1 . Увядзенне
Крыясфера ў сукупнасці апісвае ўчасткі зямной паверхні, дзе вада знаходзіцца ў цвёрдай форме, уключаючы горныя ледавікі, палярныя ледзяныя шапкі, снежны полаг, мерзлую глебу і марскі лёд. З-за высокай адчувальнасці і важных водгукаў аб клімаце, яму надаецца шмат увагі. Разам з атмасферай, гідрасфэрай, літасферы (паверхняй зямлі) і біясфераю крыясфера лічыцца адной з пяці сфер кліматычнай сістэмы.
Ледавікі, мерзлая глеба і снежнае покрыва, якія шырока распаўсюджаныя ў Кітаі, не толькі аказваюць істотны ўплыў на клімат, але таксама падтрымліваюць развіццё эканомікі аазіса ў засушлівых раёнах і забяспечваюць стабільнасць водных крыніц экасістэмы ў халодных рэгіёнах.
Кліматычныя эфекты, ўздзеянне на навакольнае асяроддзе, эфекты рэсурсаў і экалагічныя наступствы, выведзеныя паводле крыясферных змен, становяцца ўсё больш і больш значным у Кітаі. Мяркуецца, што будучыя змены ў крыясферы акажуць шырокае і глыбокае ўздзеянне на экалагічную бяспеку і ўстойлівае выкарыстанне водных рэсурсаў у Заходнім Кітаі.
У цяперашні час даследаванняў крыясферных змяненняў і іх ўздзеянняў надаецца беспрэцэдэнтны ўвагу, і таму яны сталі адной з самых актыўных абласцей даследаванняў у міжнародных даследаваннях.
Акрамя таго, унутраныя працэсы, механізмы і законы крыясферы, сувязі і зваротныя сувязі з іншымі сферамі, а таксама стварэнне сістэмы крыясфернай навукі таксама з'яўляюцца часткай сумесных напрамкаў даследаванняў у крыясфере і сумежных дысцыплінах. Таму крыясферныя даследаванні ў Кітаі маюць не толькі навуковае значэнне, але і дэманструюць неабходнасць задавальнення патрэбаў нацыянальных стратэгічных патрабаванняў.
2. Міжнародны статус даследаванняў і тэндэнцый
2.1. Дынамічныя працэсы, трэнды і ўздзеяння крыасферы
Крыясфера мае надзвычай адчувальны адказ на змяненне клімату. Дыяпазоны снегу і марскога лёду паказваюць вялікія сезонныя змены. Маніторынг з дапамогай спадарожнікавага дыстанцыйнага зандзіравання паказвае, што снежнае покрыва мае максімальную працягласць 45,5 × 106 км2 і мінімальную 3,3 × 106 км2 ў паўночным паўшар'і.
У Антарктыцы плошчы марскога лёду складаюць 17 × 106-20 × 106 км2 ў канцы зімы і ўсяго 3 × 106-4 × 106 км2 ў канцы лета. Адпаведна плошчы марскога лёду у Арктыцы складаюць 14 × 106-16 × 106.км2 і 7 × 10 6 -9 × 10 6 км2 адпаведна. У векавых і дэкадных маштабах ледавікі і вечная мерзлата таксама адчувальныя да змены клімату. Агульная колькасць леднікоў у Альпах зменшылася на 35% з 1850 па 1970 г. і на 15% з 1970 па 2000 г.
Плошча, пакрытая ледавікамі на гары Кіліманджара ў Афрыцы, скарацілася прыкладна на 80% з 1912 па 2000 год. З 1950 г. найбольшая плошча распаўсюджвання сезонна-мерзлых грунтоў зімой паменшылася прыкладна на 7% у Паўночным паўшар'і, а ў Кітаі знізілася на 10-15%.Міжнародная навуковая супольнасць вельмі занепакоеная сур'ёзнымі наступствамі крыясферных змяненняў для глабальнай навакольнага асяроддзя. Калі б ледавікі ў свеце цалкам расталі, узровень мора падняўся б на 60 м ад цяперашняга ўзроўню. Прыбярэжныя горада будуць затопленыя нізіны.
У чацвёртым ацэначным дакладзе МГЭЗК зроблены вывад аб тым, што агульная гадавая хуткасць ўздыму ўзроўню мора ў перыяд з 1993 па 2003 год складае 2,7–3,5 мм, з якіх 30-60% абумоўлены зменамі ў крыясферы. Даследаванні паказалі, што хуткае раставанне арктычных льдоў, якое прыводзіць да вялікай колькасці патокаў прэснай вады ў акіян, прывяло да запаволення ці нават застою термахаліннай цыркуляцыі ў паўночнай частцы Атлантычнага акіяна, і, такім чынам, мае сур'ёзныя наступствы для глабальнага клімату.
Колькасць стрыманых парніковых газаў у вечнай мерзлаце Сібіры ў 75 разоў вышэй тых, якія выкідваюцца ў атмасферу ў выніку штогадовага спальвання выкапнёвага паліва. Ва ўмовах пастаяннага пацяплення і дэградацыі вечнай мерзлаты гэтыя парніковыя газы могуць паступова выкідвацца ў атмасферу і ўплываць на глабальны клімат.
2.2. Распрацоўка кліматычных мадэляў, у тым ліку працэсаў крыясферы
Змены крыясферных фактараў, такіх як снег, лёд і вечная мерзлата, гуляюць важную ролю ў кліматычнай сістэме. Прасторавыя і часавыя змены снегу і лёду, якія маюць высокае альбеда, аказваюць значны ўплыў на глабальны энергетычны баланс і гідралагічны працэс.
Змяняючы дынамічныя кліматычныя працэсы ў рэгіянальным або глабальным маштабе, гэтыя змены снегу і лёду ўплываюць на клімат. З дапамогай акіянічнай цыркуляцыі, якая з'яўляецца вынікам зменаў салёнасці і тэмпературы, глабальных змяненняў. Аб'ём лёду прыводзіць да змены глабальных кліматычных мадэляў, звязаных з паступленнем прэснай вады ў акіян. Змяняючы працэсы абмену вады і цяпла паміж паверхняй зямлі і атмасферай, змены вечнай мерзлаты ўплываюць не толькі на кліматычную сістэму, але і на глабальны вугляродны цыкл і змяненне клімату.
Больш раннія даследаванні паказваюць, што змяненне снежнага покрыва зімой і вясной у Гімалаях аказвае ўплыў на наступны індыйскі гадовы Мусон. Далейшыя даследаванні таксама паказваюць, што існуе складаная ўзаемасувязь паміж снежным покрывам у розных рэгіёнах Еўразіі і мусонам. У параўнанні з хуткім змяненнем снегу і марскога лёду змены леднікоў і ледзяных шчытоў адносна невялікія. Аднак спалучэнне дынамічных мадэляў ледзянога покрыва з тэрмадынамічнымі мадэлямі марскога лёду і атмасфернымі мадэлямі паспяхова тлумачыць нестабільнасць ледніковага клімату ў паўночнай Атлантыцы.
З прычыны важнасці крыясферы ў кліматычнай сістэме і адсутнасці даследаванняў механізму паміж крыясферай і кліматычнай сістэмай, навуковая схема «клімат і крыясфера» (CliC) была запушчана ў 2001 годзе Сусветнай праграмай даследаванняў клімату.
Асноўныя мэты:
1) палепшыць разуменне ўзаемадзеяння, фізічных працэсаў і механізмаў зваротнай сувязі паміж крыясферай і кліматычнай сістэмай;
2) палепшыць здольнасці мадэляў апісваць працэсы крыясферы і паменшыць нявызначанасці мадэлявання і прагназавання;
3) ацаніць і колькасна ацаніць уплыў змены клімату на кампаненты крыясферы;
4) ўзмацніць назірання і маніторынг крыясферы.
2.3. Механізм аналізу і колькаснага мадэлявання
Пабудова колькасных мадэляў узаемаадносін паміж ледніком і кліматам з'яўляецца ключавым пытаннем для ацэнкі ледніковых змяненняў пры пацяпленні клімату. Лікавае мадэляванне змяненняў горных леднікоў ў адказ на змяненне клімату пачалося ў 1960-х гадах. У канцы 20-га стагоддзя дынамічныя мадэлі леднікоў дасягнулі сталасці. Грунтуючыся на дынамічных мадэлях, якія апісваюць змены ледніка ў адказ на змяненне клімату, і дадзеных назіранняў за 169 ледавікамі па ўсім свеце за апошнія 100 гадоў ацанілі глабальнае пацяпленне на ўзроўні 0,5 C у першай палове 20-га стагоддзя.
Каб прадказаць змены ледніка, выкарыстоўваючы абмежаваныя дадзеныя назіранняў, статыстычныя мадэлі таксама былі распрацаваны. Навукоўцы стварылі лінейную статыстычную мадэль для ацэнкі ўплыву і змяненняў даўжыні леднікоў на баланс масы леднікоў. Кітайскія навукоўцы стварылі мадэль раўнавагі для ацэнкі змяненняў горных леднікоў ў адказ на змяненне клімату.
Даследаванні па мадэляванні змяненняў сцёку ў маштабе басейна з'яўляюцца асноўнымі пытаннямі ледніковай гідралогіі і даследаванняў водных рэсурсаў. З дапамогай канцэптуальных мадэляў і мадэляў воднага балансу былі прааналізаваны змены леднікоў у Альпах і гарах Тяньшань ў Цэнтральнай Азіі. Вынікі паказалі, што пры далейшай ўсаджванні сцёк ледніка мае тэндэнцыю да зніжэння.
Нядаўна даследаванні па мадэляванні змяненняў ледніка ў адказ на змяненне клімату і аналіз будучых сцэнарыяў ў рэгіянальным або басейнавымі маштабе таксама спарадзілі шэраг новых даследчых ідэй, такіх як геаметрычная мадэль, заснаваная на сетцы мадэль балансу масы леднікоў і метад аналізу адчувальнасці, заснаваны на пераўтварэнні маштабу.
Некаторыя даследаванні, у якіх выкарыстоўваюцца мадэлі, згаданыя вышэй, у гарах Тяньшань ў Цэнтральнай Азіі, Гімалаях і іншых рэгіёнах, паказваюць, што змены ў ледавіковай адталай вадзе аказваюць вялікі ўплыў на рачны сцёк у моцна ледавіковых раёнах.
Існуючыя стану і ўзаемнае ператварэнне вады, лёду і пароў ў глебе вызначаюць характарыстыкі мерзлага грунту. Аднамерная водна-цеплавая мадэль FROSTB, першапачаткова выкарыстоўваецца для разліку змяненняў у замярзанні і адтаванні глебы для мерзлых грунтоў, а затым ужываецца для мадэлявання пераносу вады ў працэсах замярзання і адтавання глебы і вечнай мерзлаты, якія рэагуюць на змяненне клімату.
Вынікі мадэлявання былі пацверджаны дадзенымі назіранняў. Аднак працэсы абмену вады і цеплавога патоку паміж паверхняй зямлі і атмасферай (г.зн. паверхневыя працэсы) не ўлічваюцца ў мадэлі FROSTB. Спалучаючы назіральныя метэаралагічныя фактары, вільготнасць глебы і тэмпературу ў мерзлым грунце з аптымізаванымі метадамі, параметры паверхні вечнай мерзлаты здаюцца адносна рэальнымі.
Распрацаваная мадэль адначасовага нагрэву і астывання вады( SHAW), з'яўляецца аднамернай мадэллю для мадэлявання замярзання і адтавання глебы. Мадэль здольная мадэляваць рух цяпла і вады праз раслінны покрыва, снег, рэшткі і глебу