冰冻圈被人们广泛认知的水文作用是水量补给作用,冰冻圈作为固态水体,其自身就是重要的水资源,其资源属性表现在总储量和年补给量两方面,冰冻圈对河流的年补给量是地表径流的重要组成部分。 在中国冰川年融水年约为 600 亿 m3,相当 于黄河入海的年总水量。 全国冰川径流量约为全国河川径流量的 2.2%左右,相当于我国西部甘肃、青海、新疆和西藏四省区河川径流量的 10.5%。 在我国西部,西藏约集中了全国冰川融水径流总量的 58%,居首位;其次为新疆,约占 33%。 全国冰川融水径流总量的 60%左右汇入外流区河流,约 40%汇入内陆河,但就冰川面积而言, 外流区水系仅占全国冰川面积的 40%,而内流区水系却占了 60%。 在我国干旱区, 冰川融水径流可占出山径流的 10-30%,高者可达 70%以上。

中国各流域冰川、冻土和积雪融水分布图(据张伟等 2021)
积雪在全球水循环中占据重要地位、尤其是北半球中纬度及中低纬度山地。 在美国西部,积雪融水占总径流的 75%, 中国积雪融水也达到 3451.8 亿 m3,占全国地表年径流 13%左右。 因此,积雪水文研究在水资源管理中具有重要作用。相较于冰冻圈的水源涵养和水量补给功能,冰冻圈的水文调节作用更为重要,其主要表现为,在没有冰川的流域,河流主要为降水补给,径流年内变化很大,表明径流过程很不“稳定”。 但在有冰冻圈覆盖的流域,随着冰川覆盖率的增加,径流年内 变化迅速减小,很快趋于平稳。 丰水年由于流域降水偏多,分布在极高山区的冰川区气温往往偏低,冰川消融量减少,冰川融水对河流的补给量下降,削弱降水偏多而引起的流域径流增加幅度;反之,当流域降水偏少时,冰川区相对偏高的温度导致冰川 融水增加,弥补降水不足对河流的补给量。 这样,由于冰川的存在,将使有冰川的流 域河流径流处于相对稳定的状态,表明了冰川作为固体水库以“削峰填谷”的形式表 现出显著的调节径流丰枯变化的作用,这对干旱区绿洲水资源利于是十分有利的。 从 定量的角度看,当流域冰川覆盖率超过 5%时,冰川对河流的年内调节作用效果明显; 当冰川覆盖率超过 10%时,河流径流基本趋于稳定。

中国的冰川是亚洲十大河流的发源地,直接或间接影响着下游十几个国家二十亿人口
的生计(沈永平提供)
冰川,缓慢流动的冰河,在整个地球历史上雕刻了山脉和山谷,并塑造了今天许多地方的景观。冰川是地球上生命的基石。作为巨大的淡水水库,它们支撑着地球上的生命系统,影响着我们的日常生活,甚至影响着远离它们的社区。然而,冰川正在消失 ………
冰川的消失使不可见变为可见。它使当前在其他生态系统中难以察觉的气候变化变得切实可见。在青藏高原发现的冰川最近演变,描绘了它们在全球变暖中衰落的真实图景。
冰川对人类有益的多种方式,包括饮用淡水、支持水力发电的冰川径流、碳封存、水温调节和水净化。随着气候变化对冰川生态系统的影响,人类可能会看到冰川有用方面的暂时上升。融水产生的水电产量预计将增加到 2050 年或 2060 年,但在那之后,随着冰川继续退缩,融水率没有未来几十年那么高,我们看到了更多的问 题。
为了从冰川提供的资源中受益,社会必须积极努力提高生产力。冰川在文化上对人类的重要,它侧重于冰川娱乐和旅游,以及冰川为气候和环境教育提供的机会,以及世界各地冰川的精神和象征意义。
积雪对河流也有年内调节作用,尤其在干旱区流域,积雪的融化往往是缓解春旱的重要水资源。 干旱区春季降雨较少,此时冰川还没有开始大量消融,旱情往往较严重,而春季的融雪径流,则成为此时最主要的径流来源。 多年冻土的变化通过加大活动层深度、增加土壤储水能力,使基流增加,从而改变年内的径流分配,由于其是通过多年冻土变化而影响径流过程的,其主要表现为对流域径流的年内和多年调节方面。
以青藏高原为主体的中国西部冰冻圈是亚洲水塔。 中国是中、低纬度山地冰川最多的国家,冰川资源储量达 5600 km3,折合水量约为 5 万亿 m3,相当于 5 条长江 (出海口年径流量)以固态形式储存于西部高山。 据估算,青藏高原多年冻土含冰量达 9500 km3(赵林等,2010),折合水当量约为 8.6 万亿 m3,是我国冰储量的 1.7 倍。 我国稳定季节积雪(积雪时间大于 60 天)区面积达 420x104km2,相当于 740x108m3 水量。 冬季积雪不仅是缓解我国春旱的重要水资源,而且对我国东部夏季降水有重要 影响。
在我国干旱区内陆河流域,高山冰川-山前绿洲-尾闾湖泊构成的流域生态系统 中(图 1.9),冰川进退对绿洲萎扩和湖泊消涨具有重要的调节和稳定作用,冰川是我国干旱区绿洲稳定和发展的生命之源。 实际上正是由于冰川和积雪的存在,才使得我国深居内陆腹地的干旱区形成了许多人类赖以生存的绿洲,也使得我国干旱区有别于世界上其它地带性干旱区。 这种冰川积雪-绿洲景观及其相关的水文和生态系统稳定和持续存在的核心是冰川和积雪,没有冰川积雪就没有绿洲,也就没有在那里千百年来生息的人民。

祁连山冰冻圈与武威和张掖绿洲及尾闾荒漠关系。 祁连山冰川是河西走廊三大内
陆流域的重要水源,冰冻圈变化对绿洲经济发展和下游生态保护至关重要。
