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本书对“时空三极环境”项目执行以来取得的成果进行总结，同时结合国内外三极地区气候、冰冻圈、生态、水文与水资源、社会经济与人文等领域已有科学研究成果，形成一份较为完整的地球三极地区环境评估报告。其面向三极治理提出应对与措施建议，以期为我国三极相关科学研究和国家战略制定提供参考。

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  “地球大数据科学论丛”序
  序
  前言
  第1章 地球三极研究意义与发展态势 1
  1.1 地球三极范围 4
  1.2 三极环境变化研究的科学与国家战略意义 6
  1.3 三极地区环境研究发展态势 10
  1.3.1 三极研究项目 10
  1.3.2 三极研究科技论文 12
  1.3.3 三极科学数据中心 13
  参考文献 17
  第2章 三极气候变化及其影响 19
  2.1 三极气候变化的对比及其相互作用 21
  2.2 极地历史气候变化 23
  2.2.1 极地气温变化 24
  2.2.2 极地降水变化 25
  2.2.3 极地海冰变化 27
  2.3 近几十年北极气候变化及其影响 29
  2.3.1 北极海冰和气温变化 29
  2.3.2 北极增暖对中纬度天气气候的影响 32
  2.3.3 未来排放情景下的北极海冰变化及其气候影响 34
  2.4 南极气候变化及其影响 36
  2.4.1 南极气象要素（气温、大气环流）变化及影响 37
  2.4.2 南大洋绕极流、海温变化及其影响 40
  2.4.3 南极边缘海海冰变化及其影响 40
  2.5 青藏高原气候变化及其影响 42
  2.5.1 青藏高原气候变化基本特征 42
  2.5.2 青藏高原对东亚气候的影响 44
  2.6 本章小结 46
  参考文献 47
  第3章 三极冰冻圈变化 57
  3.1 冰川与冰盖变化及影响 59
  3.1.1 北极冰川与冰盖变化及影响 59
  3.1.2 南极冰川与冰盖变化及影响 60
  3.1.3 青藏高原冰川变化及影响 62
  3.1.4 三极冰川与冰盖变化对比与关联 64
  3.2 海冰变化及影响 69
  3.2.1 北极海冰变化 69
  3.2.2 南极海冰变化 71
  3.3 积雪变化 72
  3.3.1 北极积雪变化 72
  3.3.2 南极积雪变化 74
  3.3.3 青藏高原积雪变化 75
  3.4 多年冻土变化及影响 77
  3.4.1 北极与第三极多年冻土的变化 77
  3.4.2 北极与第三极未来多年冻土退化对基础设施的可能影响 80
  3.5 河湖冰变化 82
  3.5.1 湖冰变化 82
  3.5.2 河冰变化 84
  3.6 本章小结 86
  参考文献 87
  第4章 三极生态变化 95
  4.1 三极植被变化 97
  4.1.1 北极 97
  4.1.2 南极 104
  4.1.3 青藏高原 105
  4.1.4 三极植被变化对比研究 107
  4.2 三极微生物 109
  4.2.1 北极 110
  4.2.2 南极 112
  4.2.3 青藏高原 115
  4.3 碳循环过程 117
  4.3.1 北极 118
  4.3.2 南极 122
  4.3.3 青藏高原 124
  4.4 本章小结 130
  参考文献 131
  第5章 三极水资源变化 139
  5.1 冰库水资源变化 141
  5.1.1 冰库水资源变化估计：方法和数据 141
  5.1.2 格陵兰冰盖 144
  5.1.3 南极冰盖 145
  5.1.4 青藏高原冰川 147
  5.2 河流径流变化 150
  5.2.1 北极 150
  5.2.2 青藏高原 156
  5.3 蒸散发时空变化 163
  5.3.1 北极 164
  5.3.2 青藏高原 167
  5.4 湖泊 177
  5.4.1 北极 177
  5.4.2 青藏高原 179
  5.4.3 南极 183
  参考文献 184
  第6章 面向极地治理战略的应对与措施建议 193
  6.1 三极环境多要素变化 195
  6.1.1 三极气温变化 195
  6.1.2 冰冻圈 197
  6.1.3 生态 199
  6.1.4 水文变化 200
  6.2 对极地观测系统建设及我国贡献的建议 201
  6.2.1 南极 201
  6.2.2 北极 202
  6.2.3 青藏高原 204
  6.3 建立三极信息基础设施的建议 205
  6.3.1 完善三极大数据平台 205
  6.3.2 发展三极大数据分析 206
  6.3.3 集成三极信息基础设施 206
  6.4 三极整体研究支持极地治理：应对与措施建议 207
  6.4.1 冰上丝绸之路 208
  6.4.2 极地工程 210
  6.4.3 三极人类命运共同体 212
  6.4.4 进一步加强三极整体性协同研究 214
  参考文献 217
  中外文缩略词表 221