中國網/中國發展門戶網訊2008 年初，中國南部和中部 19 個省份低溫、雨雪和冰凍共同交織，持續 20 多天，造成了中國近 50 年以來最嚴重的雨雪冰凍災害。2018 年 10 月16日，雅魯藏布江中下游米林縣發生冰崩，冰崩及其攜帶的冰磧物形成冰崩堰塞湖，導致雅魯藏布江斷流、水位上漲；同年 10 月 29 日，該地再次發生冰崩堵江事件，引起了廣泛關注。類似的冰凍圈災害種類繁多，發生頻繁，分佈廣泛，造成的損失和影響巨大。在全球變暖的趨勢下，冰凍圈災害發生的頻數和強度有增強趨勢，已成為全球常見的自然災害。頻發的冰凍圈災害嚴重影響了冰凍圈承災區居民的生命和財產安全，以及冰凍圈地區的工農業與畜牧業、交通運輸、基礎設施、旅遊發展乃至國防安全，使承災區社會經濟系統遭受破壞。特別是冰凍圈承災區往往是地處偏遠的高寒地區和經濟欠發達地區，貧困人口比例高，抵禦自然災害的能力差，冰凍圈災害防治已成為冰凍圈地區消除貧困、減緩與適應氣候變化影響，以及推動經濟社會可持續發展面臨的重要問題。
冰凍圈災害學的產生與發展
縱觀國內外冰凍圈災害學的發展，可以看出，早期冰凍圈災害學主要以單災種的致災事件、災害影響和防治研究為主，且多集中於雪崩、冰湖潰決和冰川泥石流災害。20 世紀 80 年代以來，冰凍圈災害學研究範疇在擴大，凍土災害、海冰災害、冰凌災害等受到廣泛的關注和深入研究。進入 21 世紀，伴隨著技術、方法的提升和對防災減災的關注，冰凍圈各類災害研究也得到了快速發展，研究的深度和廣度都有顯著的擴展。近些年，伴隨冰凍圈科學、災害風險科學學科的發展，以及冰凍圈與可持續發展的迫切需要和相關技術方法的推動，冰凍圈災害學在災害綜合影響、成災機理、風險特徵、風險評估、災害預警、風險管理等諸多方面，有了較為深入的研究和認識，表明冰凍圈災害學科正在孕育發展、萌發興起。
冰凍圈災害學旨在綜合分析冰凍圈災害與風險時空特徵及影響，明晰其成因機理和致災過程，並據此確定科學有效的防災減災對策，最終達到降低災害風險、減輕災害損失、增強冰凍圈社區恢復力和實現冰凍圈區域可持續發展的目的。冰凍圈災害學具有理學、工學與社會科學的三重屬性，是防災、減災、救災實踐的基礎。冰凍圈災害科學的研究對象為冰凍圈災害風險系統，該系統是由冰凍圈的孕災環境、致災事件、承災體暴露和脆弱性共同組成的地球表層系統。
冰凍圈災害風險是致災事件（hazard）、暴露（exposure）、脆弱性（vulnerability）3 個要素綜合的結果。在圖 1 中，如果用三角形的面積來表示冰凍圈災害風險的大小，可知其風險大小取決於冰凍圈致災事件的強度和發生頻率（通常稱為致災事件的危險性）、承災體的暴露程度及其脆弱性高低。
冰凍圈孕災環境包括自然與非自然（社會-經濟）要素，是風險及其三要素時空動態變化的驅動因子（圖 1）。多圈層的相互作用及其演化，特別是氣候變化、環境退化、人口遷徙、城市化和經濟發展等是冰凍圈災害風險動態變化的重要驅動因子。
冰凍圈災害學既注重基礎理論，也強調實際應用，其研究內容隨著冰凍圈科學和災害風險科學的發展不斷深化和豐富。基礎理論上，冰凍圈災害學主要研究冰凍圈這一獨特圈層的災害風險系統、機理和過程，研究冰凍圈災害與風險，以及風險要素包括致災事件、暴露度、脆弱性的特徵、類型、分佈、變化、損失與影響，以及它們之間的相互作用。同時，冰凍圈災害學還探究冰凍圈災害風險產生的根源，及其氣候與非氣候（社會-經濟）因子對冰凍圈災害形成的驅動機制。技術方法上，冰凍圈災害學主要內容涉及災害與風險的觀測、統計、分析、建模、預估、預報與預警，以及災害風險地圖編制與區劃、災害風險信息集成與管理等。目前，致災事件的危險性、承災體及其暴露和脆弱性、損失與風險分析等災害風險分析的技術方法已得到廣泛應用。應用實踐上，冰凍圈災害學強調開展災害風險與應急管理，冰凍圈氣候變化適應研究。具體內容包括：可接受風險水平評價、工程與非工程性措施及其成本-效益分析，不確定性情景下的冰凍圈災害風險決策、重大工程與基礎設施保護、國土空間規劃、弱勢群體的社會保障，冰凍圈氣候變化適應、災害風險治理，以及冰凍圈承災區恢復力建設與可持續發展。冰凍圈災害應急管理包括災害預警、備災、應急響應與救災，以及恢復重建等內容。
冰凍圈災害的時空特徵
按致災事件所屬冰凍圈類型，冰凍圈災害可分為陸地冰凍圈災害、海洋冰凍圈災害和大氣冰凍圈災害。陸地冰凍圈災害包括冰崩、冰湖潰決、冰川洪水、冰川泥石流、凍融、雪崩、積雪洪水、風吹雪、冰凌/凌汛、水資源短缺災害；海洋冰凍圈災害包括冰山、海冰、海岸侵蝕、海平面上升等；大氣冰凍圈災害包括暴風雪、冰雹、雨雪冰凍、霜凍和牧區雪災等。這些災害不同程度地影響著全球交通、電力、水利、通訊等基礎設施和農林牧漁產業、冰雪旅遊、文化景觀以及人民的生命財產安全（圖 2）。
冰凍圈不同類型災害發生及其影響的時空尺度存在差異。冰凍圈災害的發生具有瞬時性，一些災害的發生則具有周期性或更長時間尺度；一些災害的發生可能是局地的，一些災害的發生則具有區域乃至更大尺度。在冰凍圈災害中，雪災是波及範圍最廣的災種，包括雪崩、風吹雪、暴風雪、牧區雪災、融雪洪水、冰凍雨雪等，各災種相互作用、相互影響。這些災害常危及承災區農牧業生產、區域交通等經濟社會的發展（圖 2）。冰崩、雪崩、冰湖潰決發生災害時間短暫，屬突發性災害，預警與防範較難。凍融災害、水資源短缺、海平面上升等冰凍圈災害發生時間較長，屬漸發或緩發性災害，從長遠來看，可能會造成更大危害，但受到關注往往較少。
陸地冰凍圈災害主要集中在環北極國家、中高緯度山地國家。其中，冰/雪崩災害多發生在北半球中高緯度地區的山區。冰湖潰決洪水/泥石流災害主要發生在興都庫什-喜馬拉雅山、念青唐古拉山、加拿大西南海岸山脈、南美安第斯山區、阿爾卑斯山、冰島等地。冰川躍動災害主要發生在挪威斯瓦爾巴群島、俄羅斯新地島、冰島和阿拉斯加、喀喇崑崙山、帕米爾高原。凍融災害主要發生在環北極、青藏高原、中國東北等多年凍土區。冰雪洪水主要發生在中亞乾旱區。
海洋冰凍圈災害主要集中在沿海國家和沿海低地。冰山災害主要集中在格陵蘭周邊區域，而海冰災害則主要集中在環北極沿線國家沿岸地帶及中國環渤海區域。多年凍土海岸侵蝕主要發生在環北極的俄羅斯西北沿岸的卡寧諾斯半島—亞馬爾半島—泰拉爾半島、新西伯利亞群島沿岸、東西伯利亞海西南海岸地帶、美國阿拉斯加北部沿岸、加拿大育空地區北部沿岸地帶。海平面加速上升被認為是人類社會面臨的最重要的風險之一，特別是海岸帶社區、沿海城市和低窪小島嶼面臨嚴峻挑戰。
大氣冰凍圈災害多發生在中高緯度地區。暴風雪災害主要發生在美國東北部、加拿大西南部、西北歐和日本；冰雹災害主要發生在美國中東部、歐洲和非洲中部一些地區；而牧區雪災則主要發生在中國、蒙古國、高加索牧區。低溫冰凍雨雪災害則多發生在中國南方、美國東北部及其他高緯度國家。
重大冰凍圈災害影響分析
陸地冰凍圈失穩常引發雪崩、冰崩、冰川躍動事件；同時，冰凍圈的加速消融，進而引發洪水、泥石流災害。在歐洲和北美，雪崩在2000—2010 年期間奪去了大約 1 900 人的生命。全球已有記錄冰湖潰決事件達 1 348 次，這些事件至少導致歐洲阿爾卑斯山 393 人死亡，南美洲 5 745 人死亡，中亞 6 300 人死亡。1970 年以來，北極多數地區多年凍土在變暖，多年凍土層溫度升溫 0.50℃—2.00℃。2010—2030 年，因凍融過程對基礎設施影響，美國阿拉斯加州將需要額外支出 36—61 億美元的基礎設施維護費用，且 2010—2080 年維護費用將上升至 76 億美元。
海洋冰凍圈災害主要影響人類在近海岸和海上活動實施和設施安全運行。2010 年以來，中國由海冰災害造成的直接經濟損失高達 77 億元人民幣，其中遼寧、山東兩省受海冰災害影響較為嚴重。北極多年凍土海岸約佔地球上海岸的 34%，其侵蝕速率可高達 24 m/a。北極地區每年因海岸侵蝕造成的土地損失約為 51 km2。冰凍圈和海洋熱膨脹引起的海平面上升最大影響毫無疑問是世界各類沿海低窪地區。隨著海平面上升，其損害風險可能會顯著增加，若不採取有效措施，到 21 世紀末，其潛在損害可能達到全球國內生產總值的 10%。
暴風雪災害、低溫冰凍雨雪災害、雹災和霜凍災害，是大氣冰凍圈常見的災種。2010—2017 年，暴風雪多次橫掃歐洲，多個國家遭遇罕見暴風雪襲擊，導致這些國家交通堵塞、航班取消、電力供應中斷，嚴重影響民眾生活。2015 年 2 月美國東北部暴風雪災害導致東北部6個州進入緊急狀態，全美 6 000 萬人受到影響，僅 2 月 26—28 日約 7 000 個航班被取消。2008 年，中國冰凍雨雪造成全國 19 個省、直轄市、自治區及新疆生產建設兵團發生不同程度的災害。此次災害，因災死亡 107 人，直接經濟損失達 1 111 億元人民幣。
冰凍圈災害學學科發展建議
深化冰凍圈單災種成災機理的認識
成災機理是提升冰凍圈各類災害預警、預防和治理的基礎。當前氣候變暖背景下，冰凍圈失穩風險在增加，冰凍圈各類災害的發生概率風險同樣在增加。同時，冰凍圈不同災種還具有交叉性或鏈式效應，如冰雪融水、冰湖潰決可誘發滑坡、泥石流等次生災害的產生。冰/雪崩、冰川躍動、冰雪融水同樣可誘發滑坡、泥石流的產生，形成的堆積體可堵塞河流，形成堰塞湖，進而對下游構成更大威脅。寒潮則引發低溫，低溫則導致生物凍害、地面結冰、冰凍雨雪等災害。因此，未來亟須深化冰凍圈各類災害乃至災害鏈的發育規律、形成過程及其空間分異規律、成災機理研究；同時，重點研究冰凍圈災害鏈的形成及其演化機制。
加強冰凍圈災害多災種風險評估研究
對於冰凍圈災害，以往主要集中在單災種風險評估方面，很少涉獵冰凍圈多災種綜合風險評估。未來，應集成冰凍圈各類災害類型，根據各災種發生概率、規模和死亡人數，構建冰凍圈災害綜合風險評估體系。在此基礎上，借鑑冰凍圈災害空間分異規律、特點，查明區域冰凍圈災害的演變過程，辨識冰凍圈不同災種對不同區域的影響範圍、影響程度。根據冰凍圈不同災種災損、關聯性及相對重要性，利用風險分析、建模、損失評估等方法，系統評估冰凍圈災害綜合風險程度，繪製冰凍圈災害類型、災情、災頻、風險等區劃圖件，以此為基礎，提出各區防災減災方案或措施。
強化冰凍圈災害的綜合系統研究
冰凍圈災害不會獨立存在，而是與多種孕災環境息息相關，如同其他自然災害一樣，常伴隨著一種或幾種次生災害。因此，冰凍圈災害研究需要從系統論角度加深理解由孕災環境、致災因子、承災區環境共同組成的災害系統結構，審視和考慮冰凍圈災害的複雜性和系統性。通過運用複雜性與系統科學，對區域冰凍圈災害相關性、時空變化、耦合性質、承災區脆弱性和適應性等進行定量而系統研究，在冰凍圈災害綜合風險評估基礎上，建立冰凍圈災害預防與應急體系，加大冰凍圈災害的備災和重建等災後恢復系統，這將有效提升冰凍圈災害綜合風險管控的可操作性和科學性。同時，需要加大提升冰凍圈災害承災體抗災能力的結構性和非結構性措施（或工程和非工程措施）研發。
健全和完善冰凍圈災害學學科體系
以往，冰凍圈災害學往往分屬不同學科。例如，冰雹、霜凍災害研究集中在農業氣象領域，暴風雪、冰凍雨雪災害研究多集中在大氣科學領域，海冰災害、海平面上升造成的災害則分屬海洋科學。如今，冰凍圈災害學將以往零散的冰凍圈各災種集成於一體，從冰凍圈圈層角度重新審視其各災種成災機理、影響程度、時空分異規律。然而，作為新興學科，還需在 3 個方面得以健全和完善：①加強高等教育自然災害及風險管理相關學科中冰凍圈災害學學科的建設，提升冰凍圈災害學在其中的地位。②要加大國際合作與交流，通過組織相關冰凍圈災害學術會議、舉辦高校青年教師培訓班，促進冰凍圈災害學學科內部或學科間的學術交流，造就一批冰凍圈科學的骨幹授課教師。③佈設一些冰凍圈災害相關的重大項目，帶動冰凍圈災害學的快速發展，凝練學科發展共識和發展戰略，為冰凍圈災害學學科領域發展指引方向。（作者：王世金，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副研究員，中國科學院玉龍雪山冰川與環境觀測研究站站長；溫家洪，上海師範大學環境與地理科學學院。《中國科學院院刊》供稿）
