青藏铁路将要穿越的多年冻土半数以上属高温冻土,有40%为高含冰量冻土。在全球转暖的情况下,青藏铁路的修建必须考虑50～100年的气候变化。最近的预测认为:至2050年青藏高原将升温2.2～2.6℃。因而,铁路成败的关键在于能否保护多年冻土使其不融化。世界上在冻土区筑路己有百年以上的历史,但报道的冻土区铁路的病害率平均在30%以上。根据国内外在多年冻土区筑路的经验和教训提出:青藏铁路的设计应该改变单纯依靠增加热阻(增加路堤高度,使用保温材料)消极的保护冻土的思路,而应全面采用“冷却路基”积极的“降低地温”的原则,特别是在高温、高含冰量地段必须如此;进一步提出了通过改变路堤的结构和材料来调控辐射、调控对流和调控传导,以达到“冷却路基”目的的具体措施。

分析了青藏铁路冻土区段高寒生态系统主要分布类型及其变化背景,利用对青藏公路工程的类比调查数据,研究了不同高寒生态系统对工程扰动的抗干扰能力和受损后的自然恢复能力,以及不同生态系统与冻土环境的相互关系。综合考虑干扰场地土壤环境、冻土条件以及不同生态系统对干扰的抵抗与恢复能力等要素,提出了评价青藏铁路对生态环境影响的综合干扰度方法和定量评价模型,基于未来不同气候演变情境及其与人类工程活动耦合下冻土环境变化及其对高寒生态系统的影响;结合青藏铁路施工方案,定量评价了青藏铁路工程对高寒生态系统的可能影响。结果表明:大部分严重干扰施工地带对高寒草甸草地只有中等程度影响,影响区高寒草地植被覆盖度将维持在50%以上,高寒草原区严重工程扰动地带除了局部有明显影响外,大部分地区只有中等至轻度影响;而中度与轻度工程扰动区域,工程对高寒生态系统的影响轻微。

以现代过程研究为先导,以冰芯记录为手段,进行气候环境信息的挖掘,将影响环境的自然与人为因素进行整体研究,对环境长期演变过程中的重大自然事件和人为事件,特别是灾害事件进行剖析,从而揭示青藏高原过去2000年来气候环境的变化特征与机理;阐明极低温环境下的微生物演化特征;揭示历史时期青藏高原大气温室气体含量变化的原因及其与气候变化之间的关系,并评价人类活动对环境的影响。

利用青藏高原86个气象观测站从建站到2001年历年各月地面0cm温度资料,在分析高原冬季、夏季和年平均地表温度基本气候特征的基础上,通过主成分分析、主值函数和功率谱分析等方法,对高原地表温度异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明:高原地表温度总体表现为海拔高度与纬度的函数,海拔越高温度越低,纬度越高温度越低;高原地表温度第一载荷向量除南部小范围的负值外大部分地方为一致的正值,即第一空间尺度表现为整体的一致性,而第二载荷向量为南正(负)北负(正),即第二空间尺度表现为南北差异;第一主分量在近30年的变化中表现为明显的上升趋势,即主要反映了高原主体偏北和东北部地区地表温度有显著升高趋势;而第二主分量的缓慢下降说明高原中部和东南部地表温度呈减小趋势。代表站温度变化表现出7～9年的周期震荡。

围绕青藏铁路冻土工程地质、气候变化对冻土及铁路路基稳定性、生态环境变化与保护问题,分析了青藏铁路工程建设中存在的冻土工程技术问题,提出了青藏铁路建设中应对这些问题的新思路:采取积极保护多年冻土的主动冷却路基的思路和动态设计思路,并给出了青藏铁路建设中下一步应思考和研究的问题。

今年2月27日美国华人组织科技教育协会在波士顿举行了中国科技政策讨论会。这次讨论会是应本刊编辑部的要求举行的。讨论会上一些关心中国现代化建设的美藉著名华裔学者(其中多数是本刊美方编委)根据他们多次回国访问和讲学的亲身感受和经验,对我国科技体制改革三年来的经验和问题进行了精辟的分析,并提出了一些切中时弊的看法和意见。有些也正是一个时期来国内广为讨论的热门话题,例如如何正确看待科研工作的经济效益,科研与生产如何结合,如何正确处理高等院校的科研与培养人才的关系,以及研究机构搞开发应注意的问题等。为此我们特将聂华桐、吴京生、潘毓刚、李天和、蒲慕明等学者在讨论会上的发言和小组讨论整理发表,以飨读者。钱致榕教授的发言因收到成稿时,本期已发排,只能在下一期刊登,特向作者致歉。