冰冻圈服务专栏

冰冻圈服务特指人类社会从冰冻圈得到惠益的过程和结果,与生态系统服务一样,包括供给、调节、文化和支持服务,紧密关联于冰川、积雪、冻土、海冰等冰冻圈要素。冰冻圈拥有的冰雪资源是产生服务的源泉,不但提供丰富的水资源和经济资源,同时也是文化资源,是人类生存和生产所依赖的不可缺少的要素。本专栏旨在揭开冰冻圈服务这一新研究领域中展现出的科学问题一角,透视出其亟待回答的众多科学疑问以及学科交叉研究的重要性。

如何对冰冻圈服务进行价值量化,为冰冻圈可持续发展的科学决策提供量化依据,成为了首要问题。“中国积雪气候调节服务价值评估”研究提出了等价积雪碳当量的概念,从能量转换的替代成本视角出发得出了积雪的气候调节服务价值,展现了量化冰冻圈服务价值的一种新方法,由此进一步在时间和空间尺度上衡量冰冻圈服务功能的演变。这种功能变化同样体现在气候变暖背景下多年冻土退化引起的生态系统服务衰减。“多年冻土区森林大火对生态服务功能的影响研究”就此分析了大兴安岭森林大火导致的固碳释氧、净化环境、防洪和涵养水源、小气候以及保护野生生物和游憩效益损失。

冰冻圈关键服务也包括水资源供给,尤其在“亚洲水塔”,孕育了许多国际重要河流包括澜沧江-湄公河。供给服务的改变也会引发社会和政治矛盾,“气候变化对澜湄流域上下游水资源合作潜力的影响”通过对水资源变化的分析揭示了未来水合作所面临的问题,同时也表明准确量化冰冻圈服务在下游社会经济发展中的作用具有一定的挑战性。减缓未来冰冻圈变化是维持冰冻圈服务的重要手段,“针对冰盖的定向地球工程研究”展现了增强冰盖稳定性和减缓冰盖物质流失的工程手段。尽管实施的可行性还有待进一步研究,但为冰冻圈适应气候变化研究提供了新思路。

冰冻圈服务的实现过程也是冰冻圈要素向人类社会经济效益转化的过程。“冰冻圈资源可持续利用探讨”以“资源—资产—资本”转化过程为视角总结了冰冻圈服务过程,进而分析了中国冰冻圈流量资产效用潜力空间格局与三种潜力之间的协调程度。面对全球变暖背景下冰冻圈服务退化,如何提升冰冻圈影响区恢复力、开展冰冻圈适应成为关键问题之一。“冰冻圈影响区恢复力研究和实践:进展与展望”综述了当前冰冻圈影响区恢复力相关的主要研究和实践进展,探讨了加强冰冻圈影响区社会-生态系统恢复力的路径。

总而言之,开展冰冻圈服务研究的根本目的是在气候变暖趋势下如何持续维护人类发展、改善人类福祉。冰冻圈服务的有效发挥和可持续利用实是关键所在。

默认 最新文章 浏览次数
Please wait a minute...
选择: 显示/隐藏图片
冰冻圈影响区恢复力研究和实践:进展与展望
苏勃, 效存德
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 579-590.   doi: 10.12006/j.issn.1673-1719.2020.015
摘要232)   HTML12)    PDF (2967KB)(168)   

气候变化引起全球冰冻圈各要素普遍退缩,进而深刻影响着区域生态安全和社会经济发展。恢复力(resilience)以降低脆弱性为目标,维持和培育社会-生态系统应对外界胁迫和干扰的能力,为应对冰冻圈变化引起的负面影响、实现区域可持续发展提供了重要的理论和实践框架。文中辨识了全球变暖背景下冰冻圈过程和功能变化对主要社会-生态系统的影响,综述了当前冰冻圈影响区恢复力相关的主要研究和实践进展,探讨了加强冰冻圈影响区社会-生态系统恢复力的路径。我们认为未来要进一步加强区域和全球冰冻圈变化及其影响综合评估,深入研究冰冻圈影响区社会-生态系统变化的驱动机制、级联效应和稳态转换;在实践上将减缓、适应和转型有机结合,建立管控区域社会-生态系统演化的综合监测、评估、预警和决策系统,从而促进系统朝着更具恢复力和可持续的路径发展。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
冰冻圈资源可持续利用探讨
李晨毓, 王晓明, 丁永建, 张伟
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 570-578.   doi: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.310
摘要170)   HTML9)    PDF (4768KB)(148)   

冰冻圈资源是寒区旱区社会经济发展的重要物质基础,在气候变化背景下受到了深刻的影响。在人类需求日益增长、冰冻圈资源稀缺性不断加剧的情况下,如何妥善开发利用冰冻圈资源已成为保证区域可持续发展的核心问题之一。基于“资源—资产—资本”视角的冰冻圈资源可持续利用路径为这一问题提供了新的思路,探讨了以资源资产化、资产资本化为核心的冰冻圈资源运营管理过程,并基于这一视角进行了冰冻圈服务过程的讨论,分析了中国冰冻圈流量资产效用潜力空间格局与三种潜力之间的协调程度。结果表明,东北地区大部、新疆自治区西部与藏南地区为人口与经济效用高等级流域聚集区,华北、东北、新疆西部、藏南及青藏高原东缘等地区为高潜力协调度流域聚集区。这种基于“人口-经济-生态”三大系统的效用潜力识别,有利于冰冻圈资源“提质”与“增效”两个目标的达成,进而促进冰冻圈资源可持续利用的实现。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对冰盖的定向地球工程研究
赵励耘, John C. MOORE, Mike WOLOVICK
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 564-569.   doi: 10.12006/j.issn.1673-1719.2020.002
摘要229)   HTML24)    PDF (1676KB)(167)   

针对冰盖的定向地球工程研究旨在增强冰盖稳定性和减缓冰盖物质流失,从源头上减少冰盖对海平面上升的贡献,有望为应对气候变化和保护海岸线争取几百年的时间。冰盖地球工程主要作用在冰底和冰架-海洋界面上,主要途径如下:(1)排干或冻结冰盖底部水来干燥冰床,增强冰盖底部摩擦力;(2)在海洋中建造人造岛来支撑漂浮的冰架;(3)在冰架前端建造水下隔离墙,阻止温暖的海水到达冰川底部以减缓其融化。冰盖地球工程包括数值模拟、方案设计、工程试验和政治法律等诸多方面的研究。国际上的研究团队正在开展数值模拟和方案设计方面的研究,工程试验和政治法律等方面的研究尚未起步。预计工程试验的难度阶梯很可能是从实验室试验开始,到小尺度的野外试验,接着到格陵兰冰盖的入海冰川,最后到南极冰盖的入海冰川。针对冰盖的定向地球工程研究很有可能成为21世纪全球变化领域新兴的研究方向。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
气候变化对澜湄流域上下游水资源合作潜力的影响
运晓博, 汤秋鸿, 徐锡蒙, 周园园, 刘星才, 王杰, 孙思奥
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 555-563.   doi: 10.12006/j.issn.1673-1719.2020.008
摘要293)   HTML21)    PDF (5344KB)(173)   

澜沧江-湄公河(澜湄)流域南北跨越了25个纬度,流域上下游气候差异明显。同时遭遇干旱或湿润通常不利于上下游水资源合作,而水文气象条件正常或上下游间的干湿条件不一样时有利于缓解流域内的竞争性用水状况。为探究气候变化对澜湄流域上下游水资源合作潜力的影响,基于普林斯顿降水数据集与全球气候模型预估数据,利用标准化降水指数(SPI)和Copula函数计算了历史时期(1985—2016年)与未来时期(2021—2090年)澜湄流域上下游同时面临干旱、湿润以及干湿存在差异的发生概率。基于典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5情景的预估结果显示与历史时期相比,未来时期澜湄流域在RCP4.5与RCP8.5情景下具有相似的变化趋势,即:遭遇同期湿润的概率在逐渐增大(最大达到199.5%),遭遇同期干旱的概率则在逐渐减少(最小达到-35.9%),而遭遇干湿差异时期的概率在所有时段均大幅减少(-53.1%~-42.5%)。未来澜湄流域上下游同期湿润概率的增加和遭遇干湿差异概率的减少预计将加大上下游面临水资源竞争的可能性,从而对澜湄流域各国家之间的水资源合作产生不利影响。这一研究可以为澜湄流域水资源合作策略的制定提供科学参考和依据。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
多年冻土区森林大火对生态服务功能的影响研究
李晓英, 金会军, 何瑞霞, 黄亚冬
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 545-554.   doi: 10.12006/j.issn.1673-1719.2020.019
摘要217)   HTML10)    PDF (2626KB)(186)   

在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效益损失,包括吸收SO2和粉尘净化价值;水文效益损失,包括防洪和涵养水源效益;小气候效益损失;保护野生生物以及游憩效益损失。研究发现,满归和阿龙山火烧后,生态系统服务效益损失重大。其中,固碳释氧效益和净化环境效益损失较大,分别占总效益损失的42.34%和41.94%;水文效益和保护野生生物效益损失较小,分别为2.82%和0.80%;小气候效益和游憩效益居中,分别占8.61%和3.49%。即使针叶林生态系统恢复到阔叶林生态系统,净化环境效益损失仍然可达69.3%。由此看来,保护多年冻土区的针叶林,减少森林火灾的发生对维持多年冻土区森林生态系统的稳定性和可持续发展至关重要。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
中国积雪气候调节服务价值评估
刘世伟, 王晓明, 效存德, 杨洋, 吴雪娇
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 536-544.   doi: 10.12006/j.issn.1673-1719.2020.001
摘要248)   HTML20)    PDF (5350KB)(183)   

文中通过长时间中国雪深序列数据集、ERA-5的反照率数据,以及CESM-CAM5的辐射数据,分析了1988—2016年中国积雪的辐射强迫,并通过DICE/RICE模型计算其大气碳当量,进而对中国年均积雪气候调节服务价值进行了核算,同时分析其时空变化,由此得到功能分区。结果表明,中国积雪对于全球的辐射强迫贡献等价于-0.22 (±0.01) W/m2,相当于减少大气碳当量17 (±1) Gt C带来的降温效应,从能源转变的替代成本角度出发,其气候调节服务价值可达到3.9 (±2.1)万亿元。同时发现,由于积雪减少趋势引起的中国积雪气候调节服务衰减,相当于碳当量以0.67亿t/a的速率减少,这相当于每年气候调节服务衰减造成的替代成本达到150 (±12)亿元,在29年间累积损失可达4100 (±328)亿元。最后基于评估结果对中国积雪气候调节服务功能进行了分区讨论。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
专栏编者按
气候变化研究进展    2020, 16 (5): 535-535.  
摘要146)   HTML27)    PDF (1254KB)(100)   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
京ICP备11008704号-4
版权所有 © 《气候变化研究进展》编辑部
地址:北京市海淀区中关村南大街46号 邮编:100081 电话/传真:(010)58995171 E-mail:accr@cma.gov.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn