冰川與環(huán)境(秦大河)1(編輯修改稿)
2024-10-25 07:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 球上最大的潛在的淡水資源，占全球總淡水量的77%，相當(dāng)于71m的世界海平面變化。我國的冰川冰儲量約為5590km3，占亞洲冰川總量的一半多。在西北內(nèi)陸流域，冰川融水量約占河川徑流量的1/4，是一些綠洲農(nóng)業(yè)賴以生存和發(fā)展的生命線。,冰雪災(zāi)害妨礙交通、旅游的發(fā)展，危害工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 如雪災(zāi)、道路風(fēng)吹雪、雪崩災(zāi)害以及冰湖潰決洪水、冰川泥石流等嚴重影響我國西部地區(qū)的農(nóng)、牧業(yè)生產(chǎn)和交通、通訊的安全。冰凌和海冰、冰山等對航運、海上采油等造成危害。（泰坦尼克號郵輪的沉沒等）,1.3. 冰凍圈研究的意義,第二章 現(xiàn)代冰川的形成和分類,2.1 冰川的形成 2.2 現(xiàn)代冰川的分類 2.3 現(xiàn)代冰川的分布特征 2.4 冰川學(xué)在全球變化研究中的作用,2.1 冰川的形成,冰川是分布在陸地表面能夠長期存在并具有運動特性的自然冰體，它是大氣中各種形式的降水在特定地形單元內(nèi)經(jīng)沉降、壓實、變質(zhì)等過程轉(zhuǎn)化成的具有運動特性的自然冰體。 冰川是在一系列外部條件和內(nèi)部因素長時間作用過程下形成的。其中外部條件主要包括：較低的氣溫、豐富的降水和一定的地形和地勢；內(nèi)部因素包括：粒雪化過程和成冰過程。,2.1 冰川的形成,2.1.1 外部條件,1.較低的氣溫：使冰雪消融量減少以至停止 2.豐富的降水：冰川形成和發(fā)育所必須的物質(zhì)基礎(chǔ) 3.一定的地形和地勢：對于極地地區(qū)來說，由于常年低溫和固體降水量積累，這一條件要求不高；但對于山地冰川來說，地形和地勢仍然是影響冰川的形成、發(fā)育、形態(tài)、規(guī)模和性質(zhì)的重要條件。,2.1 冰川的形成,2.1.2 內(nèi)部因素,1.粒雪化過程 新降的雪呈現(xiàn)為多種形態(tài)，是一種極不穩(wěn)定的固體降水形態(tài)。隨著時間和外界條件的變化，雪花的晶體形態(tài)和大小也逐漸改變，成為球狀的晶粒，稱為粒雪。這一轉(zhuǎn)化過程稱為粒雪化過程。 粒雪化過程還可以進一步細分為以下3種變質(zhì)作用： 融化凍結(jié)變質(zhì)作用； 凝華再結(jié)晶作用； 積雪沉陷作用.,2. 成冰過程 即粒雪變成冰川冰的過程。根據(jù)溫度狀況和融水參與的程度，成冰作用基本分為以下兩種： 重結(jié)晶成冰作用 即冷而干的粒雪依靠不斷增加的雪層重力而緩慢壓實成冰的。壓力增大使粒雪晶粒之間產(chǎn)生位移和變形，宏觀上表現(xiàn)為雪粒雪層的沉陷。在此過程中晶粒間的接觸點變粗，形成的聯(lián)接鍵使系統(tǒng)的總表面積減少，稱為燒結(jié)。隨著壓力的增大，密度增加，孔隙減少，分子擴散和晶粒內(nèi)部變形占主導(dǎo)地位，其進一步發(fā)展可使孔隙完全封閉而形成冰川冰。,2.1 冰川的形成,2.1.2 內(nèi)部因素,2. 成冰過程 滲浸凍結(jié)成冰作用 當(dāng)氣溫達到或超過0176。C時，冰雪發(fā)生消融，融水向下滲浸，融水釋放的熱量部分融化了粒雪，溫度降低凍結(jié)成冰，成為滲浸凍結(jié)冰，這個過程叫做滲浸凍結(jié)成冰過程。根據(jù)溫度的高低和融水量的大?。礋崃l件的強弱），它可以再細分為冷滲浸重結(jié)晶、滲浸凍結(jié)、暖滲浸重結(jié)晶等不同的成冰過程。 滲浸凍結(jié)成冰作用的雪層剖面內(nèi)有冰層、冰片、冰透鏡體等特征結(jié)構(gòu)體，成為識別不同成冰過程形成的冰川冰的標志。,2.1 冰川的形成,2.1.2 內(nèi)部因素,2.1 冰川的形成,2.1.3 密實化過程,雪轉(zhuǎn)變成冰的每一個過程都伴隨著密度的增大，我們稱為密實化過程，它是雪向冰轉(zhuǎn)化過程主要特征之一的形象表述。,2.1 冰川的形成,2.1.3 密實化過程,密實化過程可以用密度隨深度變化曲線圖加以說明。 右圖中賽特2站位于格陵蘭的干雪線附近，可以代表重結(jié)晶成冰作用的密實化過程；另一地點是位于育空地區(qū)的一條溫性冰川的濕雪帶內(nèi)，可以代表滲浸凍結(jié)成冰作用中的密實化過程。,（椐Paterson,1994）,從圖中可以看出：濕雪帶內(nèi)密實化速度要比干雪帶內(nèi)的快很多，粒雪變成冰（密度830kg/m3）的深度，在上斯沃德冰川約為13m，但在賽特2站則達66m。如果考慮積累率的影響，雪變成冰的時間在上斯沃德冰川為35年，但在賽特2站則需要100年以上。 賽特2站的密度隨深度迅速增大，當(dāng)?shù)竭_550 kg/m3左右以后，變化有所減緩；在達到 830kg/m3以后又進一步減緩。研究表明， 550kg/m3為機械壓密階段轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃魏驮俳Y(jié)晶階段的臨界密度，通常稱為第一臨界密度； 830kg/m3為雪層內(nèi)空隙封閉為氣泡的臨界密度，稱為第二臨界密度。若壓力繼續(xù)增大，隨著冰內(nèi)氣泡不斷被壓縮，密度可一直增大到917kg/m3，即純冰密度。 這時，原來氣泡中的氣體被壓縮到晶格邊界上且以液態(tài)存在，成為極為珍貴的古大氣成分的“化石”。若壓力減小，氣泡又可重新恢復(fù)，從冰芯中收集氣泡中的氣體為全球變化研究做出了重要貢獻。,南極冰蓋雪層剖面示例,2.1 冰川的形成,2.1.4 冰川成冰作用帶譜,現(xiàn)代冰川自上游源頭到冰川末端冰舌，跨躍數(shù)百米乃至數(shù)千米的高度范圍，其水熱條件必然發(fā)生變化，因此在不同高度上冰川表面的成冰過程必然不同，即冰川表面的成冰作用按高度呈帶譜狀分布。 典型的大陸型冰川自冰川末端到冰川頂部可以劃分出消融帶、附加冰帶、濕雪帶、滲浸帶和干雪帶。,冰川成冰帶分布圖，（椐Paterson,1994）,1.消融帶，是指平衡線以下至冰川末端之間的冰體。位于冰川下游，氣溫高，消融強烈。暖季冰面無積雪，為冰川消耗最嚴重的區(qū)域，冷季表層可形成季節(jié)性附加冰。 2.附加冰帶，冰的形成主要靠滲浸一凍結(jié)成冰作用，是大陸型冰川占優(yōu)勢的成冰作用帶。下界位于平衡線附近，
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