能力是不同的,海洋吸收的热量最多,陆地次之。而在两极地区,由于终年为皑皑的冰雪所覆盖,冰雪好像一面巨大的镜子,把阳光携带来的绝大部分能量都反射回了太空,结果使得两极地区温度更加低于其他地区。经过天长日久,便形成了地球上南北极的“冰天雪地”。
被冰雪覆盖的南极和北极,气候极其恶劣,因此只在北极地区有少量的爱斯基摩人居住。然而,这样的环境却成为某些耐寒动物和植物的乐园。在北极地区还有世界上面积最小的大洋——北冰洋。
北冰洋的洋面上冻结成冰的海水称为海冰。北冰洋面海冰的平均厚度为3米,冬季覆盖海洋总面积的73%,约有1000万平方千米;
夏季气温回升,海冰覆盖面便大大收缩,约占北冰洋面的53%,也就是750万~800万平方千米。
中央海冰在四季极端寒冷,已经连续存在了300万年,是“永久性”。
海冰。
在南极洲,它的陆地面积,包括附近的岛屿在内,共有1400多万平方千米,比欧洲或大洋洲的面积还要大。这里是地球上最大的“冰雪大陆”,到处都覆盖着深厚的冰雪,白茫茫的冰原覆盖着超过95%的南极洲,冰层的平均厚度有1700米,最厚的地方达4200米。整个南极大陆,冰的体积有2400多万立方千米,占全球总冰量的89%、总淡水量的70%。冰盖的体积,几乎等同于大西洋的海水容积。想象一下,如果有一天南极冰块全部溶化,那将会是一种什么情形?如果真的发生的话,全世界洋面将要上升70米,全世界大多数平原及全部的海港码头乃至滨海城市等,都将被海水淹没。
当然,这种可怕的情形出现的几率是很小的。
现在我们已经知道,南极的冰明显比北极多得多。同是地球的两极,纬度高低相同,太阳照射的时间长短和角度也一样,为什么南极会有如此多的冰雪呢?我们知道北极地区的北冰洋面积约为1310万平方千米,占去了很大的面积。水的比热容大,能够吸收并贮存较多的热量再慢慢地发散出来,所以冰比南极少,冰川的总体积只及南极的被冰雪覆盖的南极1/10,而且大部分冰积存在格陵兰岛上。而南极洲号称世界“第七大陆”,陆地储热能力不及海洋,夏季获得的有限热量,很快就辐射掉了,而且南极所环绕的海流,尽属寒流,使气候更加酷寒,所以冰多。
巨厚的冰层使南极洲的平均海拔达到2600米,而有着巨大的高原和高耸山脉的亚洲的平均海拔高度也只及它的1/3,比地球上其他六大洲的平均高度要高出大约1500米。
由于南极地势高,空气稀薄且不保暖,因而每年虽有几个月是太阳终日照射的白昼,但太阳只是在地平线上盘旋,太阳光斜射,巨大的冰原,像镜子一样,几乎将全部入射光反射出去。因而,所获的热量极少,气温并没有升高,造成终年酷寒。同是最冷月,南极平均气温为-70℃~-20℃,北极为-40℃~20℃;同是最暖月,南极平均气温也在0℃以下,而北极则在8℃以下。1967年,挪威科学考察队在南极点附近记录到-94.5℃
的气温,这是迄今地球上的最低气温记录。
由于气候酷寒,南极的降水只能是以冰霰的形式降落下来,而且终年不化。年平均降水量不过55毫米,但由于气温低,蒸发弱,逐年积累,终于形成了巨大的冰原。南极由于冰储量最多而成为地球上最大的天然冰库,从而获得“冰雪王国”。
的美称。
冰川又叫做冰河,是一种由大量冰块堆积形成的有如河川般的地理景观。在终年冰封的高山或两极地区,多年的积雪由于受到重力或冰河之间的压力的影响,沿斜坡向下滑形成冰川。受重力作用而移动的冰河称为山岳冰河或谷冰河,而受冰河之间的压力作用而移动的则称为大陆冰河或冰帽。两极地区的冰川又叫大陆冰川,覆盖范围较广,是冰河时期遗留下来的。冰川是地球上最大的淡水资源,也是地球上继海洋以后最大的天然水库。地球上的七大洲都有冰川。
地球上南极和北极极为严寒,是形成冰川的理想之地。在其他地区,只有高海拔的山上才能形成冰川。我们知道,越往高处温度越低,当海拔超过一定高度,温度就会降到0℃以下,降落的固态降水才能常年存在。冰川学家把这一海拔高度称为雪线。
格陵兰岛上的冰川是发育在一片大陆上的,所以可以称为大陆冰川。而在其他地区冰川只能发育在高山上,人们将这种冰川称为山岳冰川。在高山上,冰川的形成,除了要求有一定的海拔外,还要求高山不能太过陡峭。若是山峰太过陡峭,降落的雪就会顺坡而下,不能形成积雪。雪花一落到地上就会随着外界条件和时间的变化而变化。
经过一个消融季节,未融化的雪会变成圆球状雪,完全丧失晶体特征,这叫做粒雪。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,这叫做粒雪化。在粒雪化的过程中,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,呈颈状连接,这叫做密实化。
积雪变成粒雪后,随着时间的推移,粒雪的硬度与它们之间的紧密度不断增加,大大小小的粒雪相互挤压,紧密地团在一起,互相之间的孔隙不断缩小,最后消失。雪层的亮度和透明度逐渐减弱,一些空气也被封闭在里面,便形成了冰川冰。粒雪化和密实化过程在接近融点的温度下比较快;在负低温的情况下相对缓慢。冰川冰最初形成时呈乳白色,经过岁月累积,冰川冰变得更加密实且坚硬,气泡也逐渐减少,变成为晶莹透彻、带有蓝色的水晶的老冰川冰。
冰川冰在重力作用下,沿着山坡缓慢向下流。在流动的过程中,逐渐凝固,最后形成冰川。当粒雪密度达到0.5~0.6克/立方厘米时,粒雪化速度就会很缓慢。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,定向增长。当其密度达到0.84克/厘米3时,晶粒间失去透气性和透水性,便成为冰川冰。
冰川按照规模和形态分为大陆冰盖和山岳冰川两种。前者主要分布在南极和格陵兰岛;后者主要分格陵兰岛上的冰川布在地球的高纬和中纬山地区,类型多样,包括悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川、平顶冰川。据统计,全世界冰川面积总共达1500多万平方千米,其中南极和格陵兰的大陆冰盖就占去1465万平方千米。面积在1400万平方千米以上的南极洲,几乎全部都被一个平均接近1980米厚的冰川覆盖,其东部冰层厚度达4267米。格陵兰冰盖覆盖的面积在180万平方千米以上,最大厚度为3350米。较小的大陆冰盖常叫做冰帽或冰原。地球上有南极冰盖和格陵兰冰盖两大冰盖,占世界冰川总体积的99%,其中南极冰盖占90%,格陵兰约有83%的面积为冰川覆盖。所以,山岳冰川与大陆冰盖的规模极为悬殊。
在巨大的大陆冰盖上,辽阔无边的冰流把高山、深谷掩盖起来,只有极少数高峰在冰面上冒了一个尖,漫无边际的南极冰盖,一直是个谜,深厚的冰层将南极大陆的真面目掩盖起来。科学家们经过精心的物理勘探发现,茫茫南极冰盖下面存在很多小湖泊,并且这些湖泊里还有生命。
南极冰盖是地球表面最大的大陆冰川。最厚的冰盖位于东南极洲的澳大利亚凯西站以东510千米处。远看南极冰盖,由于积雪冻结得非常结实,看到的是一片光滑平坦的冰原。但事实上,冰盖的表面并不光滑,而是凹凸不平的。
在南极和北极地区,无论是陆地,还是岛屿上都有无边的冰盖覆盖,放眼望去幽远而深远,仿佛永远静止不动。事实上,冰雪自身的重量,使得陆地上冰盖不断向海岸方向移动,这种移动缓慢而又不可阻挡,随后便形成了冰川,其实是冰雪的河流。冰河移动速度非常缓慢,但却永不停止。
冰川运动的速度缓慢,每天平均不到几厘米,快的时候也没有数米,所以肉眼是发觉不到冰川的运动的。格陵兰的某些冰川,运动速度相对较快,但每年也不过运动1000多米而已。其他地区的冰川,南极风光如较为著名的阿尔卑斯山的冰川,年流速在80~150米。中国冰川以大陆性冰川为主,冰川上物质循环比较缓慢,使得冰川运动速度也比较低。
冰川运动速度有季节之分,夏季快而冬季慢。天山和祁连山的冰川,夏季运动速度通常要比冬季快一半。之所以出现这种差别,与冰川温度的变化有密切关系。当冰川增温时,冰的黏度迅速减小,从-20℃增高到-1℃,冰的黏度随温度的下降而下降。黏度的减小使塑性增加,所以冰川运动速度不断加快。夏天冰融水出现在冰川内部及底部,是促进冰川快速运动的另一个原因。
总体来说,冰川运动速度是非常缓慢的。然而,有的冰川却很奇怪,它们会在长时间缓慢运动或退缩之后,突然爆发式地向前推进。
南极大陆上的冰川,中部高四周低,呈盾型,所以人们称它盾型冰川。在重力作用下,每年约有1.4万亿吨的冰滑入海中,在周围的海面上形成广阔的陆缘冰(发源于大陆上的冰块),其总面积达150万平方千米。其中,罗斯陆缘冰的范围就达到了53万平方千米,比两个英国的面积还要大。陆缘冰断裂后形成很多漂浮的冰山。统计显示,南极附近海面上的冰山,约有21.8万座,相当于北冰洋冰山的5倍,其中最大的冰山长335千米、宽97千米,水面以上高度为130米,有如冰岛一般。这些冰山随风和洋流向北漂移,若是在寒冷的季节甚至能够漂到南纬40°。
北极圈内的格陵兰岛内陆上冰盖的年平均移动速度只有几米,而在沿海则可达100~200米。至于那些巨大的冰川,运动速度则大大加快了。数十亿至数百亿吨的冰雪在冰川运行的山谷或低地中静静地推挤、摩擦,它们慢慢地,但却勇往直前地向大海“流”去,最后震天漂浮的冰山祁连山的冰川动地般崩塌入海中。在风和海流的作用下,浮冰可以叠积并形成巨大的浮冰山。有的冰山长数万米,像一片白色的陆地漂浮在暗灰的海面上,相当壮观。北冰洋形成的浮冰山与来自格陵兰岛屿的冰川及冰架形成的冰山,一起随海流进入大西洋或阿拉斯加外海,有的冰山也可向南漂移到北纬40°。南北极海域由于冰山众多,成了人们到南北极地考察和探险需要闯过的第一道难关,严重威胁着人们的航海,甚至有可能造成航海悲剧。
世界上比较著名的冰川有以下几个:
1.世界上最大的冰山:“B-15A”。
“B-15A”冰山是南极地区海域中最大的冰山,也是目前世界上最大的冰山。“B-15A”长115千米,面积为2500平方千米,面积大约相当于一个卢森堡。科学家曾预测,如果“B-15A”全部融化,提供的淡水足以供英国使用60年。
目前,“B-15A”冰山正漂浮于南极麦克默多海峡之中。麦克默多海峡是位于南极洲岸外的海峡,罗斯岛以西,维多利亚以东。为罗斯海向西延伸部分。
其实,“B-15A”以前并不是世界上最大的冰山,它不过是B-
15“冰山的”大儿子“2003年11月,面积为1.1655万平方千米的”B-15冰山一分为二,随后又再次分裂。
“B-15A”继承了“B-15”绝大部分的“遗产”,也就成了世界上最大的冰山。
2005年,“B-15A”冰山从南极罗斯冰架之上分离出来,巨大的冰山一分为三。在冰山原来的位置上出现了3座新的冰山。
罗斯冰架是一个巨大的三角形冰筏,几乎塞满了南极洲海岸的一个海湾。它宽约800千米,向内陆方向深入约970千米,是最大的浮冰,其面积和法国相当。一部分海岸线是一条连续不断的悬崖线,在B-15A冰山航拍图其他地方则是有海湾和岬角。冰的厚度在185~760米之间变化。
罗斯冰架是英国船长詹姆斯·克拉克·罗斯爵士于1840年在一次定位南磁极的考察活动中发现的。他们在坚冰寻觅途中,来到外海时便碰见一座直立的、高出海面50~60米的冰崖。该冰崖挡住了他们的去路。1911年,挪威和英国两个国家的探险队竞赛最先到达南极,罗斯冰架是此举的起点。罗尔德·阿蒙森率队从鲸湾出发,而罗伯特·法尔孔·斯科特则从罗斯岛出发。冰架在罗斯岛与大陆连接,离南极约100千米远。结果阿蒙森获胜,他比斯科特先一个月到达南极。
罗斯冰架像一艘锚泊很松的筏子,正以每天1.5~3米的速度被推到海里,部分原因是由于冰川从陆地流出之故。大块的冰从冰架脱离,形成冰山后浮出。2002年5月13日,又有一座巨大的冰山发生断裂,从南极洲罗斯冰架脱落,使南极洲冰雪大陆面积缩小到了1911年所勘探出的水平。
经长期负责观测“B-15A”冰山的科学家介绍,罗斯冰架解体后已经改变了南极地区的地形地貌,随后还将对南极的气候变化产生影响。据了解,解体崩裂而形成的3座新冰山的体积仍然相当庞大,其中体型最大的一座长度达75千米。
因为现在南极地区各国的科考船只都难以顺利到达“B-15A”冰山所在的罗斯海,所以科学家们目前还不能预测出新冰山的运动趋势。
2002年,科学家们就开始对“B-15A”。
冰山在南极海域的漂移情况进行持续观测。在观测期间,“B-15A”。
冰山一度因漂移而堵塞了麦克莫多海峡,影响了对南极地区气候起重要调节作用的洋流和极地海风,从而使南极整个气候的变迁都发生了变化。除此之外,欧洲航天局环境观测卫星还曾拍摄到“B-15A”冰山与德雷加利斯基岛发生碰撞的照片。那次撞击虽然导致德雷加利斯基岛上一块5000米长的冰面碎裂,但是“B-15A”冰山本身并没有受到严重损坏。
受“B-15A”冰山影响,美国麦克莫多南极考察站的补给线受阻,运送补给的破冰船需要在冰层覆盖的洋面上多开辟60千米的水道。而南极阿德雷企鹅的捕食路线也被封罗斯冰架锁,导致幼企鹅死亡。
2.活泼好动的冰体:松岛冰川松岛冰川面积很大,冰层相当薄,并且状态不稳定,是目前全球范围内导致海平面升降的最重要因素之一。南极松岛冰川每十年都会发生一次自然冰裂,但这与全球变暖并没有什么关系。
1940年,松岛冰川发生较大的冰裂。
2001年,松岛冰川再次发生冰裂现象。有科学家曾预测,松岛冰川会再次出现大规模冰裂。
2007年,据英国科学家收集到的证据显示,松岛冰川正在变薄,并且若是继续照此速度发展下去的话,在不到600年的时间里,这一冰川将会漂浮在海面上。假如南极洲西部冰层发生融化,它所含有的水足以使全球的海平面上升约5米。
2011年10月,美国航天局的空中观测小组在松岛冰川发现了一条长约29千米、最宽处约500米、深达50~60米的巨大裂缝。这是自1940年以来,在该冰川观测到的最大规模冰裂现象。这次冰裂最终可能导致松岛冰川分离出面积约880平方千米的冰山。大致相当于半个北京城或一个纽约市区或柏林市大小。
尽管南极与人类的栖息地相距甚远,但它维持着人类生命的平衡。海平面的升高是由于地面上冰的融化。升高的海平面对海岸的侵蚀加剧,潮水泛滥不止。近年来,海平面升高的最大因素之一就是南极的松岛冰川,它每年退缩100米,对全球海平面上升的影响占全部的7‰。那么,为什么松岛冰川融化得这么快呢?
松岛冰川从南极的哈德逊山脉流出浮在海面上。科学家认为冰川退缩是因为冰川下的海水温度变高,增加了基层的融化。这种观点的证美国南极考察站松岛冰川据是美国地球资源探测卫星在2001年1月13日拍摄的一张卫星图片。
从图上可以看到,海冰和漂浮着的冰川紧靠着,只有在冰川前边的三处地方例外,这种没有冰的区域称作冰穴。每当海冰出现时,冰穴惯常在这三个地方发生,这是因为冰穴最可能出现在暖流上升向海面的地方。
海水在南极的部分可分为三层,最深的一层冷而稠,最上面的一层也很冷,而在600~1200米深的中间层却相对温暖一些。在这个地方的大陆架约600米深,当从外面来的暖流碰上大陆架,就会沿大陆架向上升到冰川下面。这些冰穴证明,有三处暖流从冰川下的凹陷处升上来导致海冰融化了。有可能暖流一向在这几个地方冒出,但在没有海冰的年份里,并不能看到冰穴,因此不能仅从图片上确认这一点。
据科学家的猜测,导致松岛冰川快速融化的原因是暖流,但是他们无法解释究竟暖流是如何在冰川下的凹陷处活动的或者说融化是怎样发生的。回答这些问题的关键是,科学家需要了解冰川下的凹陷是什么形状以及水在其中是如何运动的。
为了解决这些问题,科学家们进行了大量的实地考察工作,最终找到了答案。原来,在松岛冰川舌下有一条很深的隧道,暖流正是通过它涌出来的。
科学家分析指出,受地球引力影响,部分南极冰层沿哈得孙山脉向西逐渐沉入阿蒙森海。滑入海平面以下的冰层,随后被海底陆基阻挡,而地球引力造成的持续推力必然会导致冰层出现裂缝,并导致冰山分离。