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  • 冰川消融

    冰川消融由冰的融化和蒸发引起冰川消耗的现象,它是冰川物质消耗的主要方式。太阳直接辐射和近地层大气湍流交换是引起冰川消融的主要热源,冰面性质、冰川所在高度和坡向以及天气状况对消融也有影响。消融主要发生在夏季和白天,因而,具有日、季和年的变化。其数量取决于冰川所在纬度(温度)和冰面污染程度。冰川消融的方式有冰面消融、冰内消融和冰下消融,而以冰面消融为主。研究冰川消融是分析、预测冰川进退的重要途径,是山区公路与桥梁设计的依据,是了解河流补给状况,开发利用冰川资源的基础。

    编辑摘要

    目录

    基本简介/冰川消融 编辑

    冰川活动对地表岩石和地形的破坏和建造作用的总称。包括冰蚀作用、搬运作用和沉积作用。冰川地质作用在极地、高纬度和高山寒冷地区占显著地位。

    作用方式/冰川消融 编辑

    (图)冰川消融冰川消融

    冰蚀作用

    冰川活动破坏组成冰床的岩石和地形的作用,又称刨蚀作用。冰蚀包括掘蚀和磨蚀两种作用方式,而几乎没有溶蚀作用。冰床附近的冰体因受挤压,融点降低融化成水,渗入下伏冰床的裂隙或孔隙中,水体因压力降低而冻结。随冰体和融水的反复融化和冻结,它们的体积反复收缩和膨胀,致使组成冰床的基岩或土体发生崩解。崩解的碎屑(包括原来的碎屑)又会被再冻结,并入冰川中,并随冰川迁移。以后新鲜冰床继续重复遭受上述作用,不断加深拓宽,这种作用称为掘蚀。发育于降水量充沛的海洋性气候下的温冰川(海洋性冰川)和发育于降水量小的大陆性气候下的冷冰川(大陆性冰川),掘蚀作用的强度有明显差异。前者的温度以接近融点为特点,其底部融水充沛,掘蚀作用特别强烈;后者的温度以低于融点为特点,其底部融水贫乏,掘蚀作用极弱。此外,冰川在运动途中,因自身产生的强大挤压力,所挟带的岩屑对冰床进行研磨,使基岩床面和岩屑都遭受磨损,这种作用称为磨蚀。因温冰川的掘蚀作用比冷冰川强烈,其底部挟带的岩屑较多,此外,它可沿冰床滑动,所以温冰川的磨蚀作用比冷冰川强烈。冰蚀作用可以塑造出一系列特殊地貌。在山岳冰川地区最常见的冰蚀地貌有:横剖面呈U型的冰川谷,状如围椅的冰斗,金字塔形的角峰,山脊薄如刀刃的刃脊,光滑平整并具有多组刻痕的冰溜面,以及状似伏于地面的羊背的羊背石等。

    冰川搬运作用

    (图)冰川搬运作用冰川搬运作用

    冰川在运动过程中把它携带的碎屑物转移到他处。冰川搬运的物质称为冰运物。冰川除含有大量由冰蚀作用产生的各种粒级的碎屑物外,还接收了来自两侧谷坡由冰冻风化和斜坡重力作用产生的碎屑物。温冰川中碎屑物的含量大大超过冷冰川。即使是冷冰川,碎屑物含量也可达60%。这些碎屑物主要分布在冰川的底部及其两侧,其内部和表层也有碎屑物分布。

    冰川搬运能力很大,可将粒径10~20米以上的巨大岩块搬走。粒径大于1米的岩块称为冰川漂砾。冰川的搬运作用包括载运和推运两种方式。冰川运动时,冰川内部和表面的碎屑物都会随冰川迁移,犹如传送带传送物体,这种搬运方式叫载运。载运是冰川搬运作用的主要方式。冰川载运物的移动路线是由冰川冰质点的运动轨迹决定的。由于冰床是不平整的斜面,冰川冰质点的运动轨迹随冰床形态的变化而变化。在冰床凸出部位,冰体受引张应力,上覆冰层对下伏冰层沿两者间倾斜界面向下滑动;而在床面凹陷部位,冰层受挤压应力,上覆冰层对下伏冰层沿两者间倾斜界面朝上逆冲。因此位于冰川底部的碎屑物也可以上升到冰面上。此外,冰川冰质点的运动轨迹在平面上可以作侧向散射,散射角一般为2°~10°,最大达20°~60°。推运是冰川前端以巨大的推力将冰川前端地面上岩屑向前推进,这种搬运方式只发生在冰川前端位置前进的条件下。由于冰川是固态物质,冰运物相对位置在搬运途中很少变化,因此冰川搬运作用不具按大小、比重的分选现象。

    冰川沉积作用

    包括融坠、推进和停积等 3种方式。融坠是指由于冰川表层或边缘部分消融,从其中散落的碎屑物就地进行堆积的一种沉积方式。当冰川前端位置向前推移时,它会象推土机那样把铲刮的物质堆积起来,这种沉积方式称为推进。此外,若冰川在运动途中遇到障碍物,受挤压,融点降低而融化,散布其中的碎屑物就地堆积,这种沉积方式称为停积。

    (图)冰川消融冰川消融

    由冰川直接堆积的沉积物称为冰碛,具有不显层理、碎屑大小混杂、磨圆度差等特点。冰碛常构成一系列堤形地貌。沉积在冰川两侧谷坡上的冰碛(堤)叫侧碛(堤)。组成侧碛的冰碛主要由融坠产生。有些地区谷坡不同高度上存在多道侧碛(堤),反映它们或是同一冰期不同融化阶段的产物,或是不同冰期的产物。沉积在冰舌前端的冰碛(堤)称终碛(堤),又称前碛(堤)或尾碛(堤)。它是冰川处于暂时稳定时期,冰川前端的补给量与消融量达到平衡的条件下沉积的。有些地区存在多个终碛(堤),同样反映它们可以是同一冰期,也可以是不同冰期的产物。终碛(堤)的位置和大小可以指示冰川前端曾经停滞的位置和持续的时间。侧碛(堤)末端常与某个终碛(堤)相连,则证明它们它是同一次冰川融化阶段的产物。此外,它冰川前端向前推进过程中可能形成新的终碛,即由推进堆积的产物覆盖于老的终碛之上;也可能破坏老的终碛。沉积在冰床底部的冰碛称底碛(又称下碛)。它是停积作用产生的。冰川融化后,原来分布在冰川表面和内部的冰碛物坠落到原先形成的底碛之上,全称基碛冰水沉积作用 冰川融水(冰水)产生的沉积作用。在冰川表面、底部和两侧都有冰水溪流。当冰川处于后退阶段,冰水更为发育。冰水沉积分2类:①冰川接触沉积(也称冰界沉积),指冰川区内或紧邻地区,冰水与冰川共存、紧密接触,冰水沉积物与冰碛物相互混杂、交叉重叠的一种冰水沉积。这种沉积物还经常受到冰流搅动或发生崩塌变形。冰川接触沉积物常构成丘状冰砾阜、平台状的冰阜阶地、圆坑状的锅穴、长堤状的蛇形丘等各种地貌。②冰前沉积,是冰水流出冰川以后在冰川外围的冰水沉积。包括冰水河流沉积和冰湖沉积。冰水河流沉积常形成由沙、砾石构成的扇形体,称为冰水扇。若干冰水扇联合而成波状起伏的倾斜平原,称冰水冲积平原(又叫外冲平原)。冰湖沉积包括三角洲沉积、湖滨沉积和湖底沉积。冰湖底部沉积是冰湖沉积的典型代表。它具有清晰的韵律层理,由夏季沉积的浅色粗粒(细沙、粉沙)层和冬季沉积的深色细粒(亚粘土、粘土)层互层组成,通常称纹泥或季候泥。]

    冰川好处/冰川消融 编辑

    (图)冰川区冰川区

    (1) 地球是个有水的星球,同时又有着适宜的温度,水可以在液态、气态和固态之间进行循环。固态的水主要以冰川的形式出现在地球上。而冰川与地球环境的变迁又有着密切的关系,影响着气候,也影响着生命的存在。

    (2) 地球上绝大部分的淡水,以冰的形式保存在南北两极和一些高海拔的山地上,这是地球上的固体水库。这种水库的运行受到地球气候变化的影响,同时它也反过来影响着周围的环境。而发育在中纬度地区的山地冰川又象是一座座水塔,哺育着众多的大江大河,冰川——从某种意义上来说就是江河之源。

    (3)在全球气候不断变暖的今天,人类迫切需要了解较长时间以来地球气候变化的规律。而冰川作为固体水库,它厚达数十米乃至数千米的冰层记录了长时间的气候变化。人类通过对冰芯的研究,可以精确地了解过去70万年以来地球上的气候信息。冰芯,被称做是记录气候变化的指针。

    面临状况/冰川消融 编辑

    全世界的冰川总面积大约为1500万平方公里,中国大约6万平方公里,这些冰川与人类活动关系密切,其进退变化与生活在山地周围的人类关系更加密切。

    从20世纪80年代开始,全球变暖趋势加快,冰川的融化也在加快。据观测资料显示,中国有近5万条冰川,其中的80%都在退缩,科学家预计有些小冰川退缩得越来越快,预计在十几年或者几十年内可能消失。

    小冰川一般是指面积在2平方公里以下、长度也在2公里以下的冰川。玉龙雪山的冰川就比较小,可能会在30年内消失。但有些大冰川不会消融得那么快,中国最大的冰川有40公里长。山地冰川中较大的也不可能在几十年、甚至一百年中消失。

    变化意义/冰川消融 编辑

    (图)冰川消融冰川消融

    冰川变化对海平面升降有重要影响。据国际政府间气候变化专业委员会(ipcc)最新评估报告,自末次冰期最盛期(距今约2万年)以来,全球海平面平均上升了120米,其主要原因是北美和欧亚大陆冰盖消亡和其他冰川大量消融,使陆地上的水体大量转入海洋。20世纪山地冰川和冰帽的消融使海平面平均每年止升0.2毫米~0.4毫米,而格陵兰冰盖每年使海平面上升0毫米~0.1毫米,南极冰盖则为每年-0.2毫米~0毫米(实际未使海平面上升)。右见,虽然山地冰川和冰帽冰储量很小,但因消融强烈,对海平面上升的影响大于极地冰盖。随着全球气候变暖,不仅山地冰川和冰帽的消融进一步加剧,极地冰盖的消融也日渐增强。据ipcc估计,21世纪仅山地冰川和冰帽的消融,就将使海平面上升0.01米~0.23米。值得重视的是,如果气候持续变暖,除冰川融化量增大外,冰川内部温度升高会导致冰体流动加速,甚至可使冰川解体。这种危险对西南极冰盖犹为突出,因为该冰盖底下是一些岛屿而不是连贯的陆地,这种“海上冰盖”的稳定性极差。按目前各冰川体积计算,南极冰盖若全部融化,将会使全球海平面上升约65米。那时,人类生存的陆地还能有多大呢?

    另外,冰川变化对全球地表热量平衡、大气环流和海洋洋流也有重要影响。由于冰雪对太阳辐射有强烈的反射效应,冰川面积大规模变化会引起地表辐射和热量失衡,从而导致大气环流的改变。极地冰盖大量融化产生的冷水注入海洋将使原来洋流格局发生变化,以致于改变海洋和大气的相互作用状态,进而影响全球气候。

    高山冰川强烈融化还会导致一些自然灾害的发生。例如,冰湖溃决、洪水、冰川泥石流等,在青藏高原东南部和喜马拉雅山等地区较为突出。欧洲阿尔卑斯山等地区冰川融水是重要的水电资源,冰川变化对能源供给影响巨大。

    其他影响/冰川消融 编辑

    (图)绒布冰川绒布冰川

    冰川消融带来的主要影响首先是,冰川融水,注入海洋,导致海平面升高,近期各大媒体也发布了海平面上升将导致全球3000多城市被淹没的消息;

    其次,冰川消融还会导致固体水资源的储量减少,造成水资源短缺。这方面受影响较大的是我国的干旱地区,比如新疆的南疆,那里的农业和牧业主要依靠雪山融水,塔里木河与河西走廊也主要取决于冰川补给;

    还有研究称,冰川融化会释放病毒,给人类带来毁灭性的灾难。科研人员在从极地钻取的冰芯中发现,其中含有古老的病毒,而且经过了几千万年,这些病毒居然还是活的。他们认为,极地冰川是古老病毒的最大库存地,一旦冰川全部融化,这些病毒就可能会释放出来,给人类制造一场空前的大灾难。

    另外,冰川融化对旅游业也会带来重大影响,一些以雪山冰川着称的景点有可能濒临消失。如我国的玉龙雪山冰川等维度比较低的冰川,将会首当其冲受到气候变暖的威胁。

    抑制消融/冰川消融 编辑

    (图)玉龙雪山玉龙雪山

    冰川物质平衡中的支出部分,亦即冰川物质的损耗过程。在温带冰川区,冰川物质支出以冰面融化为主;在极地冰盖与冰川以及少数温带山地大冰川末端以崩裂、蒸发等为主;还有一些温带冰川存在冰下和冰内融化。无论是冷季补给型冰川还是暖季补给型冰川,其消融都集中于夏半年。冰川融水径流包括冰川水、粒雪和冰川表面积雪融水汇入冰川末端河道形成的径流,是高寒山区河流的重要水源。

    用人工方法加速或抑制冰体消融的措施称为冰川消融的人工调节,人工加速消融的方法分物理和化学方法。物理方法是在冰雪面上撒布各种黑色细粒物质使冰雪黑化,降低反射率,加速其消融。化学方法是把能降低冰雪融点和释放热量的各种化学制剂喷撒在冰雪面上促其融化。抑制消融是采用各种方法减弱太阳辐射和减少冰川面对热量的吸收 。

    延缓问题/冰川消融 编辑

    政府间气候变化问题研究小组在一份报告中还预测,喜马拉雅山上的很多冰川在2035年以前会全部融化消失。

    据有关专家介绍,冰川的变化主要受气温和降水量影响。

    变暖会促进消融,但降水量的增加却在一定程度上造成冰川增大。

    这种影响的评估目前正在研究之中。

    冰川消融是一个长期而复杂的课题,地球的气候和环境变化本身又是波动的,科学界对冰川消融的研究仍在进行中,还无法下定论。

    主要学者/冰川消融 编辑

    研究 “冰川消融”相关问题的主要学者

    刘时银 王建 姚檀栋 胡文超 蒲健辰 谢昌卫 李栋梁 段克勤 程瑛 沈福

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