南極冰蓋

南極冰蓋

南極冰蓋是地球表面最大的大陸冰川,蘊涵有全球70%的淡水資源。這裡的許多冰川厚度超過4000米,平均厚度約為2450米。最厚的冰蓋位於東南極洲的澳大利亞凱西站以東510千米處。遠看南極冰蓋,由於積雪凍結得非常結實,看到的是一片光滑平坦的冰原。但事實上,冰蓋的表面並不光滑。由於冰川是運動的,在冰川的運動中形成了許多分離的小冰川,並攜帶走了大批由碎石岩塊和冰融水混合而成的冰漬石,流動時,就像一把把銳利的銼刀刻蝕著地面,使地面形成了許多盆地和溝槽。

簡介

南極冰蓋 南極冰蓋

南極大陸上覆蓋著巨厚的冰蓋,直徑約4500千米,面積約1398萬平方千米,約占南極大陸面積的98%。南極冰蓋平均厚度為2000~2500米,最厚的地方4800為米。冰蓋的總體積約2450萬立方千米,占世界陸地冰量的90%,淡水總量的70%。如果南極冰蓋全部融化,全球洋面將升高60米,地球上的陸地面積將因此而縮小2000萬平方千米。這將會給世界上人口相對稠密的低海拔地區造成巨大災難。

南極冰蓋自形成以來就一直是全球環境體系最重要的組成部分,其擴展和消融的動態演化過程不僅是南極大陸最重要的地質過程,而且也是全球氣候和環境變化最直接的反映和體現。

歷史

南極冰蓋始於漸新世末,至少在距今500萬年前就達到目前規模。學術界普遍認為,南極冰蓋自形成以後從未完全消失過。但新的研究結果表明,過去100萬年期間,南極冰蓋的體積變化量約為10%左右。科學家發現,西南極冰蓋歷史上可能發生過大規模變動,這種變動會造成全球海平面上升達17米。

記載表明,從南極大陸冰蓋獲取的冰岩芯樣品已超過2000米,獲得了15萬年以前的古氣候和古環境資料。到2008年為止,南極冰蓋2/3的區域已有間距50公里~100公里的厚度資料,剩餘約1/3區域厚度資料缺乏。

界面

在南極冰蓋上的積雪層中,包含著兩個重要的界面,其一是表面與大氣相接所形成的雪——氣界面;其二是深部與成冰相接所形成的雪——冰界面。在這裡,大氣、雪、冰之間廣泛地進行著的物質與能量的轉換,而這種轉換,就是通過這些界面來實現的。

特點

南極冰蓋 阿德利企鵝南極冰蓋 阿德利企鵝

南極冰蓋是由終年不化的降雪逐漸堆積而成的,屬於極地大陸冰川類型,它的主要特點是溫度低,雪的積累量和消融量都比較小,而且從新的積雪轉換成凍的過程非常緩慢,因此冰蓋相對比較穩定。其下層的積雪在上層積雪的重力作用下,被壓實排氣後發生重結晶作用,從而形成了堅硬的冰。南極冰蓋的冰和其他淡水冰最大的區別是它們未經過融溶,還含有大量的氣體,因此,它保存著完整的層狀結構。

由於冰蓋具有流動性,所以,儘管南極冰蓋持續不斷的接受者降雪的沉積,而冰蓋規模卻並沒有無限制地增加。南極的冰蓋在重力作用下,還會發生塑性變形,並且不斷地向沿岸低海拔低地方流動。此外,冰蓋底部由於基底溫度的作用,以及高壓下凍的熔點降低,使得冰蓋底部的冰發生融化,形成一個潤滑層,由此促進冰蓋底部的流動。而且,冰蓋表面的傾斜度和冰體的厚度也在很大程度上影響著冰蓋表面的運動速度。據觀測資料表明,南極的冰蓋正在以每年幾米甚至幾百米的速度向低海拔的方向流動。

像其他大陸一樣,南極大陸的總體地形也是由內陸中央向沿海降低的。南極冰蓋在重力的作用下始終處於不斷運動的狀態,並且,由內陸中央緩慢地向沿海方向移動,在海灣地帶突入海洋,形成冰架。當冰架上的冰繼續向深海方向流動時,就會發生崩解作用,然後形成一座座冰山飄向大海,直至融化。

南極冰蓋並不像我們想像的那樣全部是冰,南極的冰蓋只在沿岸冰川如海的地方和內陸某些出現裸露岩石的部位才能見到成冰。南極冰蓋的上面,覆蓋著近百米厚的積雪層,其表面仍然在不斷地接受降雪的沉積,下層的積雪在重力的壓迫下不斷地轉化成冰。而且,這種雪轉化成凍的作用現在仍然在持續不斷地進行著。

研究價值

大氣中的水蒸氣凝結成雲,然後通過降雪的沉積來到冰蓋表面。降雪中的化學成分及固體顆粒能夠反映出大氣循環的特點,而水中氧同位素的組成,可以反映當時的氣溫情況。因此,如果南極上空的水汽降落在冰蓋表面,而在其沉積作用過程中並沒有發生變化,那么,不同年份和季節的積雪層內就能夠保存住當時的大氣環流特徵與氣溫記錄。在冰蓋積雪層轉變成凍的過程中,雖然也經歷了許多複雜的過程,但它或多或少地保存著原始的雪在沉降過程中的許多特點。由此可以看到,全球氣候與環境變化的記錄在南極冰蓋的冰層中得以完整地保存下來了。科學家也這正是依據這一點,以南極冰蓋中的冰層為研究對象,來研究地球氣候的歷史的。

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