近日，中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室丁永建團隊與蘭州大學、蘭州理工大學等單位科研人員合作，通過對大氣冰凍圈、海洋冰凍圈和陸地冰凍圈的範圍、特徵和影響進行了系統分析，闡述了不同類型的冰凍圈災害的時空分布特徵，指出了冰凍圈退化會導致冰凍圈災害增加。此外，該研究還提出了冰凍圈災害的預防和減輕的應對方案，為全球冰凍圈變化及應對提供了科學參考。
大氣冰凍圈災害方面，歐亞大陸的霜凍和冰雹災害關注較多，而北美冬季寒潮關注更多。過去幾十年來，霜凍、冰雹隨著氣候變暖呈減少趨勢，但晝夜溫差變化增大會導致霜凍增加，而且目前植物的物候變化情況還不清楚。同時，已有氣候模式還無法預測冰雹概率、冰雹直徑大小和總量。與冰雹類似，凍雨頻率在統計上隨氣候變暖而減少，但凍雨的冰量、持續時間在未來如何變化還不清楚。此外，北半球在未來會呈「暖北極、冷大陸」的模式，因而冬季寒潮的影響會增加。考慮到人口數量和財產的增加，大氣冰凍圈災害損失在未來會增加。
海洋冰凍圈災害主要包括海冰災害、冰山災害、北極海岸帶侵蝕和海平面上升。海冰凍結會堵塞航道，造成海上設備損壞，海冰快速融化也可能會造成海岸帶侵蝕，部分水域鹽度快速變化從而影響漁業生產。海冰快速消退後，人類活動包括漁業、航運、油氣開採和旅遊觀光也會不斷向海冰區擴展，因而海冰災害會更嚴峻。冰山數量在未來會隨著冰架冰山的崩解而增多，加上人類活動增多，冰山與船隻和海上設施碰撞的風險也會增加。海冰退化，海水溫度升高，沿海多年凍土退化和海浪增強都會進一步加劇北極海岸帶的侵蝕。
陸地冰凍圈災害受到的關注最多。按照災害的成因，可以分為冰川、積雪和多年凍土災害，但是實際上很多災害是多個過程同時形成的。以冰川災害為例，在全球範圍來看，歐洲阿爾卑斯山地區的冰川泥石流關注最多，而亞洲喜馬拉雅山脈和青藏高原的冰川洪水的關注最多。加拿大和阿拉斯加也因為其廣泛發育的冰川而有較多的冰川洪水和冰川泥石流災害報導（圖1）。
氣候變暖使積雪範圍呈減少趨勢，但這並不意味著暴雪的頻率降低，在有些地區，暴雪頻率反而增加，說明未來暴雪災害更有可能增加。受到春季溫度升高的影響，很多地區的雪崩風險會增加。受到積雪融化時間提前和降水增加的影響，積雪洪水在未來仍可能會是重要的災害。
多年凍土災害主要是因為多年凍土融化後造成的一系列災害。在高山地區，多年凍土融化會降低山體結構的穩定性，造成山體崩塌、滑坡等災害（圖2）。地下冰融化後導致地表沉降，強烈的凍融作用會給多年凍土區的工程如公路、鐵路等造成影響。這些災害會隨著多年凍土的退化而更為嚴重。值得注意的是，近年來發現平坦地勢下多年凍土的退化也會造成湖泊的潰決，從而引起重大災害風險。
該研究還介紹了冰凍圈災害的減緩措施。對於大氣冰凍圈災害，需要加強短期天氣預報能力，部分地區的冰雹減災可以通過人影工程來實施。海洋冰凍圈的減緩措施需要發展海冰和冰山的高精度監測方法並建立資料庫，對於海岸帶侵蝕，儘管工程成本較高，但一些工藝，比如鋼絲網籠對於保持沿岸帶的陡坡穩定性具有較好的效果。海平面上升的應對方案還應該遵循IPCC1990年提出的策略，即按照信息收集、意識提升、計劃和設計、執行、監測與評估來應對。陸地冰凍圈的災害減緩需要加強監測，特別是隨著遙感技術的發展，冰湖潰決災害已經有了一些成功的預報範例。但是，建立陸地冰凍圈，特別是高山冰凍圈地區的災害分布圖非常必要。
該研究結果以Increasing cryospheric hazards in a warming climate為題發表在Earth-Science Reviews上，研究工作獲得國家自然科學基金、冰凍圈科學國家重點實驗室自主課題、國家重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項以及中科院西部之光等項目共同資助。
圖1.1990年到2020年10月全球各個區域冰川災害的發表論文數
圖2.青藏高原多年凍土退化引起的滑坡（暴露區可見地下冰）
來源：中國科學院西北生態環境資源研究院
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