冰冻圈灾祸特征、影响及其学科开展瞻望

中国网/中国开展门户网讯 2008 岁首年月，中国南部和中部 19 个省份低温、雨雪和冰冻配合交错，继续 20 多天，形成了中国近 50 年以来最严酷的雨雪冰冻灾祸。2018 年 10 月16日，雅鲁躲布江中下流米林县发作冰崩，冰崩及其照顾的冰碛物构成冰崩堰塞湖，招致雅鲁躲布江断流、水位上涨；同年 10 月 29 日，该地再次发作冰崩堵江事务，引起了普及存眷。类似的冰冻圈灾祸品种繁多，发作频繁，散布普及，形成的丧失和影响浩大。在全球变热的趋向下，冰冻圈灾祸发作的频数和强度有加强趋向，已成为全球常见的天然灾祸。频发的冰冻圈灾祸严酷影响了冰冻圈承灾区居民的生命和财富平安，以及冰冻圈地域的工农业与畜牧业、交通运输、根底设备、旅游开展甚至国防平安，使承灾区社会经济系统遭受损坏。出格是冰冻圈承灾区往往是地处偏僻的高冷地域和经济欠兴盛地域，贫苦生齿比例高，抵御天然灾祸的才能差，冰冻圈灾祸防治已成为冰冻圈地域消弭贫苦、减缓与适应天气变革影响，以及鞭策经济社会可继续开展面对的重要问题。

冰冻圈灾祸学的产生与开展

纵不雅国表里冰冻圈灾祸学的开展，能够看出，早期冰冻圈灾祸学次要以单灾种的致灾事务、灾祸影响和防治研究为主，且多集中于雪崩、冰湖溃决和冰川泥石流灾祸。20 世纪 80 年代以来，冰冻圈灾祸学研究领域在扩展，冻土灾祸、海冰灾祸、冰凌灾祸等遭到普及的存眷和深切研究。进进 21 世纪，陪伴着手艺、 *** 的提拔和对防灾减灾的存眷，冰冻圈各类灾祸研究也得到了快速开展，研究的深度和广度都有显著的扩展。近些年，陪伴冰冻圈科学、灾祸风险科学学科的开展，以及冰冻圈与可继续开展的急迫需要和相关手艺 *** 的鞭策，冰冻圈灾祸学在灾祸综合影响、成灾机理、风险特征、风险评估、灾祸预警、风险办理等诸多方面，有了较为深切的研究和熟悉，表白冰冻圈灾祸学科正在孕育开展、萌生鼓起。

冰冻圈灾祸学旨在综合阐发冰冻圈灾祸与风险时空特征及影响，了了其成因机理和致灾过程，并据此确定科学有效的防灾减灾计策，最末到达降低灾祸风险、减轻灾祸丧失、加强冰冻圈社区恢复力和实现冰冻圈区域可继续开展的目的。冰冻圈灾祸学具有理学、工学与社会科学的三重属性，是防灾、减灾、救灾理论的根底。冰冻圈灾祸科学的研究对象为冰冻圈灾祸风险系统，该系统是由冰冻圈的孕灾情状、致灾事务、承灾体表露和柔弱性配合构成的地球表层系统。

冰冻圈灾祸风险是致灾事务（hazard）、表露（exposure）、柔弱性（vulnerability）3 个要素综合的成果。在图 1 中，若是用三角形的面积来暗示冰冻圈灾祸风险的大小，可知其风险大小取决于冰冻圈致灾事务的强度和发作频次（凡是称为致灾事务的危急性）、承灾体的表露水平及其柔弱性凹凸。

冰冻圈孕灾情状包罗天然与非天然（社会-经济）要素，是风险及其三要素时空动态变革的驱动因子（图 1）。多圈层的彼此感化及其演化，出格是天气变革、情状退化、生齿迁移、城市化和经济开展等是冰冻圈灾祸风险动态变革的重要驱动因子。

冰冻圈灾祸学既重视根底理论，也强调现实使用，其研究内容跟着冰冻圈科学和灾祸风险科学的开展不竭深化和丰硕。根底理论上，冰冻圈灾祸学次要研究冰冻圈那一奇异圈层的灾祸风险系统、机理和过程，研究冰冻圈灾祸与风险，以及风险峻素包罗致灾事务、表露度、柔弱性的特征、类型、散布、变革、丧失与影响，以及它们之间的彼此感化。同时，冰冻圈灾祸学还探究冰冻圈灾祸风险产生的根源，及其天气与非天气（社会-经济）因子对冰冻圈灾祸构成的驱动机造。手艺 *** 上，冰冻圈灾祸学次要内容涉及灾祸与风险的不雅测、统计、阐发、建模、预估、预告与预警，以及灾祸风险地图体例与区划、灾祸风险信息集成与办理等。目前，致灾事务的危急性、承灾体及其表露和柔弱性、丧失与风险阐发等灾祸风险阐发的手艺 *** 已得到普及使用。使用理论上，冰冻圈灾祸学强调开展灾祸风险与应急办理，冰冻圈天气变革适应研究。详尽内容包罗：可承担风险程度评判、工程与非工程性 *** 及其成本-效益阐发，不确定脾气景下的冰冻圈灾祸风险决策、严重工程与根底设备庇护、疆土空间规划、弱势群体的社会保障，冰冻圈天气变革适应、灾祸风险治理，以及冰冻圈承灾区恢复力建立与可继续开展。冰冻圈灾祸应急办理包罗灾祸预警、备灾、应急响应与救灾，以及恢复重建等内容。

冰冻圈灾祸的时空特征

按致灾事务所属冰冻圈类型，冰冻圈灾祸可分为陆地冰冻圈灾祸、海洋冰冻圈灾祸和大气冰冻圈灾祸。陆地冰冻圈灾祸包罗冰崩、冰湖溃决、冰川洪水、冰川泥石流、冻融、雪崩、积雪洪水、风吹雪、冰凌/凌汛、水资本欠缺灾祸；海洋冰冻圈灾祸包罗冰山、海冰、海岸侵蚀、海平面上升等；大气冰冻圈灾祸包罗狂风雪、冰雹、雨雪冰冻、霜冻和牧区雪灾等。那些灾祸区别水平地影响着全球交通、电力、水利、通信等根底设备和农林牧渔财产、冰雪旅游、文化景不雅以及人民的生命财富平安（图 2）。

冰冻圈区别类型灾祸发作及其影响的时空准则存在区别。冰冻圈灾祸的发作具有瞬时性，一些灾祸的发作则具有周期性或更长时间准则；一些灾祸的发作可能是局地的，一些灾祸的发作则具有区域甚至更大准则。在冰冻圈灾祸中，雪灾是涉及范畴最广的灾种，包罗雪崩、风吹雪、狂风雪、牧区雪灾、融雪洪水、冰冻雨雪等，各灾种彼此感化、彼此影响。那些灾祸常危及承灾区农牧业消费、区域交通等经济社会的开展（图 2）。冰崩、雪崩、冰湖溃决发作灾祸时间短暂，属突发性灾祸，预警与防备较难。冻融灾祸、水资本欠缺、海平面上升等冰冻圈灾祸发作时间较长，属渐发或缓发性灾祸，从久远来看，可能会形成更大危害，但遭到存眷往往较少。

陆地冰冻圈灾祸次要集中在环北极国度、中高纬度山地国度。此中，冰/雪崩灾祸多发作在北半球中高纬度地域的山区。冰湖溃决洪水/泥石流灾祸次要发作在兴都库什-喜马拉雅山、念青唐古拉山、加拿大西南海岸山脉、南美安第斯山区、阿尔卑斯山、冰岛等地。冰川跃动灾祸次要发作在挪威斯瓦尔巴群岛、俄罗斯新地岛、冰岛和阿拉斯加、喀喇昆仑山、帕米尔高原。冻融灾祸次要发作在环北极、青躲高原、中国东北等多年冻土区。冰雪洪水次要发作在中亚干旱区。

海洋冰冻圈灾祸次要集中在沿海国度和沿海低地。冰山灾祸次要集中在格陵兰周边区域，而海冰灾祸则次要集中在环北极沿线国度沿岸地带及中国环渤海区域。多年冻土海岸侵蚀次要发作在环北极的俄罗斯西北沿岸的卡宁诺斯半岛—亚马尔半岛—泰拉尔半岛、新西伯利亚群岛沿岸、工具伯利亚海西南海岸地带、美国阿拉斯加北部沿岸、加拿大育空地域北部沿岸地带。海平面加速上升被认为是人类社会面对的最重要的风险之一，出格是海岸带社区、沿海城市和低洼小岛屿面对严酷挑战。

大气冰冻圈灾祸多发作在中高纬度地域。狂风雪灾祸次要发作在美国东北部、加拿大西南部、西北欧和日本；冰雹灾祸次要发作在美国中东部、欧洲和非洲中部一些地域；而牧区雪灾则次要发作在中国、蒙古国、高加索牧区。低温冰冻雨雪灾祸则多发作在中国南方、美国东北部及其他高纬度国度。

严重冰冻圈灾祸影响阐发

陆地冰冻圈失稳常引发雪崩、冰崩、冰川跃动事务；同时，冰冻圈的加速消融，进而引发洪水、泥石流灾祸。在欧洲和北美，雪崩在2000—2010 年期间夺往了大约 1 900 人的生命。全球已有笔录冰湖溃决事务达 1 348 次，那些事务至少招致欧洲阿尔卑斯山 393 人灭亡，南美洲 5 745 人灭亡，中亚 6 300 人灭亡。1970 年以来，北极大都地域多年冻土在变热，多年冻土层温度升温 0.50℃—2.00℃。2010—2030 年，因冻融过程对根底设备影响，美国阿拉斯加州将需要额外收进 36—61 亿美圆的根底设备保护费用，且 2010—2080 年保护费用将上升至 76 亿美圆。

海洋冰冻圈灾祸次要影响人类在近海岸和海上活动施行和设备平安运行。2010 年以来，中国由海冰灾祸形成的间接经济丧失高达 77 亿元人民币，此中辽宁、山东两省受海冰灾祸影响较为严酷。北极多年冻土海岸约占地球上海岸的 34%，其侵蚀速度可高达 24 m/a。北极地域每年因海岸侵蚀形成的地盘丧失约为 51 km2。冰冻圈和海洋热膨胀引起的海平面上升更大影响毫无疑问是世界各类沿海低凹地区。跟着海平面上升，其损害风险可能会显著增加，若不摘纳有效 *** ，到 21 世纪末，其潜在损害可能到达全球国内消费总值的 10%。

狂风雪灾祸、低温冰冻雨雪灾祸、雹灾和霜冻灾祸，是大气冰冻圈常见的灾种。2010—2017 年，狂风雪屡次横扫欧洲，多个国度遭遇稀有狂风雪袭击，招致那些国度交通梗塞、航班打消、电力给予中断，严酷影响公众生活。2015 年 2 月美国东北部狂风雪灾祸招致东北部6个州进进告急形态，全美 6 000 万人遭到影响，仅 2 月 26—28 日约 7 000 个航班被打消。2008 年，中国冰冻雨雪形成全国 19 个省、曲辖市、自治区及新疆消费建立兵团发作区别水平的灾祸。此次灾祸，因灾灭亡 107 人，间接经济丧失达 1 111 亿元人民币。

冰冻圈灾祸学学科开展意见

深化冰冻圈单灾种成灾机理的熟悉

成灾机理是提拔冰冻圈各类灾祸预警、预防和治理的根底。当前天气变热布景下，冰冻圈失稳风险在增加，冰冻圈各类灾祸的发作概率风险同样在增加。同时，冰冻圈区别灾种还具有穿插性或链式效应，如冰雪融水、冰湖溃决可诱发滑坡、泥石流等次生灾祸的产生。冰/雪崩、冰川跃动、冰雪融水同样可诱发滑坡、泥石流的产生，构成的堆积体可梗塞河流，构成堰塞湖，进而对下流构成更大威逼。冷潮则引发低温，低温则招致生物冻害、空中结冰、冰冻雨雪等灾祸。因而，将来亟须深化冰冻圈各类灾祸甚至灾祸链的发育法则、构成过程及其空间分异法则、成灾机理研究；同时，重点研究冰冻圈灾祸链的构成及其演化机造。

加强冰冻圈灾祸多灾种风险评估研究

关于冰冻圈灾祸，以往次要集中在单灾种风险评估方面，很少涉猎冰冻圈多灾种综合风险评估。将来，应集成冰冻圈各类灾祸类型，按照各灾种发作概率、规模和灭亡人数，构建冰冻圈灾祸综合风险评估系统。在此根底上，借鉴冰冻圈灾祸空间分异法则、特征，查明区域冰冻圈灾祸的演变过程，辨识冰冻圈区别灾种对区别区域的影响范畴、影响水平。按照冰冻圈区别灾种灾损、联系关系性及相对重要性，操纵风险阐发、建模、丧失评估等 *** ，系统评估冰冻圈灾祸综合风险水平，绘造冰冻圈灾祸类型、灾情、灾频、风险等区划图件，以此为根底，提出各区防灾减灾计划或 *** 。

强化冰冻圈灾祸的综合系统研究

冰冻圈灾祸不会独立存在，而是与多种孕灾情状息息相关，似乎其他天然灾祸一样，常陪伴着一种或几种次生灾祸。因而，冰冻圈灾祸研究需要从系统论角度加深理解由孕灾情状、致灾因子、承灾区情状配合构成的灾祸系统构造，审阅和考虑冰冻圈灾祸的复杂性和系统性。通过运用复杂性与系统科学，对区域冰冻圈灾祸相关性、时空变革、耦合性量、承灾区柔弱性和适应性等停止定量而系统研究，在冰冻圈灾祸综合风险评估根底上，成立冰冻圈灾祸预防与应急系统，加大冰冻圈灾祸的备灾和重建等灾后恢复系统，那将有效提拔冰冻圈灾祸综合风险管控的可操做性和科学性。同时，需要加大提拔冰冻圈灾祸承灾体抗灾才能的构造性和非构造性 *** （或工程和非工程 *** ）研发。

健全和完美冰冻圈灾祸学学科系统

以往，冰冻圈灾祸学往往分属区别学科。例如，冰雹、霜冻灾祸研究集中在农业气象范畴，狂风雪、冰冻雨雪灾祸研究多集中在大气科学范畴，海冰灾祸、海平面上升形成的灾祸则分属海洋科学。现在，冰冻圈灾祸学将以往零星的冰冻圈各灾种集成于一体，从冰冻圈圈层角度从头审阅其各灾种成灾机理、影响水平、时空分异法则。然而，做为新兴学科，还需在 3 个方面得以健全和完美：① 加强高档教诲天然灾祸及风险办理相关学科中冰冻圈灾祸学学科的建立，提拔冰冻圈灾祸学在此中的地位。② 要加大国际合做与交换，通过组织相关冰冻圈灾祸学术会议、举办高校青年教师培训班，促进冰冻圈灾祸学学科内部或学科间的学术交换，培植一批冰冻圈科学的骨干授课教师。③ 布设一些冰冻圈灾祸相关的严重项目，带动冰冻圈灾祸学的快速开展，凝练学科开展共识和开展战术，为冰冻圈灾祸学学科范畴开展指引标的目的。（做者：王世金， 中国科学院西北生态情状资本研究院冰冻圈科学国度重点尝试室副研究员，中国科学院玉龙雪山冰川与情状不雅测研究站站长； 温家洪，上海师范大学 情状与天文科学学院。《中国科学院院刊》供稿）