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“气候变化背景下冰冻圈灾害与适应”虚拟专题

冰冻圈(Cryosphere)是指地球表层连续分布且具有一定厚度的负温圈层,亦称冰雪圈、冰圈或冷圈。

——摘自《冰冻圈科学辞典》(主编:秦大河)

2017年,全国政协常委、中科院院士秦大河在气象新闻报道采访中指出冰冻圈灾害风险管理亟须加强。冰冻圈是气候系统影响最直接和最敏感的圈层。在全球变化背景下,冰冻圈变化与生物圈、岩石圈、水圈、大气圈、人类圈之间的相互作用日趋加剧。特别地,冰冻圈快速变化对其影响区经济社会系统产生了广泛而深刻的负面影响,甚至危及人类福祉、经济社会系统的健康、和谐、持续发展。鉴于冰冻圈区位劣势及其较为落后的经济水平,其应对冰冻圈变化的能力极为有限。目前,适应仍然是冰冻圈应对气候变化的主要途径。


2019年3月29—31日由中国地理学会编辑出版工作委员会主办,中国科学院广州地理研究所、佛山科学技术学院承办的中国地理编辑出版年会在广东佛山顺利召开,《冰川冻土》主持了以“气候变化背景下冰冻圈灾害与适应”为主题的分会场。为了此次会议,小编梳理了近5年我刊发表的与冰冻圈灾害与适应相关的论文,并遴选出12篇具有代表性的文章整理成虚拟专刊分享给大家。文章涉及冰川、冻土、泥石流、雪、冻雨、冰雹、冰湖等相关灾害的研究与防控,希望以此展示近年来该领域的研究现状,为相关学者带来近期成果合集。

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  • 冰冻圈与全球变化
    沈永平, 苏宏超, 王国亚, 毛炜峄, 王顺德, 韩萍, 王宁练, 李忠勤
    冰川冻土. 2013, 35(6): 1355-1370. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2013.0151
    摘要 (3503) PDF全文 (1816)   可视化   收藏

    新疆地区冰川、积雪广泛分布,在其融水补给河川径流的同时,也常伴有冰川洪水、融雪洪水、冰湖突发洪水、冰川泥石流、冰雪崩和风吹雪等冰雪灾害发生,这些灾害对当地居民居住地以及重要国防干线的安全运营形成较大威胁. 冰川、积雪变化直接影响到冰雪灾害发生的程度与影响范围,新疆的冰川洪水和冰湖突发洪水灾害主要发生在塔里木河流域的喀喇昆仑山、昆仑山以及天山南坡西部一带,融雪洪水灾害主要发生在新疆北部的阿勒泰地区、塔城地区和天山北坡一带,冰川泥石流、冰雪崩灾害主要发生在帕米尔高原、天山西段和西昆仑山地区,风吹雪主要在天山中、西段地区. 随着全球气候变暖,尤其是新疆从1987年开始的气候由暖干向暖湿的转型,冰川退缩加剧,融水量增大,冰川洪水和冰川泥石流灾害随着冰川融水径流的增加而增多;而融雪洪水、雪崩和风吹雪随着气候变化引起的冬季积雪增加和气温升高,其灾害强度在增强;冰崩灾害随着气温升高引起的高山冰体崩解而呈增加趋势. 在新疆地区,冰雪灾害主要表现为冰雪洪水,已观测到近十几年来在气候变化影响下冰雪洪水发生的频次和强度有增加的趋势,塔里木河流域的冰湖溃决洪水和冰川洪水及北疆春季的冰凌和融雪洪水已对当地的生命财产和社会经济发展带来巨大危害,新疆的水资源安全、灾害等问题日益凸显. 预计未来,随着气候增温引起的冰雪融水径流的增加,相关的冰雪灾害增多,因而增加了冰雪灾害的危险程度,并可能形成若干新的灾害点. 面对气候变化诱发的众多冰川、积雪灾害,目前还缺乏对灾害监测、预测预警方面的适应对策. 因此,在全球气候变化不断加速的趋势下,冰雪灾害应引起有关方面的足够重视,加强气候变化对冰雪灾害的影响评估和适应性管理对策研究,使科学技术在减灾方面发挥主导作用.

  • 寒旱区水文水资源
    孙美平, 刘时银, 姚晓军, 李龙
    冰川冻土. 2014, 36(1): 158-165. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0020
    摘要 (2936) PDF全文 (1319)   可视化   收藏
    冰湖溃决洪水(泥石流)是西藏自治区主要自然灾害之一. 2013年7月5日,西藏自治区嘉黎县忠玉乡发生“7.5”冰湖溃决洪水灾害事件,导致人员失踪,房屋被毁,桥梁、道路等基础设施遭到严重破坏,直接经济损失高达2.7亿元. 基于不同时间段地形图和遥感影像资料,利用地理信息技术,发现导致“7.5”洪灾的溃决冰湖为然则日阿错. 该冰湖溃决的直接诱因可能是雪崩和冰崩的共同作用,溃决前的强降水过程及气温的快速上升是其间接原因,而冰湖长期稳定的扩张导致水量聚集是其溃决并造成巨大灾害的基础. 然则日阿错溃决后形成2个冰湖,面积分别为0.25 km2和0.01 km2,再次发生溃决的概率极小. 这次溃决洪水和泥石流灾害事件阻塞了尼都藏布的罗琼沟及衣布沟,并形成2处面积分别为0.33 km2和0.13 km2堰塞湖,且存在溃决风险,在今后一段时间内应加强监测工作与排险工程实施.
  • 寒区科学与技术
    王永平, 金会军, 李国玉, 童长江
    冰川冻土. 2015, 37(3): 731-739. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2015.0082
    摘要 (2140) PDF全文 (1653)   可视化   收藏
    通过对中俄原油管道漠河-加格达奇段多年冻土区的现场勘查研究, 统计了管道运营以来出现的冻土次生地质灾害主要有冻胀、融沉、水毁、冻胀丘、冰椎等. 在研究区域特定的气候背景下, 管道的修建和季节性变化的正油温运营, 破坏了管道周围冻土的水热平衡, 使得管道周围土体出现差异性冻胀和融沉, 这种差异性位移量的累积对管道安全稳定长期运营造成了威胁. 以管道里程MDX364处的冻胀丘为例, 利用探地雷达进行了现场探测. 结果表明: 管道周围存在的融区为冻胀丘的发生和发展提供了水源补给通道, 管道的热影响加速了冻胀丘的发展和消融, 2014年3-10月管道周围地表产生的差异性位移超过了1.1 m. 针对该次生开放型季节冻胀丘, 提出了修筑或疏通管道附近的排水通道、钻孔放水和保温排水渗沟等防治措施. 研究成果能为中俄原油管道的安全稳定运营提供技术支撑, 为其他冻土区管道设计施工和运营维护提供参考和依据.
  • 寒区科学与技术
    王国尚, 俞祁浩, 郭磊, 游艳辉, 王仕俊, 余泳
    冰川冻土. 2014, 36(1): 137-143. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0017
    摘要 (2002) PDF全文 (984)   可视化   收藏

    随着我国冻土区输电线路的不断建设,冻土问题日益引起人们的关注,如何正确处理多年冻土与输电线路工程的关系,已成为输电线路建设的关键问题之一. 文中主要就多年冻土区输电线路建设所遇到的冻融灾害以及相应对策进行了分析和讨论. 相对于公路和铁路,输电线路基础均为埋入式基础,对冻土扰动强烈、传热作用突出. 输电线路属于点线工程,在线路选线和设计阶段,通过输电线路选线、塔基类型的合理确定,可在很大程度上避免或减少冻融灾害的产生. 在选择塔基类型时应重视冻拔作用对塔基稳定性的影响. 输电线路基础为明挖基础时,施工周期和时间的选择、施工过程的控制等对减少热扰动作用明显. 随着工程同步进行的冻土基础监测,对输电线路塔基稳定性分析、工程合理转序、运营维护都具有重要意义. 输电线路建设中的冻土问题在不同建设阶段,防控重点均有所不同,只有全面把握,才能科学应对.

  • 冰冻圈与全球变化
    刘宝康, 李林, 杜玉娥, 梁天刚, 段水强, 侯扶江, 任继周
    冰川冻土. 2016, 38(2): 305-311. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0033
    摘要 (1908) PDF全文 (2203)   可视化   收藏
    受青藏高原暖湿化趋势的影响,近年来高原湖泊水位普遍上涨,湖泊溃堤时有发生.利用青藏高原可可西里卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔湖和盐湖所在区域的TM(ETM+)等历史文献数据和环境减灾卫星(HJ1A/B) CCD数据,结合五道梁气象站气温、降水资料,分析了卓乃湖周边湖泊面积变化情况.结果表明:1961-2014年近54 a来,可可西里地区持续增加的降水是卓乃湖溃堤的基础,2011年8月22日之前的两次强降水过程和之后的持续降水是导致卓乃湖湖水大量外泄,并最终溃堤的主要原因;溃堤前的两次地震可能对卓乃湖的湖盆结构产生了一定的影响,从而加速了溃堤过程.溃堤导致湖岸线退缩,并产生大片的沙化土地,恶化了藏羚羊的产仔环境,对周边草地生态环境和重大工程设施产生了不利影响.
  • 冰冻圈与全球变化
    韩秀君, 贾旭轩, 申远, 于蕙箐, 徐长哲, 孙晓巍, 李爽, 王明华, 李广霞
    冰川冻土. 2016, 38(1): 21-27. https://doi.org/10.7522/j.isnn.1000-0240.2016.0003
    根据1951-2014年辽宁省各市、县降雪灾害造成的经济损失、雪灾出现的频率,多年平均灾损强度及气象灾变指数,计算各市、县的气象灾损值,并依此值作为雪灾灾度指数来进行辽宁降雪灾害区划.利用1951-2014年辽宁省58个国家级气象站降雪日数(日降雪量≥5mm)资料和辽宁省降雪灾情资料,采用统计分析、百分位数等方法研究确定不同灾害分区下不同降雪阈值与降雪影响预评估的关系.结果表明:(1)灾害重度区和灾害中度区主要位于辽宁中部城市群或经济发达区域,雪灾多年平均损失为280万元以上,损失程度较重;灾害轻度区和灾害微度区主要位于辽宁东部山区及辽宁西北部山区,雪灾多年平均损失为68万元以上,损失程度较轻;雪灾对辽宁影响最大的受灾体是公路,其次为设施农业.(2)在业务使用中,应用不同灾害分区降雪致灾阈值与受灾体损毁等级的预评估关系,采用定量降水预报自动判断生成降雪灾害预评估结果,能够客观的实现降雪落区不同、服务重点不同,对提高决策气象服务的针对性具有参考作用.
  • 冰冻圈与全球变化
    胡文涛, 姚檀栋, 余武生, 杨威, 高杨
    冰川冻土. 2018, 40(6): 1141-1152. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2018.0504
    在全球气候变化的背景下,冰崩灾害极有可能成为人类面临的新常态。特别是在高亚洲地区,冰崩灾害事件严重威胁"亚洲水塔"的命运和"第三极"的生态安全。因此,研究冰崩灾害事件对于保障"一带一路"国家战略的顺利实施和保护"一带一路"沿线国家的生产与生存环境具有重要的现实意义。通过梳理历史上有记录的几次冰崩灾害事件,系统介绍冰崩的发生过程;再从冰崩体的物质组成、冰崩体的运动特征、冰崩发生的可能原因以及冰崩的影响等方面总结了冰崩的研究内容;重点阐述了冰崩的研究方法;最后讨论了当前冰崩研究存在的问题,并从冰崩研究方法等角度展望了未来冰崩灾害事件的研究方向。
  • 冰冻圈与全球变化
    王世金, 丁永建, 效存德
    冰川冻土. 2018, 40(5): 863-874. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2018.0093
    冰冻圈是气候系统影响最直接和最敏感的圈层。在全球变化背景下,冰冻圈变化与生物圈、岩石圈、水圈、大气圈、人类圈之间的相互作用日趋加剧。特别地,冰冻圈快速变化对其影响区经济社会系统产生了广泛而深刻的负面影响,甚至危及人类福祉、经济社会系统的健康、和谐、持续发展。鉴于冰冻圈区位劣势及其较为落后的经济水平,其应对冰冻圈变化的能力极为有限。目前,适应仍然是冰冻圈应对气候变化的主要途径。冰冻圈变化对经济社会系统的综合影响分析是适应冰冻圈快速变化的基础,其适应性管理战略则是减轻冰冻圈快速变化不利影响、降低自然和经济社会系统防御其不利影响脆弱性的最终目标。
  • 寒旱区水文水资源
    阿如汉, 涂杰楠, 刘红岩, 童立强, 郭兆成
    冰川冻土. 2018, 40(4): 837-845. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2018.0404
    冰湖溃决洪水或泥石流(GLOF)是青藏高原主要灾害之一,其形成的灾害链对人民的生命财产安全造成了严重的威胁,其中冰崩导致的冰湖溃决是GLOF的主要灾害形式,但由于其发生位置偏远、间隔时间长、随机性强,导致实地观测资料缺乏,冰崩入湖形成的涌浪机理和过程仍不清晰,而涌浪的规模是GLOF造成下游灾害大小的最主要因素。为分析冰湖涌浪的产生、沿程传播过程和对冰碛坝的爬坡高度,以西藏聂拉木县嘉龙错为例,采用有限体积法,基于流体计算软件Fluent,模拟了嘉龙错补给冰川发生冰崩导致冰湖涌浪的过程。结果表明:数值模拟能较好地对涌浪的产生、规模、沿程传播和对岸爬坡过程进行再现,涌浪初始高度随着冰湖水深、冰体入湖速度和冰体厚度的增加而增大,涌浪高度增加趋势随着冰体入湖速度和冰湖水深的增加而增大,随着冰体厚度的增加而减小。
  • 寒区科学与技术
    罗文功, 魏学利, 陈宝成, 李伟, 李宾, 谢永利
    冰川冻土. 2018, 40(4): 773-783. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2018.0083
    中巴经济走廊内的中巴公路奥布段泥石流频发且类型复杂,严重影响着安全出行和贸易流通。在对中巴公路奥布段沿线泥石流沟谷纵剖面形态分析的基础上,揭示其形态指数特征和活动程度,并从区域地形、地质和气象等因素方面探讨了泥石流的活动性差异成因及危害性。研究发现:公路沿线泥石流类型主要包括冰川型和降雨型两种,冰川型泥石流为27条,降雨型为26条。冰川型泥石流活动性强烈,形态指数N ≥ 1的沟谷占冰川型沟谷总数的81%,多数沟谷形态呈下凹状;降雨型泥石流活动性相对较弱,形态指数N ≥ 1的沟谷占其总数的50%,沟谷形态多呈上凸状。研究区大落差地形、不同物源供给和充沛水源条件等对泥石流的发育和活动具有重要影响,也是不同类型泥石流活动性差异的控制因素。研究结果可为研究区泥石流预测和防治提供指导,也可为中巴经济走廊区内交通工程选线和泥石流防治提供参考。
  • 冰冻圈与全球变化
    王玥彤, 李栋梁
    冰川冻土. 2017, 39(5): 967-978. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2017.0304
    利用1961-2015年中国西南地区96个气象台站逐日气象观测资料,采用模糊信息分配法分析了我国西南地区出现冻雨天气时有利气象要素的变化规律。选取气温、湿度及日照时间确定了西南地区冻雨天气判断的评估标准:日平均气温≤ 2℃,日最高气温≤ 8℃,日最低气温≤ 0℃,相对湿度≥ 80%,日照时间≤ 1 h。通过重建发现发生冻雨的天数在11月-次年3月间呈现单峰型变化,其季节内冻雨日数的演变规律是少~多~少,每年的1月冻雨日数最多。经检验上述指标可用于重建西南地区各站点冻雨强度指数,并由此评估了西南地区冻雨灾害的时空分布状况。四川盆地南缘、云贵高原大部,以及湖南省东部地区冻雨指数大,表明该区域遭受冻雨灾害严重;青藏高原、川西高原地区气温虽低,但相对湿度小,日照时间长,均不满足冻雨条件,因此发生冻雨灾害的风险小。近年来我国西南地区冻雨强度总体呈现减弱的趋势。
  • 冰冻圈与全球变化
    史莲梅, 李斌, 李圆圆, 孔令文, 刘卫平
    冰川冻土. 2017, 39(2): 299-307. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2017.0034
    基于1984-2014年新疆雹灾受灾面积、总成灾面积、农作物播种面积、新疆生产总值及以县为单位的雹灾频次等统计数据,构建雹灾经济损失指标和风险度指标,进行新疆冰雹灾害评估研究。其中雹灾经济损失指标可用于评价新疆雹灾经济损失的趋势变化,风险度指标可借助GIS空间信息处理技术形成新疆雹灾风险区划。研究表明:雹灾经济损失总体呈波动上升趋势,且受环境不稳定度的影响较大,二者保持着较好的正相关性。新疆冰雹灾害总体以中、低度风险为主,高风险次之。高风险区主要集中在喇叭形河谷地带的伊犁地区及其两侧的阿克苏、博州等地,建议通过调整农业产业结构、提升人工防雹能力等方式降低上述区域的雹灾损失。