加強(qiáng)冰凍圈物理研究是推進(jìn)冰凍圈災(zāi)害和服務(wù)研究的關(guān)鍵

冰凍圈科學(xué)發(fā)展的一個重要方向是將冰凍圈研究與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密結(jié)合，為解決國家重大需求和地方的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。依據(jù)我國冰凍圈分布狀況及其影響區(qū)域，以及國家對冰雪運(yùn)動產(chǎn)業(yè)的需求，近期內(nèi)冰凍圈物理研究應(yīng)主要針對冰凍圈災(zāi)害防治和冰凍圈服務(wù)來開展。

冰凍圈災(zāi)害物理機(jī)制和防治措施技術(shù)研究

冰凍圈災(zāi)害種類繁多，分布廣泛。在氣候變暖背景下，冰凍圈快速變化特征明顯，冰凍圈災(zāi)害頻發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和影響日趨嚴(yán)重。特別是近年來冰川躍動、冰崩、冰湖潰決、洪水、冰川泥石流、多年凍土滑塌等造成的危害劇增；風(fēng)吹雪和雪崩、冰凍雨雪及暴風(fēng)雪、河流冰凌等災(zāi)害也引起更多關(guān)注。目前，對這些災(zāi)害分布的調(diào)查、危險(xiǎn)性評估和風(fēng)險(xiǎn)管控研究雖已有開展，但仍缺乏對可采取的工程防治措施的研究。隨著冰凍圈災(zāi)害發(fā)生概率的加劇，相關(guān)工程防治措施將成為必要的選擇。為此，應(yīng)當(dāng)針對冰凍圈災(zāi)害發(fā)生的機(jī)理、工程措施中的關(guān)鍵物理參數(shù)、災(zāi)害過程模擬和工程效率實(shí)驗(yàn)等開展系統(tǒng)研究，為災(zāi)害的防治提供基礎(chǔ)科學(xué)支撐。

冰凍圈服務(wù)——冰雪體育和冰雪旅游產(chǎn)業(yè)中的冰雪物理研究

冰雪體育和大眾冰雪娛樂活動是以冰雪為界面的第三產(chǎn)業(yè)新興產(chǎn)品，屬于冰凍圈人文服務(wù)。不同類別的冰雪產(chǎn)業(yè)對冰雪物理性質(zhì)具有不同的要求。我國冰雪資源豐富，冰雪體育和冰雪旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有廣闊前景。尤其是以?2022?年北京冬季奧林匹克運(yùn)動會為契機(jī)，推動我國廣大民眾參與冰雪體育和發(fā)展冰雪旅游產(chǎn)業(yè)已成為全社會的共識。目前，以滑雪場建設(shè)為標(biāo)志的冰雪體育和旅游產(chǎn)業(yè)已蓬勃興起，全國已建成運(yùn)營的滑雪場達(dá)上千個，還有更多滑雪場正在籌建或計(jì)劃中。但是，與國外相比，我國單個滑雪場的規(guī)模、質(zhì)量、運(yùn)營效率都普遍低下，特別是雪道和雪質(zhì)不夠規(guī)范。從體育賽事角度來看，作為我國雪上運(yùn)動訓(xùn)練基地的歷史較長的東北地區(qū)某些滑雪場，甚至是北京冬奧會張家口賽區(qū)滑雪場，在如何使雪道和雪質(zhì)滿足要求、保證賽事圓滿也存在挑戰(zhàn)。因此，需要開展冰雪物理基礎(chǔ)研究以為其提供科學(xué)支撐，主要研究內(nèi)容包括：不同溫度、濕度和壓力（包括風(fēng)速）等組合條件下雪粒的形成，粒徑、密度、水分和硬度等的變化，雪層內(nèi)部黏聚力和表面摩擦特性，風(fēng)雪流和雪霧的影響，人造雪技術(shù)指標(biāo)，以及不同規(guī)模儲雪技術(shù)等。如有必要，還可以開展滑冰場建設(shè)和維護(hù)中的有關(guān)冰物理參數(shù)方面的研究。

20?世紀(jì)中后期是冰凍圈物理研究迅速發(fā)展的時期，冰的基本物理性質(zhì)和冰凍圈各要素主要物理特征的基本概念得以確定。20?世紀(jì)末以來，冰凍圈對氣候環(huán)境的重要作用使氣候?qū)W成為冰凍圈研究的主線，專門的冰凍圈物理研究開展較少。目前，隨著冰凍圈科學(xué)體系的構(gòu)建，冰凍圈變化及其影響的定量研究，以及冰凍圈為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)等多個方面都迫切需要對冰凍圈物理過程給予更深入的研究，某些研究內(nèi)容更需要進(jìn)一步明確冰和雪的微觀物理性質(zhì)和相關(guān)過程?？梢哉f，冰凍圈科學(xué)的發(fā)展和人類社會可持續(xù)發(fā)展的需求對冰凍圈物理研究提出了新的要求。冰凍圈物理研究近期主要發(fā)展方向?yàn)椋褐μ岣弑O(jiān)測技術(shù)和數(shù)據(jù)獲取能力，開展實(shí)驗(yàn)室實(shí)體和相似模擬研究，發(fā)展多圈層耦合模式，以及進(jìn)一步開展冰和雪微觀物理過程精細(xì)化研究等。（作者：任賈文    中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員、博士生導(dǎo)師。《中國科學(xué)院院刊》供稿）