▲冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員在新疆阿勒泰木斯島冰川科考

▲冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員在野外采樣

冰凍圈科學(xué)從名字上看，貌似是個(gè)偏門學(xué)科。但事實(shí)上，它可一點(diǎn)都不“冷”。近年來，在全球變暖背景下，冰凍圈科學(xué)相關(guān)研究受到前所未有的重視，成為氣候系統(tǒng)研究中最活躍的領(lǐng)域之一，也是當(dāng)前全球變化和可持續(xù)發(fā)展最關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

我國是地球上中低緯度地區(qū)冰凍圈最發(fā)育的國家，廣泛分布的冰川、凍土和積雪不僅有重要的氣候效應(yīng)，還是維系干旱區(qū)綠洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展和寒區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要保障。近日，經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者來到位于甘肅蘭州市的中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，走進(jìn)冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，探秘冰凍圈科學(xué)的研究與應(yīng)用。

建設(shè)完整的學(xué)科體系

實(shí)驗(yàn)室完善了中國冰凍圈監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，在國際上率先提出了完整的冰凍圈科學(xué)研究體系

冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國際上第一個(gè)以“冰凍圈科學(xué)”命名的實(shí)驗(yàn)室，在國際上率先提出了完整的冰凍圈科學(xué)研究體系。

究竟什么是冰凍圈？“顧名思義，冰凍圈就是指地球表層水以固態(tài)形式存在的圈層，包括冰川、凍土、積雪、海冰、河冰、湖冰等等。”冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任康世昌告訴記者，作為一門新興學(xué)科，冰凍圈科學(xué)研究其各組成部分的形成機(jī)理、演化規(guī)律、與其他圈層之間的相互作用，以及對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響，“很多人沒聽說過冰凍圈，但都知道大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈，冰凍圈與這些圈層共同組成了氣候系統(tǒng)五大圈層”。

冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室前身為始建于1991年的中科院冰川凍土研究所的冰芯實(shí)驗(yàn)室，其開創(chuàng)者是曾參加國際徒步橫穿南極大陸科學(xué)考察的中科院院士秦大河，2007年成為國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。發(fā)展至今，實(shí)驗(yàn)室研究方向也由最初的冰芯記錄擴(kuò)大到冰凍圈過程研究、冰凍圈環(huán)境記錄研究、冰凍圈與氣候模擬、冰凍圈與水資源、冰凍圈與寒區(qū)生態(tài)以及冰凍圈變化的影響、適應(yīng)與對(duì)策綜合評(píng)估等。

記者了解到，我國冰凍圈研究經(jīng)歷了從分支學(xué)科（冰川、凍土、積雪等）獨(dú)立發(fā)展歷程到側(cè)重于冰凍圈記錄研究，再到冰凍圈科學(xué)研究真正向體系化方向邁進(jìn)，如今已形成一個(gè)完整的學(xué)科體系。本世紀(jì)初，中國科學(xué)家首先提出“冰凍圈科學(xué)”概念，將自然科學(xué)和可持續(xù)發(fā)展聯(lián)系到一起。

冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)該領(lǐng)域研究的領(lǐng)頭羊，并在國際上享有盛譽(yù)。該實(shí)驗(yàn)室在冰凍圈與氣候系統(tǒng)圈層相互作用的交叉領(lǐng)域構(gòu)成冰凍圈科學(xué)新的發(fā)展方向，即冰凍圈變化的氣候效應(yīng)、水資源效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)適應(yīng)機(jī)理。

“實(shí)驗(yàn)室提出冰凍圈科學(xué)樹，是對(duì)國際上冰凍圈科學(xué)研究的進(jìn)一步提升，具有清晰而完善的學(xué)科內(nèi)涵與外延。”冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任王飛騰表示，依靠專業(yè)的科研隊(duì)伍，實(shí)驗(yàn)室完善了中國冰凍圈監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，使我國西部冰凍圈觀測向多圈層相互作用的方向發(fā)展，體現(xiàn)了氣候系統(tǒng)的現(xiàn)代科學(xué)理念。

著眼前沿的全球視野

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實(shí)驗(yàn)室科研人員通過研究冰凍圈災(zāi)害發(fā)生與防治的規(guī)律，為政府相關(guān)部門提供預(yù)警和對(duì)策

前不久，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)表《中國的北極政策》白皮書，細(xì)心的王飛騰將其中涉及冰凍圈科學(xué)研究的內(nèi)容一一勾畫了出來，“這里面既有我們科研成果的體現(xiàn)，也是我們未來科研的重點(diǎn)方向”。

冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雖然設(shè)在甘肅蘭州市內(nèi)的中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，但實(shí)驗(yàn)室的科研視野一直是全球范圍內(nèi)的。實(shí)驗(yàn)室老中青三代科研工作者多次前往南極、北極進(jìn)行科考，是我國極地冰川學(xué)最早的開拓機(jī)構(gòu)，也是將南北極冰凍圈考察研究作為其核心科研任務(wù)的唯一國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

記者了解到，由實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的中國西部冰凍圈觀測網(wǎng)絡(luò)是全球冰凍圈觀測要素最為全面、區(qū)域覆蓋度大、代表性突出的區(qū)域觀測體系，被全球冰凍圈觀測（GCW）計(jì)劃列為區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，作為參照站和超級(jí)站建設(shè)的示范。

隨著全球氣候變暖，冰川加劇消融和退縮，由此造成的冰川躍動(dòng)、冰湖潰決等災(zāi)害日益增多。對(duì)此，實(shí)驗(yàn)室科研人員通過研究冰凍圈災(zāi)害發(fā)生與防治的規(guī)律，為政府相關(guān)部門提供預(yù)警和對(duì)策。

位于吉爾吉斯斯坦境內(nèi)的麥茲巴赫湖曾多次發(fā)生潰決，引發(fā)洪水災(zāi)害，直接影響處于下游的我國新疆地區(qū)。實(shí)驗(yàn)室研究員結(jié)合相關(guān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測該冰湖面積的變化，準(zhǔn)確預(yù)測冰湖潰決的具體時(shí)間和來水量，在潰決的前5天做出預(yù)警，當(dāng)?shù)卣崆安扇×藨?yīng)對(duì)洪水的措施，避免了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

此外，實(shí)驗(yàn)室還圍繞天山冰川、積雪對(duì)氣候變化影響等問題深入研究，預(yù)估了新疆不同地區(qū)冰川、積雪水資源的時(shí)空變化及其對(duì)水文、水資源的影響，為西北地區(qū)的水資源管理與高效利用、區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

“我國獲得2022年冬奧會(huì)舉辦權(quán)后，在秦大河院士的帶領(lǐng)下，我們開始關(guān)注冬奧會(huì)雪務(wù)保障技術(shù)。”王飛騰告訴記者，實(shí)驗(yàn)室目前有固定人員組成的團(tuán)隊(duì)與相關(guān)單位一起在張家口工作，通過專業(yè)化的場地觀測試驗(yàn)、系統(tǒng)化的積雪能量和物質(zhì)變化模擬分析，建設(shè)集成化的賽場監(jiān)測平臺(tái)。同時(shí)，結(jié)合氣象滾動(dòng)預(yù)測，利用積雪物理模型，建立雪道質(zhì)量監(jiān)測與預(yù)報(bào)方法，為冬奧會(huì)提供保障技術(shù)和決策服務(wù)。

冰天雪地中的“黃埔軍校”

實(shí)驗(yàn)室科研人員必須去冰天雪地采集第一手的數(shù)據(jù)，逐漸成為冰凍圈科學(xué)領(lǐng)域的高水平人才

2014年年初的一次遇險(xiǎn)經(jīng)歷讓王飛騰至今記憶猶新。那是在新疆吉木乃縣，王飛騰和同伴們登上木斯島冰川取樣，到了晚上，嚴(yán)重的“風(fēng)吹雪”讓他們完全找不到來時(shí)的路，近乎絕望。“在等待救援的時(shí)候，饑寒交迫的我們擠在一起抱團(tuán)取暖。”王飛騰說，他每年都有100多天在野外工作，這是距離死亡最近的一次，但那次經(jīng)歷也讓他收獲不小，“此前對(duì)這片冰川的研究是空白的，那次通過研究采集到的雪冰化學(xué)樣品，我們準(zhǔn)確測出冰川的厚度和長度，推算出其含水量，獲得第一手的研究資料”。

王飛騰的野外歷險(xiǎn)經(jīng)歷，實(shí)驗(yàn)室的科研人員幾乎都曾遇到過。研究領(lǐng)域的特殊性決定了冰凍圈科學(xué)研究待在實(shí)驗(yàn)室里很難出成果，必須要去人跡罕至的冰天雪地采集第一手的數(shù)據(jù)。

“48571條冰川，總面積51480平方公里”，這是2014年12月冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的我國現(xiàn)有冰川資源家底。這些看起來簡單的數(shù)據(jù)，是科研人員歷時(shí)8年對(duì)我國冰川分布現(xiàn)狀進(jìn)行的一次系統(tǒng)更新。在此之前，2002年完成的《中國冰川目錄》，更是幾代冰凍圈科研工作者歷時(shí)20多年用腳步丈量出來的成果。

在過去一個(gè)時(shí)期內(nèi)，冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就是這一學(xué)科的代名詞。如今，該實(shí)驗(yàn)室已成為我國冰凍圈科學(xué)領(lǐng)域高水平科研人才的培養(yǎng)基地，被譽(yù)為中國冰凍圈科學(xué)研究的“黃埔軍校”。目前活躍在國內(nèi)冰凍圈科學(xué)領(lǐng)域的中青年科學(xué)家，大多在實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)或工作過。

艱苦的工作條件和相對(duì)較低的收入使得實(shí)驗(yàn)室無法像東部地區(qū)那樣對(duì)人才具有吸引力，只能靠“事業(yè)留人”“感情留人”。為了避免人才流失，王飛騰希望國家加大對(duì)偏遠(yuǎn)艱苦地區(qū)科研機(jī)構(gòu)的投入，讓人才能夠更安心地留在科研一線。