陆地冰冻圈变化的水文效应：研究现状及展望.pdf

第54卷第8 期2023年8 月文章编号：10 0 1-417 9(2 0 2 3)0 8-0 10 1-0 8引用本文：王磊，柴晨好，齐嘉，等.陆地冰冻圈变化的水文效应：研究现状及展望J.人民长江，2 0 2 3,54（8）：10 1-10 8.人民长江YangtzeRiverVol.54,No.8Aug.，2 0 2 3特邀作者简介王磊，中国科学院青藏高原研究所研究员、博士生导师。在清华大学取得学士和硕士学位，在日本东京大学取得博士学位。人选中国科学院百人计划、基金委优青、万人计划青年拔尖人才；获青藏高原青年科技奖和全国优秀科技工作者等荣誉。主要研究方向为青藏高原水文学，研究兴趣包括多圈层（大气圈生物圈冰冻圈水圈土壤圈）水文过程及气候变化等。已在BAMS，PNA SNe x u s，RSE，ESSD，G RL，W RR，Sc i e n c e Bu l-letin等学术期刊发表SCI论文90 余篇。研究成果被IPCC报告和Science等期刊他引3000多次。兼任中国青藏高原研究会理事、中国冰冻圈科学学会（筹）理事等职。陆地冰冻圈变化的水文效应：研究现状及展望王磊1-2,柴晨好1-2,齐嘉1-2 ,胡宝怡1.2（1.中国科学院青藏高原研究所，北京10 0 10 1；2.中国科学院大学，北京10 0 0 49）摘要：全球陆地冰冻圈主要由冰川、积雪、冻土、河湖冰等组成，与地球其他圈层联系密切，是全球变化最为快速、最为显著、亦是最具指示性和对气候系统影响反应最直接和最敏感的圈层。从陆地冰冻圈（主要考虑冰雪和冻土等要素）变化的水文效应角度,梳理了目前国内外的研究现状和关键科学问题,讨论了当前研究中存在的难点和不足，并展望了该研究方向的未来发展趋势。在全球变暖的大背景下，陆地冰冻圈发生了显著变化，冰雪和冻土的消融直接影响陆地水文过程及水资源供给，然而由于缺乏详实地面观测和未能完整刻画冰冻圈物理过程（尤其是冻土过程），目前研究仍缺乏对冰冻圈水文过程机理的深入理解。因此，认为构建全球陆地冰冻圈观测体系、开发具有完整物理过程的冰冻圈水文模型是未来研究的重点；未来应将冰冻圈视为一个整体，由单一要素、单一圈层的探索向基于多圈层互馈理论的冰冻圈科学体系化方向迈进，着重探讨其变化对区域乃至全球水文循环和生态环境以及人类社会经济的影响，并运用多学科交叉和新技术等手段开展全球尺度的系统性研究。关键词：全球陆地冰冻圈；气候变化；水文效应；观测；水文模型中图法分类号：P3430引言全球陆地冰冻圈主要由冰川、积雪、冻土、河湖冰文献标志码：AD0I:10.16232/ki.1001-4179.2023.08.014等组成，与地球其他圈层联系密切。其作为全球气候系统的五大圈层之一，在受气候变化影响的各个环境系统中它首当其冲，是全球变化最为快速、最为显著、收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 8基金项目：第二次青藏高原综合科学考察研究（2 0 19QZKK020604）；国家自然科学基金项目（4198 8 10 1）作者简介：王磊，男，研究员，博士，主要研究方向为冰冻圈水文学。E-mail:102亦是最具指示性和对气候系统影响反应最直接和最敏感的圈层，因此被认为是气候系统多圈层相互作用的关键性因素之一。冰冻圈组成成分多样,各组分的内部动力机制、时空分布、气候响应过程都不相同。在各圈层互相作用、多因子共同协作下，水文过程往往是复合叠加的，研究较为困难。并且冰川规模和类型及冻土的分布、地下水分布不易观测，冰川、冻土、积雪等冰冻圈要素的变化及其对气候的动力响应过程在时空尺度上存在差异，因此需要通过多种手段探索和研究冰冻圈水文过程。冰川作为固态淡水水库，具有调丰补枯的能力和稳定径流的作用。冰川融水径流及其对河川径流的贡献及调节功能受到冰川大小、形状、面积比率和储量等因素的影响。在全球变暖的背景下，冰川消融加速对径流乃至整个水循环都产生显著的影响 ，引起了人们对世界许多地区供水可持续性的担忧2-3。因此，迫切需要通过深入研究来量化和预测全球变暖背景下冰川质量变化及其对陆地水循环产生的影响。积雪是冰冻圈中分布最广、年际变化和季节变化最显著的分量，对温度的变化十分敏感4。全球98%的季节性积雪位于北半球5，积雪对北半球的水资源至关重要6 。积雪的季节变化是影响地表反照率变化的最显著因素,进而影响地气能量平衡和区域水平热力差异。在全球水循环过程中，积雪的积累消融过程对水的年内再分配起重要作用，为干旱半干旱地区提供春季最重要的淡水资源7 。季节性积雪对大气环流也有着局地和远程影响8 。积雪释放出的水分及其水文、水资源、生态及环境效应，是研究冰冻圈水文循环的重要内容9冻土是全球冰冻圈的重要组成成分之一，也是连接冰冻圈各要素的重要纽带10 。在不考虑海底和南极洲多年冻土分布的条件下,南北半球陆地表面冻土面积约为（2 2 3）10 km，主要分布于极地和亚极地高山区 。冻土对气候变化十分敏感,因此也被称为气候变化的指示器12-13。IPCC第五次评估报告指出，自1950年以来全球气温总体呈现出明显变暖趋势141。气候变暖将会增强寒冷地区冻土的冻融循环过程,从而改变全球和区域的地表水文过程和水资源的时空分布，这将会使地区人口用水安全受到严重威胁15。在气候变化和人类活动的影响下，全球陆地冰冻圈各要素已经发生了很大变化，主要表现为大范围冰川退缩、积雪减少、多年冻土退化等。这些变化增加了陆地冰冻圈自身的不稳定性,改变了冰冻圈水文过程及其变化过程，这将对流域、区域乃至全球尺度上的水文、水资源和水循环产生深远影响，并诱发一系列人民长江冰冻圈水文灾害（发生频率、强度和范围），例如：冰湖溃决、冻融侵蚀、洪水、暴雪、干旱、沙漠化加剧等，进而对人类社会的生态、水、社会经济安全构成威胁（见图1）。因此，充分了解气候变暖下陆地冰冻圈与水圈之间的相互作用变化下的水文过程,对了解当前和预测水循环以及水资源的变化十分重要，同时也会提升防灾减灾的效果。蒸发蒸发植被图1陆地冰冻圈变化的水文效应示意Fig.1 Schematic diagram of hydrological effects of landcryosphere change1研究现状与发展态势1.1研究现状1.1.1冰川（1）在冰川变化方面，有研究指出2 0 0 2 2 0 19年间，除格陵兰岛和南极洲以外全球冰川冰盖总质量损失平均为（2 8 1.530）Gt/a,并以（52）Gt/a的趋势显著加速损失16-18 。质量损失主要集中在7 个地区19,其中来自北极的份额最大：美国阿拉斯加州（7 2.58 G t/a）、加拿大北极群岛（7 3.0 9Gt/a）、南安第斯山脉（30.413Gt/a）、亚洲高山（HMA）（2 8.811Gt/a）俄罗斯北极（2 0.2 6 Gt/a）、冰岛（15.94Gt/a）和斯瓦尔巴特群岛（12.14Gt/a）。（2）在冰川变化对陆地水循环影响方面,有研究指出冰川冰盖所包含的质量变化可以在多个尺度上改变陆地水循环2 0 。在全球范围内，冰川消融会导致海平面上升2 1。在区域和局部尺度上，冰川融水是径流流量的重要贡献者和调节者，在河流流量较低的温暖和干燥时期补充径流2 2-2 3。同时，冰川融水变化对湖泊水储量变化有重要作用，尤其是依靠融水补给的冰湖2 4。即使在冰川覆盖率最小的大型流域中，冰川持续消融对下游水文的影响也可能很大，但在不同流域和整个融化季节的差别也很大2 5。例如，在青藏高原地区，受西风环流影响的北部河流（伊犁河河西内陆流域)冰川面积减少迅速（年变化率 0.8%）；受西方与南亚季风共同作用的印度河流域的冰川面积大2023年降水冰川积雪湖泊河流土壤水/冰地下水第8 期都呈现出稍有增加的趋势；印度季风影响下的雅鲁藏布江、湄公河、恒河等流域的冰川面积也不同程度地减少,而高原内陆流域以及塔里木河的变化率最小。当前研究对冰川融水拐点的关注度越来越高，冰川加速退缩与消融使得冰川融水在短期内增加,但在长期趋势上冰川融水会减少甚至枯竭，导致区域水资源短缺和生态环境风险增加。同时，冰川变化导致冰川不稳定性增强，灾害风险加剧2 6 。此外，在未来全球升温1.5的情况下,将导致高亚洲变暖（2.10.1),此时的高亚洲冰川中的（6 47)%的冰将在2 1世纪末保持不变。在RCP4.5、RC P6.0 和RCP8.5气候情景下，到2 1世纪末该区冰川质量的损失将会达到（49 7）%、（516）%和（6 45）%。这些预测结果一致表明冰川消退将对区域水管理和山地社区产生潜在的严重后果及影响2 1.1.2积 雪遥感观测是获取大尺度积雪信息的有力手段2 8-2 9】，目前大规模山区雪深观测还有欠缺，需要进一步发展30 。被动微波雪深反演算法受多种因素的影响，融合地面和遥感观测获取更接近真实的积雪数据对于提高水文模型的效果有重要的意义，这对于积雪在水文循环中起关键作用的山区更为重要31-32O19782010年，北半球积雪范围及冬季雪水当量整体呈现下降趋势，仅在欧亚大陆一些区域积雪范围略微增加。在全球升温1.5时，北半球一半以上的区域雪水当量减少，且北美洲中部、欧洲西部以及俄罗斯西北部减少较显著41。在高海拔地区，降水增加导致积雪增加，但在中等海拔地区虽然降水量增加，但积雪仍然减少3-341。青藏高原积雪虽浅，但其产生的辐射强迫比高纬度地区更为重要，高山区雪深峰值远低于高纬度地区雪深峰值。除青藏高原外，高山区的积雪融化起始日期明显早于高纬度地区7 。过去50 a,青藏高原积雪面积总体呈减少趋势，积雪期开始时间推迟，结束时间提前35。近30 多年，青藏高原积雪出现较大的年际波动并伴有减少趋势，其中积雪覆盖日数减少明显，2 0 0 0 年后雪深减少明显7 。气候变暖将导致降雪转雨,天然蓄水能力减弱，积雪提前融化，河流径流峰值将从需水量最高的夏秋季转移36 。降雪比例减少、融雪时间改变，对依赖融雪径流进行农业灌溉区域的粮食生产有深远影响37 。在融雪径流主导的地区，随着积雪的减少，利用积雪预报区域季节性干旱的能力也有所降低38 。冰冻圈退化过程中也伴随着灾害效应35,冰冻圈灾害发生频数和强度增加，已是全球常见的自然灾害,近年来与此相王磊，等：陆地冰冻圈变化的水文效应：研究现状及展望103关的研究也在持续发展39。青藏高原的积雪变化对中国北方春季旱情有重要影响35。青藏高原上以冰雪融水为主要补给来源的湖泊整体扩张趋势明显，而随着冰川积雪的减少，未来融雪径流将会减少，部分河流径流量会出现由增到减的“拐点”40 1.1.3冻气候变暖导致全球多年冻土持续退化，主要表现为多年冻土温度升高，多年冻土面积锐减以及活动层厚度加深4-44。当前众多研究结果表明,北半球极地地区和高山区多年冻土出现持续升温、退化以及地下冰亏损现像，如青藏高原、中亚地区、北美阿拉斯加、加拿大中部和东部、俄罗斯西伯利亚地区、欧洲阿尔卑斯山脉以及挪威等环北极地区多年冻土均呈现退化趋势45-53。未来预估研究结果同样表明，进一步升温将导致这些区域多年冻土持续退化7.54。到2 1世纪末，如果全球升温达到2，预计全球多年冻土面积将会减少40%55气候变暖和土壤热状况等相关驱动因素的变化将会改变多年冻土的分布，从而导致水文条件的改变，包括土壤水分的变化、内陆水域的连通性、径流季节性变化以及储存在地上和地下的水的分配。多数研究表明，在气候变暖背景下，多年冻土的退化将会影响地表产流过程。冻土层不断融化，导致活动层增厚以及底部含水量增加,从而增加多年冻土区河流和湖泊的径流量4;与此同时冻土退化也增强了地表水的入渗能力,使地下水储量增大，从而导致冬季径流增加56 ；在北半球高纬度地区，相关研究表明活动层加深，地下冰融化以及融化期延长可导致冬季基流和夏季径流量的显著增加15；然而在冻土分布不连续的地区，多年冻土层地下冰的融化使得冬季河流基流显著增加，该区径流的季节性变化因冻土退化变得更为平缓57 。总体上，冻土退化对陆地水文循环的影响主要有以下几个方面：改变土壤的水力特性，增强地下水和地表水的水文联系；改变地下水储量；改变流域年内、年际的产汇流过程，影响径流总量和组分。1.2发发展趋势当前国际上冰冻圈科学研究态势体现在2 条主线上：一条是以世界气候研究计划（WCRP)一气候与冰冻圈（CliC）国际研究计划为主线，核心目标在于提高对冰冻圈与气候系统之间相互作用的物理过程与及反馈机制的理解。这一目标的关键在于提高对评估和量化过去和未来气候变化所导致的冰冻圈各分量变化及其影响的认识水平，而实现上述目标的前提条件是强化对冰冻圈的监测。另外一条主线则是以“冰冻圈104科学”为核心，着力推动冰冻圈科学向体系化方向发展。WCRP-CliC计划启动之初首次提出了“冰冻圈科学”（Cryospheric Sciences）这一概念，将冰川、冰盖、冻土、海冰、积雪等纳人到统一圈层系统，进行集成研究。2 0 0 7 年国际大地测量与地球物理学联合会（In-ternational Union of Geodesy and Geophysics,IUGG)正式将“冰冻圈科学学会”增加为其旗下新的一级学会，这是IUGG成立8 0 多年来首次增加一级学会，这更使冰冻圈由三级学科跃升为一级学科。这些均表明国际冰冻圈研究正在由过去分散、独立的研究向学科体系化的研究发展。随着全球气候变暖，冰雪冻土等全球冰冻圈发生着迅速变化，陆地水循环正在加剧，迫切需要加强相关研究58-59。全球冰川数量和范围的持续变化和预计未来的变化、以及在区域或全球范围内冰雪变化对河流径流和水资源的影响研究，是近期也是未来很长一段时间的国际研究热点和趋势6 0-6 1。冻土研究方面，主要集中在当前全球多年冻土变化的范围和速度以及未来全球气候背景下的持续变化，及其对陆地水循环过程的影响方式和程度。数值模拟和预测方面，目前的气候系统模式中,单一要素、单一圈层的观测和模拟较多，但集成过程模型还较为缺乏。有关冰冻圈物理过程的参数化方案还不够精细，诸多物理过程的参数化方案过于理想化。在现有的全球气候模式和区域气候模式中,对积雪过程参数化的描述亦不够精细,对冻土过程参数化的描述较为粗糙，水、热参数缺乏，多以均一下垫面处理或仅考虑地表温度，甚至很多模式尚未包括冻土物理过程，从而无法较好地研究积雪和冻土受气候变化影响的物理机制。由于冰冻圈各要素往往是共同作用的，需要将冰雪冻土等冰冻圈要素的水文物理过程综合考虑9。总之，当前国内外冰冻圈科学研究呈现以下发展趋势：冰冻圈研究已由过程描述、统计分析向机理分析、数值模拟方向发展,野外观测与数值模拟将更有效、广泛地有机结合；利用高精度卫星遥感结合实地观测来监测冰冻圈变化；开发考虑冰冻圈水圈-大气圈一生物圈相互作用的冰冻圈水文模型。越来越多的事实表明，冰冻圈水文过程的变化已经开始影响人类社会经济的发展。2未来研究展望在气候持续升温背景下，全球陆地冰冻圈变化的水文效应研究已得到越来越多的重视，其重点研究领域主要包括：全球大尺度冰雪冻土观测手段及遥感反演方法的发展；冰川积雪冻土变化对陆地水循环过程人民长江影响的模型模拟和预测研究，及模型中冰雪冻土相关物理过程改进；科学应对全球冰雪冻土变化可能带来的水安全问题和挑战等。基于上述分析笔者尝试给出该研究领域未来2 0 年的若干关键科学问题，并讨论和展望其未来重点研究方向。2.1重点研究领域冰冻圈变化影响日益广泛，在区域和全球尺度上准确辨识冰冻圈变化的影响程度与时空范围，阐明适应机理，对科学应对全球变化具有重要的现实意义。纵观国际冰冻圈研究趋势和中国冰冻圈自身特点，当前冰冻圈水文过程的研究应该加强以下几个方面（见图2)。搭建冰冻圈监测网络一全球寒区地表过程与环境数据库认识全球多圈层相互作用冰冻圈水文过程模型一机理，提升区域水资源和水灾害的模拟和预测能力揭开全球变暖背景下多年冻土变化监测及其生态水文效应冰川物质平衡监测及其水文效应积雪变化及其对径流的影响图2 陆地冰冻圈变化的水文效应方向的重点研究领域建议Fig.2 Suggested key fields of hydrological effect researchresponding to land cryosphere change2.1.1冰冻圈水文过程模型目前水文模型只包括单一冰冻圈要素，集成过程模型缺乏，水文模型对冰冻圈变化的模拟能力不强。气候系统模式中，有关冰冻圈物理过程的参数化方案还不够精细，诸多复杂过程主要依赖观测和经验模型。SHAW、VI C、Co u p、W EB-D H M 等模型是目前包含冻土和积雪参数化的主流水文模型，但仍存在诸多问题。针对高寒地区陆面过程的特殊性以及高寒地区（如青藏高原）观测资料比较缺乏等问题，发展具有物理机制的冰冻圈水文过程模型非常必要，能够为区域及全球气候变化、水循环等研究提供有效的模型工具，从而实现冰川积雪冻土河流湖泊的综合水文过程模拟（见图3），以便更好地认识全球多圈层相互作用机理，提升对区域水资源和水灾害的模拟能力。2.1.2冻土变化监测及其生态水文效应多年冻土被称为巨型的天然“地下冰库”和“地下碳库”,其变化过程中的水、热运移会极大地影响气候、生态、水循环等。受区域气候、地质、水文、地表覆被等影响，多年冻土的水热状态具有很大的区域差异性，这2023年构建分布式和逐级开放共享的冻土变化规律及其对寒区生态和水文状况的影响更准确和高效地测量冰川物质平衡，预测未来冰川变化，解决与其相关的水资源问题在水资源管理方面适应积雪对径流的调整，从而减缓气候变化对水资源安全的影响第8 期多源输入数据基于能量-水量平衡的冰冻圈-水文-湖泊-调度模型系统大气圈+生物圈+冰冻圈+水圈湖面降水湖面蒸散发陆地降水土壤蒸散发ETsof湖泊流域水循环过程图3高寒区湖泊流域综合水文过程建模示意Fig.3Modeling of comprehensive hydrology process for riversand lakes in high cold regions使得多年冻土的状态及其对气候变化的响应程度也具有一定的区域差异性。国际上一些相关计划均强调了对冻土活动层的监测，如EOS-CRYSYS（地球观测系统-冰冻圈系统）、AACSYS（南北极气候系统研究），CLIC（气候与冰冻圈计划）等。中国科学家已在青藏高原建立了若干冻土观测点和冻土监测场地，然而对第三极大尺度冻土水热参数的监测仍旧十分稀疏，难以满足研究需要。而全面进行冻土变化监测是为未来冻土水文过程研究奠定基础的,研究多年冻土活动层的水热循环机制、多年冻土对气候变化的响应模式及其区域差异性是揭开全球变暖背景下多年冻土变化规律及其对寒区生态、水文状况影响的关键所在。2.1.3冰川物质平衡监测及其水文效应冰川物质平衡的特征及时空变化规律与气候环境特征及其变化密切相关，因此可将其视为冰川与气候环境之间相互作用的关键链条。自2 0 世纪以来，北欧及北美许多国家开展了系统的连续的冰川物质平衡观测研究，中国从2 1世纪以来将物质平衡作为冰川学的重要研究内容。尽管冰川物质平衡的研究已经取得了一些系统性的理论和计算方法，但大多数方法都是基于传统的人工测量来实现的，这通常需要大量的人力和时间来进行相应的数据观测，然后通过物质平衡计算公式获得每年的冰川物质平衡量。传统冰川物质平衡测量方法有花杆等值线法、网格等值线法和高度区间法等，这些方法虽然精度很高，但是成本昂贵、耗费人力、也无法实现区域规模的冰川物质平衡测量。此外也可以借助遥感技术测量冰川物质平衡，如：LandsatTM/ETM以及TerraASTER数字影像。随着全球气候变暖加剧，全球大部分地区的冰川几乎都是王磊，等：陆地冰冻圈变化的水文效应：研究现状及展望站点观测再分析产品湖径流Ri湖泊下渗量105负的物质平衡量，如何更准确和高效地测量冰川物质遥感观测平衡量是冰川研究领域的重要课题。而不同地区和规模的冰川变化规律及其对气候的响应过程和机理也不同。因此模拟和预测未来冰川变化，才能更好地解决与其相关的水资源和水循环问题。2.1.4积雪变化及其对径流的影响串联湖泊水文陆地蒸散发NETud冰川积雪消融出湖流Rout冻土冻融循环水库调度算法IPCC第五次评估报告（AR5）指出，自2 0 世纪以来北半球积雪面积持续缩小。196 7 2 0 12 年，北半球3月和4月份平均积雪面积缩小速率为1.6%/10 a,6月份为11.7%/10 a。而北半球积雪面积在任何月份都没有显现具有统计意义的显著增加。积雪范围的扩张或者缩减，可以引起全球水循环的能量及水量的增加或者减少。伴随水能平衡的改变,积雪变化与气候、生态、水文相互作用加剧。山区积雪对径流变化也有重要影响,积雪对径流年内过程的影响可使河流年内分配发生改变。随着全球变暖，水文过程对积雪气候的响应表现为最大径流前移，夏季径流减少明显。因此在水资源管理方面需要适应积雪对径流的调整，从而减缓气候变化对水资源安全的影响。2.1.5搭建冰冻圈监测网络全球尺度冰冻圈水文效应研究任重道远，需要加强监测,以便开展对冰冻圈变化过程的模拟与诊断研究。目前中国科学院组织了院内所属的17 个野外站（点），并通过与其他系统的野外站联合，组建了“高寒区地表过程与环境监测研究网络”，简称“高寒网”High-cold region Observation and Research Network ofChina(HORN）。高寒区一般指海拔较高、气候寒冷的地区。中国的高寒区包括整个青藏高原，以及甘肃、内蒙古和新疆的高山地区。高寒区广泛分布着冰川、冻土、积雪和湿地等，是我国大江大河的源头区和重要的生态屏障区，同时又是气候条件恶劣、生态环境脆弱、经济发展水平低的地区。掌握冰雪冻融等自然灾害发生机理会对科学防灾减灾，以及促进区域经济社会可持续发展等提供了数据支持。连续的高寒区基础监测数据及观测空白与薄弱环节的专项监测数据,形成了一个分布式和逐级开放共享的高寒区地表过程与环境数据库，正逐步促进观测数据的开放共享，从而促进相关学科的发展。2.2关键科学问题陆地冰冻圈对气候变化的响应是高度非线性的，冰冻圈的变化直接影响冰雪水资源利用、生态环境安全以及灾害发生的程度与影响范围。冰川对水资源影响意义重大，冻土积雪对寒区生态与水文过程影响突出，积雪冻土对区域气候有着显著影响。由于多圈层106相互作用，多因子共同协作，冰冻圈中的水文过程仍有很多复杂性。（1）冰川变化及其对流域水资源的影响。由于冰川对气候变化的敏感性，如何估算冰川消融成为重要的课题。如何量化冰川融水径流的不同尺度变化以及不同气候情景下的响应，揭示冰川在区域或全球尺度的水文效应，以及准确模拟和预测未来冰川变化及其水文效应和资源效应对可持续发展有巨大影响2 7,6 2-6 3（2）深入研究积雪相关水文过程机理和积雪变化，及其变化在全球水循环过程中产生的影响，明确积雪融水对河流径流的季节调节规律及其对流域水资源的影响。（3）全球变暖下，冻土退化引发的活动层厚度和地下冰融化的产流机制和长短期冻融过程变化对水循环的机理和影响程度有多大，其对全球及区域水资源的贡献度以及对水资源结构和水平衡有什么影响？冻土变化是否会引起流域水文极端事件的变化？这些问题均是未来研究值得关注的内容442.3展望未来关于陆地冰冻圈变化的水文效应研究，可以从加强观测网建设，构建国际合作；完善多圈层耦合模式，提升模拟能力；冰冻圈变化对人类经济发展的影响等方面展开。（1）冰川研究方面。尽管遥感技术克服了传统站点观测所遇到的许多障碍，但站点观测对于冰川物质平衡和径流模型的率定和验证是必不可少的6 4；尽管全球尺度冰川模型的发展最近取得了一些进展，但它们仍然缺少基于物理机制的冰川动力学模拟和锋面消融研究6 5；冰川融水流人地下水含水层或闭合流域的影响实际上是未知的，应该通过冰川质量平衡模型与全球水文模型的耦合来解决2 0 。（2）积雪研究方面。未来学科发展中，要推动积雪遥感观测及雪深反演技术进步，获取更接近真实的大尺度积雪数据。改进完善水文模型中的积雪相关过程，充分利用模型工具评估积雪变化对水文过程的影响。关注气候变化背景下融雪模式变化而引起的区域用水缺口，以便采取对策应对可能的粮食生产风险。加强对雪崩、积雪洪水、风吹雪等在内的灾害研究，确定科学防灾减灾对策。（3）冻土研究方面。随着全球气候变化，冻土变化及其对全球陆地水文循环的影响机制将会更加复杂，因此后续研究应加强地面观测站的建设,并结合遥感监测方法提高数据时空分辨率,形成可靠的冻土水文数据集；水文模型应提高对土壤冻融循环、活动层水人民长江分空间变化的模拟能力，并结合大气、植被、土地变化、冰川、积雪模拟，构建基于冰冻圈物理过程的多圈层水文模型6 6-7 0 参考文献：1 DYURGEROV M.Mountain and subpolar glaciers show an increase insensitivity to climate warming and intensification of the water cycleJ.Journal of 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