2007年中國科學技術部啟動了國家重點基礎研究發展計劃項目“我國冰凍圈動態過程及其對氣候、水文和生態的影響機理與適應對策”，鑒于冰凍圈變化對全球與區域生態環境與社會經濟的深入影響，2013年又啟動了全球變化重大科學研究計劃重大科學目標導向項目“冰凍圈變化、影響及適應研究”。本書是上述兩項目，尤其是后一個項目在冰凍圈變化社會經濟影響、風險、脆弱性與適應研究方面的集大成
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 核心結論與認識 12
1.2 地面觀測與復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 核心結論與認識 31
1.3 格陵蘭和南極冰蓋物質平衡：基于模擬與遙感新算法的結果 31
1.3.1 基于模式的南極冰蓋表面物質平衡 31
1.3.2 基于衛星測高的冰蓋物質平衡 34
1.3.3 基于衛星重力GRACE的冰蓋物質平衡 38
1.3.4 核心結論與認識 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估 47
1.4.4 核心結論與認識 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 基于衛星遙感數據的北極海冰變化特征 52
1.5.4 核心結論與認識 55
1.6 全球冰凍圈變化：“變暖”的冰與增加的影響 55
1.6.1 冰凍圈內部變暖的事實 56
1.6.2 冰凍圈變暖對自身穩定性的影響 58
1.6.3 中國冰凍圈對全球變暖的響應程度 61
1.6.4 核心結論與認識 63
第2章 冰凍圈變化模擬和預估 64
2.1 山地冰川模式研發：動力過程模擬與關鍵控制因子 64
2.1.1 冰川動力響應過程 64
2.1.2 冰川物質平衡模擬 65
2.1.3 冰川變化預估和控制因素 72
2.1.4 冰川厚度模擬 81
2.1.5 核心結論與認識 85
2.2 陸面過程模型中的凍土問題：參數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 核心結論與認識 95
2.3 三維Stokes冰蓋-冰架動力模擬：模型構建與模擬試驗 95
2.3.1 海洋性冰蓋模擬簡介 95
2.3.2 模式的理論基礎和數值方法 97
2.3.3 兩個Stokes冰蓋模式針對海洋性冰蓋的應用比較 98
2.3.4 核心結論與認識 102
2.4 積雪模式參數化改進：過程精細化與多圈層耦合 102
2.4.1 積雪模式參數化 102
2.4.2 積雪模式參數化改進 104
2.4.3 核心結論與認識 110
2.5 冰凍圈水文模式研發：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 黑河干流山區流域模擬示例 116
2.5.5 核心結論和認識 118
2.6 三極地區冰凍圈氣候模擬：模式的改進與模擬結果的提升 118
2.6.1 考慮風吹雪過程對南極地區表面物質能量平衡模擬的提高 118
2.6.2 復雜熱力學海冰模式對北極海冰模擬的改進 121
2.6.3 以焓作為預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現 124
2.6.5 核心結論與認識 128
2.7 未來全球冰凍圈變化預估：積雪與凍土的可能變化 128
2.7.1 21 世紀不同排放情景下北半球陸地雪水當量的時空變化 129
2.7.2 21 世紀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 核心結論與認識 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 核心結論與認識 145
3.2 冰凍圈變化的氣候效應：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 146
3.2.2 2011/2012年和2015/2016年兩個冬季大氣環流異常的主要特征 149
3.2.3 前期秋季北極海冰以及前期夏季北極大氣環流異常主要特征 151
3.2.4 夏季北極大氣環流異常影響北極海冰對冬季大氣環流變率的反饋 154
3.2.5 關于北極增暖？北極海冰融化對中緯度區域影響的討論 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 核心結論與認識 160
3.3 青藏高原凍土變化碳循環：碳源與碳匯效應 161
3.3.1 青藏高原多年凍土區高寒生態系統植被碳庫變化 161
3.3.2 青藏高原多年凍土區土壤有機碳儲量分布 162
3.3.3 青藏高原多年凍土區土壤有機碳穩定性 163
3.3.4 多年凍土區典型高寒草地碳排放動態及其驅動因素 164
3.3.5 氣候變化對多年凍土區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生態系統碳平衡與源匯效應分析 171
3.3.7 核心結論與認識 172
3.4 冰凍圈變化的生態效應：積雪與凍土對生態系統的影響 173
3.4.1 青藏高原凍土變化對生態系統的影響 173
3.4.2 積雪變化對青藏高原高寒草地生態系統的影響 176
3.4.3 凍土變化對東北凍土區生態系統的影響 178
3.4.4 土壤微生物對凍土與積雪變化的響應 181
3.4.5 未來凍土對高寒草地生態系統影響的模擬與預估 183
3.4.6 核心結論與認識 184
3.5 冰凍圈變化對經濟社會系統的影響：利弊與脆弱性 185
3.5.1 冰凍圈變化對經濟社會的致利影響 185
3.5.2 冰凍圈變化對經濟社會的致害影響 186
3.5.3 冰凍圈變化的脆弱性 189
3.5.4 核心結論與認識 198
第4章 冰凍圈變化影響的適應措施 200
4.1 冰凍圈變化適應的指導思想 200
4.2 冰凍圈變化的適應戰略 200
4.2.1 冰凍圈變化長期觀（監）測戰略 200
4.2.2 冰凍圈水資源優化配置戰略 200
4.2.3 冰凍圈生態保護與生態工程戰略 201
4.2.4 生態補償與國家安全財政轉移戰略 201
4.2.5 冰凍圈適應產業開發戰略 202
4.2.6 冰凍圈災害風險全過程管控戰略 202
4.2.7 冰凍圈重大工程安全的技術保障戰略 202
4.3 冰凍圈變化的適應舉措 203
4.3.1 人工干預高寒草地生態系統，降低冰凍圈變化對高寒草地生產力的負面影響 203
4.3.2 做好冰凍圈融水評估，最大限度發揮冰凍圈水資源的服務功能 204
4.3.3 進一步認清冰凍圈災害形成機制，強化冰凍圈災害風險管理 204
4.3.4 預判冰凍圈變化對社會的影響，確保高原農村居民生計可持續 205
4.3.5 強化冰凍圈基礎監測和冰雪旅游的聯系，提高冰凍圈旅游服務顯示度 206
4.3.6 面向國家戰略需求，提高冰凍圈科學的決策服務能力 207
參考文獻 208
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