中國網/中國發展門戶網訊 20?世紀?80?年代以來，隨著氣候系統理論的提出與發展，科學界打破了傳統冰凍圈科學和其他相關學科之間的界限，揭示出冰凍圈與大氣圈等圈層之間能量、質量（如水量）和動量交換的相互作用過程機理。冰凍圈是氣候的產物，對溫度和降水非常敏感，氣候條件決定著冰凍圈及其各要素的生存壽命。氣候條件與地形因素的不同，使得冰凍圈各要素的發育、分布及其變化千差萬別，空間分布不同，生存時間各異。冰凍圈又是對全球氣候變化影響最快速、最顯著的圈層，對氣候變化具有高度敏感性。反之，把占據地球表面面積甚廣的陸地冰凍圈和海洋冰凍圈籠統地用均一下墊面來表達，這忽略了冰凍圈組成要素的變化特征及其內在差別，會極大地限制氣候系統和氣候變化研究的發展。

現在，人們已經認識到，對地球各個系統過程的研究不應限定在單一的獨立學科內進行，如冰凍圈科學、大氣科學、水文學和生態學等，必須考慮學科之間、各組成要素之間相互作用的物理學、化學、生物學乃至經濟社會影響的交融互補，才能構成一個完整的科學研究體系。冰凍圈科學和氣候學的交叉融合，催生了一門新興的冰凍圈科學的分支學科——冰凍圈氣候學。 

冰凍圈氣候學的定義與發展

冰凍圈氣候學是研究冰凍圈與大氣圈的相互作用、影響及其反饋，并為社會經濟可持續發展服務的科學，是一門以冰凍圈科學和氣候學為主，又涉及多個其他學科的交叉科學。冰凍圈和大氣圈的互饋作用和物理機制是冰凍圈氣候學的重點。

在?20?世紀?80?年代之前，氣候學和冰凍圈科學是各自獨立發展的，但人們很早就注意到二者之間廣泛而深刻的聯系。一方面，早在?1939?年，蘇聯地理學家卡列斯尼克就指出，“冰川首先是一定氣候狀況下的產物”。隨著對這種響應復雜性的深入研究和理解，人們逐漸發現冰凍圈的各個要素更應被視為“天然的氣候指示計”（nature climate-meter），即冰凍圈各組成要素對氣候的變化，如溫度、降水和其他氣候變量非常敏感。另一方面，在早期的氣候分類中，德國氣候學家和植物學家柯本（Wladimir Koppen）給出了?6?個基本氣候類型及其區域類型，其中就包括高地氣候區（highland）、極地氣候區（polar）和低溫氣候區（microthermal）等與冰凍圈有關的氣候類型。

冰凍圈氣候學發源于?20?世紀?80?年代氣候系統概念的建立。現代氣候學引入了氣候系統的概念，認為氣候是決定冰凍圈形成和發育的主要因子之一，氣候的變化影響冰凍圈的演化。冰凍圈可起到調節氣候的作用，而冰凍圈變化又對地球大氣圈的能量收支、輻射平衡和大氣環流的關鍵過程與反饋產生重大影響。氣候變化不單單由大氣圈內部的各種過程所控制，而是氣候系統，即大氣圈、水圈、冰凍圈、生物圈和巖石圈表層這五大圈層，加上人類社會經濟活動（人類圈）共同作用的結果。當代的氣候變化是指氣候系統變化，五大圈層中的任何一個圈層的變化，都被視為是氣候變化。

冰凍圈氣候學的理論基礎是以動力學和熱力學為主的經典物理學。目前，冰凍圈氣候學已由單點觀測實驗、過程描述、統計分析向機理分析、氣候系統數值模擬方向迅速發展，深入研究大氣圈和冰凍圈相互作用的物理過程與反饋機制，定量評估冰凍圈在全球和區域氣候變化中的作用，進而科學預估未來氣候與冰凍圈變化。 

冰凍圈氣候學的研究內容

氣候環境在冰凍圈形成和發育中的作用

冰凍圈各組成要素都是在適宜的溫度、降水和地形條件下形成和發育的。從冰凍圈氣候學的角度看，地球冰凍圈在空間上是具有一定厚度的連續圈層，呈不規則橢球體狀（空心橢球體）。由于高度和緯度效應，冰凍圈下邊界在赤道附近海拔高度最高處，如乞力馬扎羅冰川的海拔高度達?5?963?m。從赤道分別向南、向北，冰凍圈下邊界的高度隨緯度升高而逐漸降低，在高緯度地區下降到海平面甚至以下，如北冰洋海底發育的多年凍土。

在時間上，冰凍圈各組成要素的生存時間長短不一，冰凍圈的面積和范圍都有明顯的晝夜、季節、年際和年代際變化。①陸地冰凍圈。南極冰蓋和格陵蘭冰蓋的時間尺度達數十萬年到百萬年之久。山地冰川的冰體從積累區流動到冰川末端消融流失，因冰川規模、性質、所處地形和氣候條件不同，其時間尺度從幾十年到數千年不等。積雪隨著春去夏來融化流失，在一些山區形成春汛。河冰、湖冰隨著季節轉換（冬季轉夏季）而消失殆盡。②海洋冰凍圈。海冰進退隨季節變化，初冬形成、初夏崩解消融。一般情況下，其生存不超過?12?個月，但北冰洋的多年冰可以延續好幾年。冰架的存活時間長短不一，從幾十年到數千年不等。冰山的壽命從數月到數百年不等，與大氣環流、海溫、洋流等密切相關，且與冰山本身的規模、地點和產生的時間都有關系。③大氣冰凍圈。凍結狀水體的存活時間按天甚至小時計算，與具體氣候環境條件的聯系更為緊密。

冰凍圈在天氣氣候及大氣環流形成與變異中的作用

冰凍圈在天氣氣候及大氣環流形成與變異中發揮著重要作用。在空間上，冰凍圈在全球、區域和局地尺度上會影響到天氣氣候；在時間上，冰凍圈在季節、年、多年及長時間尺度上影響著氣候的變化。

冰凍圈對亞洲季風形成與異常有重要的影響，特別是青藏高原積雪和北極海冰。通過積雪的水文效應和反照率效應，冬-春季節青藏高原和歐亞大陸積雪異常可以影響到后期夏季中國降水的年際變化。在年代際尺度上，過去?50?年青藏高原冬-春季積雪呈現出增加趨勢，從而引起高原上空對流層溫度降低及亞洲-太平洋濤動負位相特征，使得西太平洋副熱帶高壓位置偏南，于是中國東部雨帶主要停滯在南方，導致東部地區出現南澇北旱。

北極是冬季冷空氣的源地，北極海冰由于其阻隔了海-氣之間的熱量交換，以及通過反照率反饋機制對北極和歐亞大陸高緯度地區的冷空氣活動有重要調制作用，進而影響東亞地區的寒潮和冬季風。

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