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立足应用基础研究 推动冰冻圈科学体系发展

来源:  发布时间:2022-06-27

——冰冻圈科学国家重点实验室

 

中国科学院西北生态环境资源研究院(以下简称“西北研究院”)冰冻圈科学国家重点实验室(以下简称“实验室”)始建于1991年,1997年成为中国科学院重点实验室,2005年由中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、中国科学院青藏高原研究所和中国气象局气象科学研究院联合共建,2007年通过科技部基础研究司组织的国家重点实验室建设计划可行性论证会,成为冰冻圈科学国家重点实验室。实验室是国际上第一个以“冰冻圈科学”命名的实验室,在国际上率先提出了完整的冰冻圈科学研究体系。

 

凝聚人才 创新引领

 

所谓冰冻圈,是指地球表层水以固态形式存在的圈层,包括冰川(山地冰川、冰帽、极地冰盖、冰架等)、冻土(季节冻土和多年冻土)、积雪、海冰、河冰、湖冰等。作为一门新兴学科,冰冻圈科学研究其各组成部分的形成机理、演化规律、与其他圈层之间的相互作用,以及对经济社会的影响。冰冻圈与大气圈、水圈、陆地表层和生物圈共同组成气候系统。由于对气候变化的高度敏感性和重要反馈作用,在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一,也是当前全球变化和可持续发展最关注的热点之一。中国是中低纬度地区冰冻圈最发育的国家,广泛分布的冰川、冻土和积雪不仅有重要的气候效应,还是维系干旱区绿洲经济发展和寒区生态系统稳定的重要保障。中国冰冻圈变化的气候效应、环境效应、水资源效应和生态效应非常显著,因此,其对国家西部发展战略有重大意义。

实验室的定位是进行冰冻圈科学的基础研究和冰冻圈变化对经济社会影响的应用基础研究,旨在推动冰冻圈科学体系的发展,在冰冻圈内在机理方面取得标志性创新成果,在冰冻圈与其他圈层相互作用方面,为区域可持续发展提供科技支撑。同时,实验室希望凝聚冰冻圈科学杰出人才和创新研究团队,发挥国内引领作用,成为最具国际影响力的冰冻圈科学研究基地之一。目前,实验室有固定人员103名,其中研究人员76名、技术人员27名。在职称结构上以高级职称为主,其中研究员26名、正高级工程师1名、副研究员和高级工程师35名;在学历结构上以高学历为主,其中有博士学位者79名、博士生导师23名;在年龄结构上既有富有建树的知名老专家,也有一批活跃在一线的优秀中青年专家。

实验室的研究方向和目标,是根据实验室发展历史和学科优势,以冰川、冻土、积雪为主要研究对象,在3个方向开展研究。

1)冰冻圈过程、机理和模拟,即通过对冰川、冻土、积雪的物理、化学、生物过程和生物地球化学循环的研究,揭示冰冻圈演化过程和变化规律,预测其未来变化。其主要研究内容有——冰冻圈监测:通过野外站点的定位监测、区域考察、遥感技术应用等手段,监测冰冻圈主要要素及相关水文、气象、生态、环境等因子,形成冰川、冻土、积雪的完整监测体系,建立数据平台。冰冻圈气候环境记录:研究冰冻圈区域各种记录形成过程,确定各种气候环境要素的指标,在中低纬度(如青藏高原和其他山系)和南、北极地区开展不同时间尺度气候环境记录重建研究,揭示区域和全球气候变化的规律和机制。冰冻圈变化过程:研究冰冻圈的各种过程,揭示其能量、质量、动量变化,阐明冰冻圈的变化机理。

2)冰冻圈与其他圈层相互作用,即研究冰冻圈与大气圈、水圈、生物圈等圈层的相互作用,分析冰冻圈变化的各种影响,为冰冻圈变化的适应对策制定提供科技支撑。主要研究内容有——冰冻圈的水资源和生态效应:以干旱区内陆河流域和青藏高原为重点,构建基于冰川融水、冻土水文、融雪过程及降水径流等要素相互耦合的流域水文模型,揭示冰冻圈水资源变化规律及其对生态影响的机理。冰冻圈与气候模拟:建立冰川、冻土、积雪物质和能量平衡模型,改进雪冰/冻土陆面过程参数化方案,为提高冰冻圈区域气候变化的模拟能力奠定基础。

3)冰冻圈灾害、影响与适应对策,即构建冰冻圈对水资源、生态和经济社会影响的评价指标体系,发展冰冻圈影响评价理论,建立冰冻圈变化的适应性评价模型,提出我国冰冻圈变化适应对策。

实验室现有地理学、大气科学、生态学和环境学的硕士点、博士点和博士后流动站。实验室具有大量先进的分析仪器、完善的冰冻圈野外观测平台系统、多学科联合研究团队、特色鲜明的组织结构,实验室主任在学委会指导下,全面负责团队建设、实验分析平台、野外监测平台和数据平台的建设及运行。其三大平台有专职副主任/站长具体负责,野外平台监测内容与实验分析计划源于各研究团队又服务于各团队。

实验室将野外台站作为重要的科学研究平台,主要包括:新疆天山冰川国家野外科学观测研究站(天山冰川站)、青海藏北高原冰冻圈特殊环境与灾害国家野外科学观测研究站(格尔木站)、玉龙雪山冰川与环境观测研究站(玉龙雪山站)和祁连山冰冻圈与生态环境综合观测研究站(祁连山站)、托木尔峰冰川与环境观测研究站(托木尔站)、唐古拉冰冻圈与环境观测研究站(唐古拉站)、中国阿尔泰山冰冻圈科学与可持续发展综合观测研究站(阿尔泰山站)、北极冰冻圈与环境巴罗综合研究站(巴罗站)、阿尔泰山两河源库威积雪站(库威积雪站)等。此外,实验室还在青藏高原及其周边地区建立了多个半定位观测站(如喜马拉雅山的珠峰、昆仑山、祁连山、帕米尔高原的慕士塔格峰、天山西段、横断山区的海螺沟等地的考察站)。

 

服务需求 日臻成熟

 

2021年,实验室在冰冻圈科学相关领域共发表218篇学术论文,其中《科学引文索引》(SCI)论文167篇。过去一年,实验室在多个方面取得了成绩。实验室主编的《冰冻圈科学概论(修订版)》荣获“全国优秀教材特等奖”;冰冻圈科学研究集体获“2021年度中国科学院杰出科技成就奖”;“《气候变化科学概论》教学实践与创新”分别斩获中国科学院教育教学成果奖一等奖和中国科学院大学教育教学成果奖一等奖;云南丽江玉龙雪山冰冻圈与可持续发展国家野外科学观测研究站获批国家野外站;玉龙雪山站联合武汉大学成功研发冰川实时监测集成系统并投入使用;第二届“冰冻圈科学概论”高校青年教师培训班召开;等等。

此外,根据刊载于《中国科学院院刊》2022年第3期“科技与社会”的文章《服务冬奥、支撑发展:冰冻圈科学的延拓》介绍,北京冬奥会申办成功之初,全国数百个滑雪场没有一条雪道符合国际雪联的高山雪道标准。针对冬奥会赛事用雪保障的关键技术和冰雪经济发展的国家需求,中国科学院、国家自然科学基金委员会、科学技术部等部门,先后启动了中国科学院学部咨询项目和重点部署项目、国家自然科学基金创新研究集体项目(三期)和重大研究计划项目、国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项等。在这些项目的支持下,实验室联合多家科研和业务机构,以及国内冰雪产业一流企业,组建了一支由院士指导、中年科学家带队、青年骨干攻关、研究生和产业人员参与的研究团队;研究团队攻克了包括造雪、雪道制作、雪质预测和储雪在内的多个技术难题,研究了气候变化对中国滑雪旅游的影响、冰雪旅游如何助力山区经济可持续发展。这些关键技术的攻关,推动了冰冻圈学科向应用领域的延拓,让中国冰冻圈研究实现了从传统基础研究到服务国家重大需求的跨越,标志着学科的日臻成熟。

(责编:王芳)


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2022年7月

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