[拼音]:bingchuan
[外文]:glacier
地表上长期存在并能自行运动的天然冰体。由大气固体降水经多年积累而成,是地表重要的淡水资源。“冰川”一词来自拉丁文 glacies(意为冰)。《世界冰川目录资料编辑指南》把冰川面积超过 0.1平方公里者作为统计对象。以平衡线(又称雪线)为界把冰川分为两部分,上部为粒雪盆(又称积累区),下部为冰舌区(又称消融区),它们构成一个完整的冰川系统。
认识史我国很早就有冰雪现象的记述。唐朝玄奘师徒把天山木札尔特冰川描写为“冰雪所聚,积而为凌,春夏不解……”。但是现代冰川的研究始于欧洲阿尔卑斯山。19世纪30、40年代J.L.R.阿加西建立世界上第一个冰川研究站,系统研究了阿尔卑斯山的冰川,为冰川学的建立奠定了基础。1911年J.P.科赫和A.L.韦格纳开创了对大陆冰盖的研究。20世纪50年代以来几次大规模的国际合作计划,70年代以来氧通位素、雷达测量、卫星遥感和遥测技术的应用,都有效地促进了对冰川的认识和研究。
分布冰川自两极到赤道带的高山都有分布,总面积约达16227500平方公里(表1),即覆盖了地球陆地面积的11%,约占地球上淡水总量的69%。现代冰川面积的97%、冰量的99%为南极大陆和格陵兰两大冰盖所占有,特别是南极大陆冰盖面积达到1398万平方公里(包括冰架),较大冰厚度超过4000米,冰从冰盖中央向四周流动,之后流到海洋中崩解。极地以外不同纬度的山地,其高度在当地雪线以上者,发育晒岳冰川。其中,世界中、低纬山岳冰川以亚洲中部山地最发达,特别是喀喇昆仑山系有37%的山地面积为冰川覆盖,长度超过50公里的有6条。我国境内的冰川主要集中于喜马拉雅山、昆仑山、喀喇昆仑山、念青唐古拉山、横断山、祁连山、天山和阿尔泰山等山区,据1987年统计,冰川面积约为58700平方公里(表2),占亚洲冰川面积的一半以上。欧洲阿阐卑斯山的冰川面积不算多,但在山岳冰川研究发展史中占有重要地位。
形成冰川是由多年积累起来的大气固体降水在重力作用下,经过一系列变质成冰过程形成的,主要经历粒雪化和冰川冰两个阶段。它不同于冬季河湖冻结的水冻冰,构成冰川的主要物质是冰川冰。
粒雪化新降的雪花形态万千,但基本上是六角状雪片和柱状雪晶。其直径一般为0.5~2.0毫米,在缓降过程中如能互相粘合而成鹅毛大雪,直径可达5毫米。新雪密度一般仅0.01~0.1g/cm3,较大可达0.3g/cm3,孔隙度则达67~99%。新雪降落到地面后,经过一个消融季节未融化的雪叫粒雪。新雪的水分子从雪片的尖端和边缘向凹处迁移,使晶体变圆的过程叫粒雪化。在这个过程中,雪逐步密实,经融化、再冻结、碰撞、压实,使晶体合并,数量减少而体积增大,冰晶间的孔隙减少,发展成颈状连接,称为密实化。粒雪化和密实化过程在接近融点的温度下,进行很快;在负低温下,进行缓慢。
冰川冰当粒雪密度达到0.5~0.6g/cm3时,粒雪化过程变得缓慢。在自重的作用下,粒雪进一步密实或由融水渗浸再冻结,晶粒改变其大小和形态,出现定向增长。当其密度达到0.84g/cm3时,晶粒间失去透气性和透水性,便成为冰川冰。粒雪转化成冰川冰的时间从数年至数千年。冰川冰含气泡较多时,呈乳白色,称为粒雪冰。粒雪冰进一步受压,气泡亦被压缩,就出现浅蓝色的冰川冰。冰川冰是大而形态不规则的多晶 体。山岳冰川冰的密度很少超过0.9g/cm3,极地冰盖深处的冰密度接近纯冰(0.917g/cm3),冰晶内部是非常纯净的。在冰川运动过程中,冰晶粒径可增大到100cm以上。冰晶有层状构造,可以像一叠卡片那样错动变形,晶体变形速度与温度高低有密切关系,这对于冰的力学、热学和电学性质都很重要。
类型按照冰川的规模和形态,冰川分为大陆冰盖(简称冰盖)和山岳冰川(又称山地冰川或高山冰川)。大陆冰盖全球只有两个,即南极冰盖和格陵兰冰盖,它们形态单一,但却占全球冰川总体积的99%。山岳冰川主要分布在地球的高纬和中纬山地区,低纬高山区数量较少。其类型多样,主要有以下几种(见图):
(1)悬冰川。高悬在山脊或山坡上的一种小型冰川,无明显的粒雪盆或冰舌区,是山岳冰川中数量最多而体积小的冰川。
(2)冰斗冰川。发育在沟脑或山脊侧旁的围椅状粒雪盆中的小型冰川,底部下凹,后壁陡峻,没有或仅有很短的冰舌。(见彩图)③山谷冰川。山岳冰川中发育最成熟的冰川,又称谷冰川。以雪线为界,有从粒雪盆流出或山坡雪崩补给形成的长大冰舌。长数公里至数十公里,基本上反映了山岳冰川的全部特征,是山岳冰川研究的主要对象。世界上最长的山谷冰川是阿拉斯加的哈伯德冰川,长150公里。完全在我国境内的最长的谷冰川是喀喇昆仑山北坡的音苏盖提冰川,长42.0公里。山谷冰川按照冰流条数分为单式山谷冰川、复式山谷冰川;按形态分为树枝状山谷冰川、网状山谷冰川、溢出山谷冰川、宽尾山谷冰川和山麓冰川等。
(4)平顶冰川。发育在雪线以上具有平坦山顶面上的冰川,形如薄饼,冰面平整洁净,缺少表碛,边缘时有小冰舌。如果冰川规模很大,以致覆盖整个山顶或山区的大部分,则为冰帽。前者如我国新疆西南部的慕士塔格山冰帽,后者如我国南极长城站所在乔治王岛上的冰帽。(见彩图)
还有一些介于上述类型之间的过渡形态的山岳冰川,如冰斗-悬冰川、冰斗-山谷冰川等。如果陡峻山崖上部冰雪悬空崩落到谷底再堆积可形成再生冰川,这种特殊形态的冰川末端往往比常态冰川的位置低。在某些火山口内也可以形成火山口冰川。
按照冰川的物理性质(如温度状况等)分为:
(1)极地冰川,整个冰层全年温度均低于融点;
(2)亚极地冰川,表面可以在夏季融化外,冰层大部分低于融点;
(3)温冰川,除表层冬季冻结外,整个冰层处于压力融点。极地冰川和亚极地冰川又合称冷冰川,多分布南极和格陵兰。温冰川主要发育在欧洲的阿尔卑斯山、斯堪的纳维亚半岛、冰岛,阿拉斯加(见彩图)和新西兰等降水丰富的海洋性气候地区。
在我国,通常按冰川发育区的气候条件分为:
(1)海洋性(型)冰川,主要分布在降水丰富、气温较暖的山区,性质属温冰川,冰温处于压力融点, 东南部山地是我国最主要的海洋性(型)冰川区。
(2)大陆性(型)冰川,发育在降水少的大陆性气候条件下,夏季凉爽而有强烈的辐射,冰川上层温度恒为负温,而下层可能是负温,也可能达到压力融点。分布较广泛,从喜马拉雅山(东段除外)北坡至阿尔泰山广大地区。
(3)复合性(型)冰川,兼有多种温度类型,如上段冰层是处于负温的冷冰川,而下段可能转为处于压力融点的温冰川。喀喇昆仑山、天山等若干长达数十公里,从源头到末端高差三、四千米以上的大冰川多属于复合性冰川。
冰川作用除了冰体内部的力学、热学相互作用外,冰川作用还表现在它对地表的塑造过程,即冰川的侵蚀、搬运与堆积作用。(见冰川地质作用)
与自然环境和人类活动的关系(1)冰川作为地球水圈的一部分参予了全球性的水分循环,对全球的气候也有影响。两极冰盖的存在使极地成为地球上两个主要的冷源,在其上空形成了极地气团,冰盖的扩展或退缩都影响着极地气团的强弱和大气环流的形势。南极大陆冰盖的降水补给较少,估计整个南极大陆每年可积累2200立方公里的冰量,南极冰盖每年崩解入海成为冰山或浮冰块,冰量达1200~2200立方公里。显然,冰盖的扩大或缩小,影响参予全球水分循环水量的大小,改变着水量平衡要素之间的关系。降落到山岳冰川区的降水补给了冰川,一部分被蒸发,另一部分汇集冰雪融水形成径流注入江河。冰川的存在又使高山区成为一个局部的湿冷源,在气流交换过程中形成云和局部降水,促进了地方性水分小循环作用。
(2)冰川是重要的淡水资源。在中、低纬度干旱区,冰川为高山淡水固体水库。冰雪融水不仅对山区河川径流起多年调节作用,而且更是戈壁荒漠绿洲农田灌溉的重要水源,特别是在枯水年份就更为重要。随着人类工农业和能源的不断扩展,对淡水资源的需要更多,有的国家设想运移漂浮于海洋中的冰山作为开发淡水资源的一种途径。
(3)有的国家在阿尔卑斯山区冰舌末端修筑大坝,拦蓄冰雪融水进行发电。高山冰川区还以其风景秀丽吸引旅游者,成为高山旅游区。(见彩图)
山岳冰川也往往给人类带来危害。如冰湖溃决,形成冰川爆发洪水,在喀喇昆仑山北坡的叶尔羌河上游这种突发性洪水的洪峰流量可达5000~6000立方米/秒。在强烈消融季节也常发生冰川泥石流,特别在暴雨和强消融时期叠加在一起时,其爆发频率较高,规模亦大。这些灾害破坏交通、冲毁村庄、淹没农田、阻塞江河,给下游人民的经济活动和生命财产造成很大损失。
参考文章
冰川学Glaciology地球科学
冰川Glacier地球科学
冰川搬运的岩块GlaciallyTransportedFragment地球科学
我国的冰川(glaciersin China)我国地理
冰川源头裂隙Bergschrund地球科学
冰川地球科学
第四纪冰川对欧洲地形的影响如何?地理学
冰川擦痕GlacialStriation地球科学
第四纪冰川对北美洲地形有什么影响?地理学
冰川作用Glaciation地球科学
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