影响。二是通过水循环影响气候，全球变暖、冰川和冰盖融化促使海平面上升，海洋面积扩大，蒸发增加，由海洋上水汽输送到大陆，大陆降水亦相应增加，如在2万年前的末次冰期盛时，水分集中在冰盖上，海面比现在低140米左右，现在渤海、黄海、东海等大部分转为陆地，台湾与大陆联成一片，夏季风萎缩，陆地上降水量大幅度减小，从东北到长江流域的降水可能不足现代的一半。

　　我国对“冰雪圈”研究起步很早，虽然我国古代文献大约两千年前就有对冰雪的记述，但冰雪圈科学发展很迟。我国气候学、地理学的奠基人竺可桢先生较早倡导冰川学。上世纪二十年代初，他在大学教地学通论，就设专章讲冰川。50年代末，他任职中国科学院副院长时，支持在兰州设立专门的冰川冻土机构，系统开展研究，经过40多年的艰辛创业，协力工作，建立了中国冰雪圈科学，发表了大量文献，现在的代表作是施雅风等著《中国冰川与环境》，周幼吾等著《中国冻土》。90年代以来，以秦大河等人为代表将冰川研究伸展到南极和北极冰盖区。

　　冰雪圈研究对中国气候学的贡献有不少内容：一是经过系统的考察和周详的冰川编目，统计到上世纪晚期中国有冰川46298条，冰川面积59406平方公里，冰储量5590立方公里，占亚洲冰川一半多，年冰川融水量估算达605×108立方米，是西北干旱区非常重要而又稳定的水资源。通过冰川雪线所在消融量和积累量平衡值的计算，可大致确定高山区的降水量，一定程度上弥补西部山区气象台站稀少的缺憾。二是冰川粒雪盆钻探取得冰岩芯分析研究，在重建气候变化历史上有重大作用。

　　虽然冰雪圈研究已经取得了相当成就，但总体上研究力量还比较弱。施雅风院士希望中国气象局和北方及西部各省区气象局加强对冰雪圈的监测工作。他指出，首先要对降雪和积雪监测，天山冰川站曾对乌鲁木齐河谷降雪量观测做过一年多比较试验，发现无防风设备的雨量筒测雪中几乎漏测了近30％左右的降水，以这样漏测资料供人使用，如作预报和水量计算根据，会导致不小的差错，因此，希望有降雪地区的雨量筒一律增设防风罩，以取得正确的降水记录。第二是要统筹加密西部和北方地区气象台站，特别在难于到达的山区布设自动记录气象站。第三是冰川站列入气象站系列，和中国科学院商议，除加强已有的天山冰川站和贡嘎山承担冰川观测任务的森林生态站以外，还应在喜马拉雅山、念青唐古拉山、唐古拉山、祁连山和天山西段大冰川区及帕米尔选择合适地点建立冰川站，严密监测冰川变化，测定在全球变暖情况下，冰川衰退和水量变化特征，有助于西部大开发中的资源利用和环境保护。