基本介紹
- 中文名：冰雪學
- 外文名：cryology
- 又稱：冰雪水文學
- 定義：研究固體水的特性、結構等的科學
- 意義：解決乾旱區水源、防止冰雪災害等
- 所屬學科：水文學
簡介,發展簡史,學科內容,分類,冰川水文學,雪水文學,研究途徑和手段,數學物理途徑,統計途徑,地理綜合途徑,
簡介
雪的累積和融化在溫暖和寒冷地帶的水文循環中起到了十分重要的作用，即使在熱帶山區也是如此。高程每升高100m氣溫則會降低0.6～1.0℃，如果海平面的氣溫為20℃，那么在海拔高度2000～3000m處，氣溫則低於0℃，則會以雪的形式降水。
雪的累積和融化對徑流變化特徵有很大的影響作用，通常會導致徑流發生季節性的顯著變化。下圖所示就是挪威Gaula河流域的一個典型實例。在那兒冬季（9月到次年3月）的降水以雪的形式儲存起來，而在春季（4～6月期間）則以融雪徑流形式釋放出來。
由於積雪和消融引起的徑流季節性變化雪對於水電水文的重要性主要可以歸納為以下幾點。
①對水庫最佳蓄水庫容的影響。
②對水庫運行的春汛洪水的預報。
③融雪對洪水設計的貢獻。
水庫的設計應考慮在春季洪水期間蓄水，而在冬季枯水季節放水。通常在有融雪流入的河流的水庫比在無季節性融雪的河流的水庫需要更大庫容。因此，為了確定出最佳的水庫庫容，河流的徑流實測資料是十分重要的。套用水電模擬模型確定最佳的水庫庫容規模也是十分重要的方法。
水庫運行的主要問題是要保證在洪水來臨之前必須將水庫的水位降低到最合適的高程。如果水位降得太低，第二年的冬季則可能蓄不滿；如果水位降低得不夠充分，則會發生水量和發電量的損失問題。因此季節性的入流預測對於合理地確定水庫的水位降是至關重要的。這樣的預測首先要依賴於對冬季末積雪區域雪容量的測量。
雪融化對於洪水的狀況有顯著的影響，因此，在設計洪水計算中必須加以考慮。融雪形成的洪水變化不劇烈但要比雨水形成的洪水具有更多的水量，這對於防洪水庫的洪水設計而言尤其重要。
早在1950～1955年，美國陸軍工程兵團就對融雪的水文過程進行了廣泛的研究。其主要的研究成果發表在“冰雪學”研究報告中。這個研究報告仍然是這方面的很好的參考資料。
發展簡史
人類運用冰雪學解決生產實際問題的歷史悠久。中國西部高山區的山麓地帶的農業主要靠冰雪融水灌溉。
18世紀初，中國的《西域水道記》記述了新疆木札爾特冰川融水。
1836年J.B.傑維斯根據流域積雪面積進行融雪產水量預報。20世紀40年代，融雪計算得到了發展。
1940年J.C.奧爾特估測了季節性積雪產水預報的發展趨勢並指出，在預報季節融水徑流中統計學上的數學多重相關分析法將被廣泛套用。
1942年B.S.巴恩斯首先提出用數學計算方程預報融雪徑流。
1956年美國陸軍工程兵團出版了《雪水文學》，詳細地論述了雪水文學中的洪水設計問題，對影響融雪徑流的熱源作了深入討論。
1960年，美國陸軍工程兵團在《融雪徑流》一書中，以對流、輻射和傳導等熱輸送理論為基礎計算了融雪量，推導了降雨期間和碧空天氣下流域融雪的物理方程。此後，對冰雪融水通過冰川的流動和冰雪融水的水壓開展研究。
1972年，J.威爾特曼研究冰川底部水流，發現冰下水壓是離冰下水道中心線的距離而變化的現象。J.F.奈、F.C.弗蘭克等深入研究了溫性冰晶粒間融水的滲透性。
1976年奈推導了充滿水的水道中非穩定水流的四個微分方程式即融化速率與冰流動之間差異方程、水流動的連續方程、水的流動方程和能量方程。
70～80年代隨著新技術在冰雪學中的廣泛套用，冰雪學研究進展迅速，取得了新的成就，出現了冰雪學的專門論著，使冰雪學知識體系日益完整。
學科內容
冰雪學的內容可歸納為：
①融雪徑流計算和預報，包括季節性積雪的產水量計算，融雪徑流對河流徑流的調節作用，融雪徑流影響因素和融雪徑流預報分析技術的研究。
②冰川表面、冰內和冰床處的水流的研究，包括冰面消融與徑流的關係，冰面的產流、匯流過程研究；根據冰川補給河流的流量記錄，通過鹽、染料或其他示蹤物試驗及理論分析，對冰川內部、冰床處排水系統和冰床處水的流動方式（R水道、N水道和層流）的研究；冰內、冰下水壓的直接測定或理論計算；冰內冰下空穴現象和溫性冰川晶粒間水的滲透性的研究。
③冰雪融水徑流的水文分析和計算，包括冰雪融水的形成、冰雪融水水文特徵值的分布規律和流域水量平衡研究；冰雪融水補給河流的侵蝕作用、沉積物搬運和堆積作用的研究。
④與冰雪學有關的專門的水文學問題，包括根據冰川變化研究過去氣候，冰川徑流的自然調節和人工調節，冰川阻塞湖潰決及其洪水形成機制，融雪洪水的形成理論與計算方法。
⑤與冰雪學研究直接有關的冰川、冰、雪的基礎理論研究，包括冰川、積雪的全球性空間分布規律及其在不同時間上的變化，冰雪的物理特性（溫度、運動、變化）和力學特性， 冰川物質平衡（積累與消融）機制，冰雪體內相態變換，積累、消融的觀測與計算方法，冰雪消融的人工調節等。
分類
冰雪學分為冰川水文學和雪水文學。
冰川水文學
冰川水文學主要研究冰川的分布、形成和運動、冰川融水徑流的形成過程及其時空分布、冰川突發性洪水的形成機制和預測、冰川水資源的利用。
雪水文學
雪水文學主要研究積雪的數量和分布、融雪過程、融雪水對河流和湖泊的補給、融雪洪水的形成和預報。
研究途徑和手段
冰雪學的研究途徑主要有如下幾方面：
數學物理途徑
根據冰雪融水徑流及其影響因素之間的物理聯繫，建立它們之間的定量關係，如用水量平衡法求各平衡要素之間的定量關係。
統計途徑
基於冰、雪水文現象具有隨機性質，根據大量的實測資料，套用數理統計和機率論，研究冰雪融水各個水文要素的統計規律。
