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地球三極:全球變化的前哨 版權信息
- ISBN：9787030694492
- 條形碼：9787030694492 ; 978-7-03-069449-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
地球三極:全球變化的前哨 內容簡介
本書對“時空三極環境”項目執行以來取得的成果進行總結，同時結合國內外三極地區氣候、冰凍圈、生態、水文與水資源、社會經濟與人文等領域已有科學研究成果，形成一份較為完整的地球三極地區環境評估報告。其面向三極治理提出應對與措施建議，以期為我國三極相關科學研究和國家戰略制定提供參考。 本書可為我國的地球三極環境變化科研工作者、地球系統科學研究者、相關政府部門管理者和決策者、相關大學教師和研究生等提供有益的參考。同時，也將對國家極地治理提供信息支撐和決策支持。
地球三極:全球變化的前哨 目錄
目錄
“地球大數據科學論叢”序
序
前言
第1章 地球三極研究意義與發展態勢 1
1.1 地球三極范圍 4
1.2 三極環境變化研究的科學與國家戰略意義 6
1.3 三極地區環境研究發展態勢 10
1.3.1 三極研究項目 10
1.3.2 三極研究科技論文 12
1.3.3 三極科學數據中心 13
參考文獻 17
第2章 三極氣候變化及其影響 19
2.1 三極氣候變化的對比及其相互作用 21
2.2 極地歷史氣候變化 23
2.2.1 極地氣溫變化 24
2.2.2 極地降水變化 25
2.2.3 極地海冰變化 27
2.3 近幾十年北極氣候變化及其影響 29
2.3.1 北極海冰和氣溫變化 29
2.3.2 北極增暖對中緯度天氣氣候的影響 32
2.3.3 未來排放情景下的北極海冰變化及其氣候影響 34
2.4 南極氣候變化及其影響 36
2.4.1 南極氣象要素（氣溫、大氣環流）變化及影響 37
2.4.2 南大洋繞極流、海溫變化及其影響 40
2.4.3 南極邊緣海海冰變化及其影響 40
2.5 青藏高原氣候變化及其影響 42
2.5.1 青藏高原氣候變化基本特征 42
2.5.2 青藏高原對東亞氣候的影響 44
2.6 本章小結 46
參考文獻 47
第3章 三極冰凍圈變化 57
3.1 冰川與冰蓋變化及影響 59
3.1.1 北極冰川與冰蓋變化及影響 59
3.1.2 南極冰川與冰蓋變化及影響 60
3.1.3 青藏高原冰川變化及影響 62
3.1.4 三極冰川與冰蓋變化對比與關聯 64
3.2 海冰變化及影響 69
3.2.1 北極海冰變化 69
3.2.2 南極海冰變化 71
3.3 積雪變化 72
3.3.1 北極積雪變化 72
3.3.2 南極積雪變化 74
3.3.3 青藏高原積雪變化 75
3.4 多年凍土變化及影響 77
3.4.1 北極與第三極多年凍土的變化 77
3.4.2 北極與第三極未來多年凍土退化對基礎設施的可能影響 80
3.5 河湖冰變化 82
3.5.1 湖冰變化 82
3.5.2 河冰變化 84
3.6 本章小結 86
參考文獻 87
第4章 三極生態變化 95
4.1 三極植被變化 97
4.1.1 北極 97
4.1.2 南極 104
4.1.3 青藏高原 105
4.1.4 三極植被變化對比研究 107
4.2 三極微生物 109
4.2.1 北極 110
4.2.2 南極 112
4.2.3 青藏高原 115
4.3 碳循環過程 117
4.3.1 北極 118
4.3.2 南極 122
4.3.3 青藏高原 124
4.4 本章小結 130
參考文獻 131
第5章 三極水資源變化 139
5.1 冰庫水資源變化 141
5.1.1 冰庫水資源變化估計：方法和數據 141
5.1.2 格陵蘭冰蓋 144
5.1.3 南極冰蓋 145
5.1.4 青藏高原冰川 147
5.2 河流徑流變化 150
5.2.1 北極 150
5.2.2 青藏高原 156
5.3 蒸散發時空變化 163
5.3.1 北極 164
5.3.2 青藏高原 167
5.4 湖泊 177
5.4.1 北極 177
5.4.2 青藏高原 179
5.4.3 南極 183
參考文獻 184
第6章 面向極地治理戰略的應對與措施建議 193
6.1 三極環境多要素變化 195
6.1.1 三極氣溫變化 195
6.1.2 冰凍圈 197
6.1.3 生態 199
6.1.4 水文變化 200
6.2 對極地觀測系統建設及我國貢獻的建議 201
6.2.1 南極 201
6.2.2 北極 202
6.2.3 青藏高原 204
6.3 建立三極信息基礎設施的建議 205
6.3.1 完善三極大數據平臺 205
6.3.2 發展三極大數據分析 206
6.3.3 集成三極信息基礎設施 206
6.4 三極整體研究支持極地治理：應對與措施建議 207
6.4.1 冰上絲綢之路 208
6.4.2 極地工程 210
6.4.3 三極人類命運共同體 212
6.4.4 進一步加強三極整體性協同研究 214
參考文獻 217
中外文縮略詞表 221
“地球大數據科學論叢”序
序
前言
第1章 地球三極研究意義與發展態勢 1
1.1 地球三極范圍 4
1.2 三極環境變化研究的科學與國家戰略意義 6
1.3 三極地區環境研究發展態勢 10
1.3.1 三極研究項目 10
1.3.2 三極研究科技論文 12
1.3.3 三極科學數據中心 13
參考文獻 17
第2章 三極氣候變化及其影響 19
2.1 三極氣候變化的對比及其相互作用 21
2.2 極地歷史氣候變化 23
2.2.1 極地氣溫變化 24
2.2.2 極地降水變化 25
2.2.3 極地海冰變化 27
2.3 近幾十年北極氣候變化及其影響 29
2.3.1 北極海冰和氣溫變化 29
2.3.2 北極增暖對中緯度天氣氣候的影響 32
2.3.3 未來排放情景下的北極海冰變化及其氣候影響 34
2.4 南極氣候變化及其影響 36
2.4.1 南極氣象要素（氣溫、大氣環流）變化及影響 37
2.4.2 南大洋繞極流、海溫變化及其影響 40
2.4.3 南極邊緣海海冰變化及其影響 40
2.5 青藏高原氣候變化及其影響 42
2.5.1 青藏高原氣候變化基本特征 42
2.5.2 青藏高原對東亞氣候的影響 44
2.6 本章小結 46
參考文獻 47
第3章 三極冰凍圈變化 57
3.1 冰川與冰蓋變化及影響 59
3.1.1 北極冰川與冰蓋變化及影響 59
3.1.2 南極冰川與冰蓋變化及影響 60
3.1.3 青藏高原冰川變化及影響 62
3.1.4 三極冰川與冰蓋變化對比與關聯 64
3.2 海冰變化及影響 69
3.2.1 北極海冰變化 69
3.2.2 南極海冰變化 71
3.3 積雪變化 72
3.3.1 北極積雪變化 72
3.3.2 南極積雪變化 74
3.3.3 青藏高原積雪變化 75
3.4 多年凍土變化及影響 77
3.4.1 北極與第三極多年凍土的變化 77
3.4.2 北極與第三極未來多年凍土退化對基礎設施的可能影響 80
3.5 河湖冰變化 82
3.5.1 湖冰變化 82
3.5.2 河冰變化 84
3.6 本章小結 86
參考文獻 87
第4章 三極生態變化 95
4.1 三極植被變化 97
4.1.1 北極 97
4.1.2 南極 104
4.1.3 青藏高原 105
4.1.4 三極植被變化對比研究 107
4.2 三極微生物 109
4.2.1 北極 110
4.2.2 南極 112
4.2.3 青藏高原 115
4.3 碳循環過程 117
4.3.1 北極 118
4.3.2 南極 122
4.3.3 青藏高原 124
4.4 本章小結 130
參考文獻 131
第5章 三極水資源變化 139
5.1 冰庫水資源變化 141
5.1.1 冰庫水資源變化估計：方法和數據 141
5.1.2 格陵蘭冰蓋 144
5.1.3 南極冰蓋 145
5.1.4 青藏高原冰川 147
5.2 河流徑流變化 150
5.2.1 北極 150
5.2.2 青藏高原 156
5.3 蒸散發時空變化 163
5.3.1 北極 164
5.3.2 青藏高原 167
5.4 湖泊 177
5.4.1 北極 177
5.4.2 青藏高原 179
5.4.3 南極 183
參考文獻 184
第6章 面向極地治理戰略的應對與措施建議 193
6.1 三極環境多要素變化 195
6.1.1 三極氣溫變化 195
6.1.2 冰凍圈 197
6.1.3 生態 199
6.1.4 水文變化 200
6.2 對極地觀測系統建設及我國貢獻的建議 201
6.2.1 南極 201
6.2.2 北極 202
6.2.3 青藏高原 204
6.3 建立三極信息基礎設施的建議 205
6.3.1 完善三極大數據平臺 205
6.3.2 發展三極大數據分析 206
6.3.3 集成三極信息基礎設施 206
6.4 三極整體研究支持極地治理：應對與措施建議 207
6.4.1 冰上絲綢之路 208
6.4.2 極地工程 210
6.4.3 三極人類命運共同體 212
6.4.4 進一步加強三極整體性協同研究 214
參考文獻 217
中外文縮略詞表 221
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地球三極:全球變化的前哨 節選
第1章 地球三極研究意義與發展態勢 地球三極素材提供：車濤 本章作者名單 首席作者 車濤，中國科學院西北生態環境資源研究院 李新，中國科學院青藏高原研究所 主要作者 安培浚，中國科學院西北生態環境資源研究院 方苗，中國科學院西北生態環境資源研究院 潘小多，中國科學院青藏高原研究所 南極、北極和以青藏高原為主體的第三極是地球的“三極”，不僅蘊藏著全球主要的淡水資源，且油氣資源豐富，是全球資源、能源開發潛在的戰略性儲備區域，也對我國未來發展、國家利益和安全戰略具有十分特殊的重要意義。在全球變化背景下，三極地區異常的生態與環境現象不斷出現，三極地區生態與環境的快速變化已引起國際社會的高度關注。掌握三極地區的資源分布狀況，冰凍圈變化及影響，集成三極研究的成果形成系統性平臺，科學評估三極地區應對氣候變化的脆弱性和預測極地環境時空變化，不僅有助于確保我國極地權益、為國際談判提供話語權，也能夠為極地治理等國家決策提供基礎支撐。 目前，國內外在三極地區已經開展了大量的觀測和科學研究工作，積累了一大批基于空-天-地平臺的觀測數據、“水-土-氣-生-人”等各類模型輸出的數據、數據同化系統生成的數據以及豐富的科考記錄。近年來，國際極地年（IPY，2004年）、氣候和冰凍圈（CliC）、冰橋（IceBridge）計劃、第三極環境計劃（TPE）、全球高山生態環境觀測研究計劃（GLORIA）和環北極生物多樣性監測計劃（CBMP）、北極氣候研究多學科漂流觀測計劃（MOSAiC）等國際計劃相繼實施，使得相關區域形成了聯網研究（Frey et al.，2020）。特別是近十年來，國際上對于冰川、冰蓋、凍土的研究在方法體系和技術手段及科學認識方面均已有長足的發展（Siegert，2017）。Sentinel系列衛星數據的發布和 CMIP6數據的公開，正在推動三極環境變化研究進入大數據時代。 長期以來，我國在第三極地區開展了系統、多學科的研究，積累了豐富的研究成果，為青藏高原生態保護、重大工程建設、農牧民發展致富、政府科學決策等起到了重要作用，也得到了國際社會的廣泛認可。然而，相對于第三極研究，我國目前在南北極地區科學研究的水平較低，尤其存在研究基礎薄弱、研究方向分散且不系統、水平有待進一步提高等問題。從全球范圍來看，冰川、冰蓋、凍土等冰凍圈要素在氣候系統的作用目前還處于較簡單的認識層面，缺乏對三極地區水循環、生態過程、氣候系統變化，特別是極地多圈層過程相互作用機制的系統性、整體性的認識。 2018年中國科學院啟動了戰略性先導科技專項（A類）“地球大數據科學工程”，并專門設置了面向三極研究的項目“時空三極環境”。該項目以服務國家的“極地治理”為目標，集成“三極”多源信息資源，形成極地綜合觀測數據和信息服務能力，為我國極地活動能力和治理能力（北極航道、全球變化、水安全、生態安全、極地資源）提供科技支撐。該項目還將建立三極大數據共享和服務平臺，形成先進的三極大數據挖掘分析能力，制備一系列高質量、高分辨率三極遙感產品和數據同化產品并開放共享。該項目旨在將地球三極作為一個整體，開展系統性、關聯性的全局性多要素協同分析，提升對三極地球系統科學深度認知，并在三極全球變化的遙相關特征、三極氣候系統多圈層相互作用及其影響、三極千年古環境重建、極地冰凍圈和生態水文變化等領域取得原創性成果（Li et al.，2020；Guo et al.，2020）。 本書對“時空三極環境”項目執行以來取得的成果進行總結，同時結合國內外三極環境變化研究已有成果，形成一份較為完整、系統的三極環境變化綜合評估報告。本書作為**份以地球三極為對象的環境變化評估報告，可為三極研究科學家和管理者提供地球三極環境的過去、現狀和未來變化的科學參考與決策依據。 1.1 地球三極范圍 北極地區：北極范圍有多種定義，本書采用北極監測和評估計劃（AMAP）確定的范圍，該范圍以北極圈（66°34′N）和 60°N線為參考，同時考慮氣候、植被、海洋以及不同國家的政治與主權等邊界條件，從高北極延伸到加拿大、丹麥（格陵蘭島和法羅群島）、芬蘭、冰島、挪威、俄羅斯、瑞典和美國的亞北極地區，且包括相關的海洋地區 [圖 1.1（a）]。 圖1.1 地球三極的范圍 南極地區：定義為南極圈 66°34′S以內的區域，同時包括南極大陸、南極冰蓋和南極半島等南極圈以外的部分 [圖 1.1（b）]。南極研究科學委員會（SCAR）將其感興趣的區域定義為南極洲、其近海島嶼和周圍南大洋（包括南極環極洋流，其北部邊界是亞南極鋒）。 第三極地區：以青藏高原為主體的亞洲高山區（High Mountain Asia），其中包括橫斷山脈、喜馬拉雅山脈、帕米爾高原、興都庫什山脈、蘇萊曼山脈、天山山脈，經緯度范圍為 23°12′～45°45′N、61°29′～105°44′E[圖 1.1（c）]。范圍西起興都庫什山脈，東至祁連山脈東南緣—邛崍山東麓—橫斷山脈，南自喜馬拉雅山脈南緣，北迄天山山脈北側。該區域界線以海拔高度 2000 m為基準，在地形、坡度、河谷等地理要素基礎上，綜合參考行政邊界、山體、生態系統等完整性構成。 1.2 三極環境變化研究的科學與國家戰略意義 三極在全球氣候和環境變化中占據著重要地位。近幾十年，三極是全球氣候變暖*為劇烈的地區，隨著氣候變化疊加效應的不斷積累，三極地區的生態與環境不斷出現異常，特別是近幾十年來三極地區出現了前所未有的變化，如全球變暖背景下的北極地區的“極地放大效應”以及第三極的“海拔依賴升溫（EDW）”現象（Pithan and Mauritsen，2014；Pepin et al.，2015；Gao et al.，2019；Dai et al.， 2019）、北極海冰快速減少（Parkinson and Cavalieri，2012）、南極海冰增加（Liu and Curry，2010）、海平面上升（Gardner et al.，2013；Li et al.，2019）、南極的綠化趨勢（Amesbury et al.，2017）、北極植被覆蓋率增加（Pearson et al.，2013）、凍土退化（Cheng and Wu，2007；Li et al.，2008；Li et al.，2012； Ran et al.，2018）、南極和格陵蘭冰蓋以及山地冰川退縮（Meier et al.，2007；Yao et al.，2012；Cogley， 2017；Kraaijenbrink et al.，2017）、南極冰架崩解（Paolo et al.，2015）、熱鹽循環減慢（Chen et al.，2017）、北極徑流的持續增加（Peterson et al.，2002），以及三極地區的冰凍圈退縮及水循環加強（Yao et al.，2019）等。 三極地區的環境變化還對極地地區的生物和人類活動產生深刻的影響，如北美馴鹿及企鵝數目的減少。此外，三極氣候變暖對中國氣候同樣具有深遠影響。青藏高原氣候變暖以及與之相聯系的大氣熱源變化是亞洲季風和中國氣候年代際變化的重要驅動力之一（An et al.，2015）。北極海冰加速融化會進一步引起中國冬季寒潮等極端氣候事件頻發（Liu et al.，2012）。耦合模式預估結果表明，在未來高排放情景下，南極海冰融化速度可能在 2050年前后加倍，進而通過大氣和海
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