网络前端需要学什么&一、关于冰川和冰川学的基本知
识
1.什么是冰川
冰川是一种由多年降雪不断积累变质形成的,具有一定形状和运动着的,较长时期存在于地球寒冷地区的天然冰体。它不同于一般天然或人工冻结的冰。河水结冰,不属于冰川的范畴。但河冰与积雪,同属于广义的冰川学研究领域。
冰川有4个特点:(1)冰川的发育与
存在有长期性。冰川是一种在若干年内较
长时期存在的冰雪体。它的形成和积累,
需要数十年,数百年,甚至更长的时间。
它不会因气候的波动而消亡。(2)冰川有
运动性。这一点是冰川区别于其他任何自
然冰体的最显著的特点。冰川的运动,是
由于冰川冰的粘塑性决定的。任何不能运
动的,或被搬动的冰的堆积体,都不属于冰川范畴。(3)冰川是大气降落的积雪,经过一系列的物理过程演变而成的。冰川冰是一种特殊的变质冰。冰川的这个特点,使许多普通积雪和冰体不能列入冰川之列。例如多年冻土地区的地下冰也可以长期存在,但因为它不是积雪变成的,就不能称为冰川冰。地球南北两极的海面上,飘浮着许多冰块,其中一部分是海水冻结形成的,它们在结构和成分上
与冰川冰有很大的不同,也不能称作冰川的一部分。一部分冰山是由流入海中的冰川分裂飘浮在海面所成。(4)冰川是在大陆上形成,具有一定形态和一定规模的冰体。它的形态因地域不同而异,有呈带状的,
如山谷冰川,有呈片状或不规则的圆形的,如冰帽或平顶冰川。冰川的冰体必须有一定的厚度和相当的规模。冰川规模的悬殊性很大,国际上通常把面积至少超过0.1平方公里的冰川才列入统计对象。
冰川是自然界中具有很强的生命力的物体。它在一定的条件下形成,在一定的自然环境中发展、运动、变化。同时,它也给自然环境以深刻的影响。
2.冰川是怎样形成的
冰川的形成和发育,与气候因素有密切关系。冰川是在一系列外部条件和内部因素的作用下,经过长时间的过程才形成的。外部条件有三:较低的气温、丰富的固体降水、一定的地形与地势;内部因素有二:雪的变质(粒雪化)、成冰过程。
较低的气温气温低能使冰雪的消融量减少或停止,又能使固体降水量在总降水量中所占的比例增大。雪线是大气固体降水量的年收入和年支出相平衡的界线。雪线附近的年平均气温越低,则为冰川发育提供的冷储备就越充足。因此,雪线附近气温低,是冰川形成和发育最重要的条件。
丰富的固体降水形成冰川的物质基础,是一定数量的固体降水,其中包括雪、雾、雹等。没有足够的固体降水作“原料”,就等于“无米之炊”,根本谈不上形成冰川,即使有极低的气温,也无济于事。高山区的降水量,一般随海拔的升高而增加,而且在总降水量中固体降水量的比例也相应增大。这样,在海拔较高的雪线以上的粒雪线中,丰富的固体降水量就为冰川的形成和发育提供必要的物质条件。固体降水量的丰富程度,对形成冰川规模的大小,具有相应的决定性作用。
一定的地形与地势地形条件,是冰川形成和发育的条件之一,但不是决定性的条件。例如南北极区陆地不高,接近海平面,但由于长年低温和固体降水量的积累,也可以形成冰川。不过,在大多数地方,特别是对于山岳冰川来说,地形与地势,仍是影响冰川的形成、发育、形态、规模和性质的重要条件。如果山地的海拔较低,低于雪线,就不能形成冰川。如果山地的海拔高出雪线以上,但山势过会陡峻,冰雪无法停积,也不能产生冰川。必须地形和地势两个条件都具备,即山地海拔高出雪线以上,山上又有
足够使冰雪停积的场地,才能形成冰川。冰川的形态如何,则取决于雪线以上的山地形状和山势。如果雪线以上的山地为一平缓的山顶面,则可能形成平顶冰川或冰帽,如果山脊高出雪线300至500米,则可能形成冰斗冰川或悬冰川,如果山脊高出雪线千米以上,则可能形成大型山谷冰川。此外,山地或谷地的走向一坡向,也会影响冰川的形成和它们的形态。
雪的变质(粒雪化)新降的呈六角形的雪花,是一种极不稳定的固体降水形态。雪花一旦降落地面,随着时间和外界条件的变化,雪花的晶体的形态和大小也逐渐改变。经过等温变质作用、温度梯度变质作用、消融冻结变质作用,雪晶变成了完全丧失晶体特征的圆球状雪粒。这就是形成冰川的基本“原料”,称为粒雪。这个过程称为粒雪化。粒雪化的过程需要相当长的时间才能完成。它是冰川形成的前奏,此后就进入冰川的成冰过程。
成冰过程从粒雪变成冰川冰的过程,就是成冰过程。积雪变成粒雪后,随着时间的进程,粒雪的硬度和它们之间的紧密度也不断增加,大大小小的粒雪互相挤压,紧密地镶嵌在一起,其间的孔隙逐渐减小,以致消失,雪层的亮度和透光度逐渐减弱,于是冰川冰就形成了。一些空气被封闭在冰层中,形成许多微小的气泡。因此,最初形成的冰川冰呈乳白。再经过漫长的岁月,“新”冰川冰变得更致密坚硬,气泡逐渐减少,就慢慢变成了晶莹透彻,像水晶一样的“老”冰川冰。
粒雪的成冰过程,有两种大同小异的方式,一种是没有冰雪融水参与的冷型变质成冰过程;另一种是有冰雪融水参与的暖型(或称湿型)变质成冰过程。成冰过程的时间长短不一。这与温度条件和粒雪层的厚薄有关。一般需要20年至30年。山岳冰川一般从源头粒雪往下降至冰舌末端,高差往往达几百米至几千米。因此,冰川各地区的成冰过程各不相同,在冰川上相应的地形成明显的垂直分带性。
3.冰川的基本特征
(1)冰川的积累、消融、物质平衡
冰川的积累、消融、物质平衡,对冰川的形成、运动、温度、进退,以及冰川的水
文和雪线位置等,影响重大。可以说,冰川的积累、消融、物质平衡是冰川的生命。
什么是冰川的积累?各种相态的降水在冰川上的堆积,即冰川上的冰雪等物质的收入部分,称为冰川的积累。大气的固体降水是冰川积累的主要来源。此外,由于高山上的雪崩、冰崩、风吹雪等现象而降落到冰川上的冰雪,也属于冰川积累的重要来源。
冰川的消融,是指冰川上的雪、粒雪、冰川冰等,由于温度上升而融化、蒸发所造成的冰川物质的支出过程。例如冰川融水流出冰川体外等。
冰川消融,可分为冰下消融、冰间消融和冰面消融三种。其中以冰面消融为主要形式。冰川的冰面消融,往往可以形成许多特殊的消融形态。例如,由于阳光照射的角度和时间不同而产生的差别消融,往往在一些大冰川上形成大范围的冰塔、冰丘、冰林、冰峰窝等景象,其中以冰塔林最奇特,是冰川的一大景观。我在野外考察时,曾在喜马拉雅山区多次见过美丽奇异的冰塔林。在宽广的冰川冰面上,千姿百态的冰塔,一座接着一座,有的高达几十米,它们仿佛是用汉白玉和水晶雕塑出来的,有的洁净如洗,透明碧纯,光泽闪耀,彩影变幻;有的如乳似胶,奇丽神秘。冰塔之间还错落着明镜般的冰湖,贯穿着曲折的冰河和幽深的冰洞。走进冰塔林真像走进了水晶宫一样。叹为观止。
不同类型冰川的消融期,各不相同。大陆型冰川的消融期较短,每年只有暖季的3至5个月,海洋型冰川的消融期长,每年可达10个月。
冰川的物质平衡,是指冰川上各种相态降水的收入和各种消融的支出之间的数量关系。如果在一个较长的时间内,支出大于收入,“入不敷出”就要导致冰川退缩,冰川的冰层变薄。反之,则冰川前进,冰层变厚。
(2)冰川的运动
作为区别于其他冰体主要特征之一的冰川的运动,把冰川积累区的冰雪,输送到消融区,而消融区的消耗,又通过冰川运动获得补给,使冰川保持生命力。
冰川为什么能运动呢?这是因为冰川冰是水的固体形态,但不是刚体,也不是完全的塑性体,而是一种粘塑性体。由于重力作用,冰川冰发生粘塑性变形,或称蠕变,于是冰川就慢慢地向下流动。这是冰川产生运动的原因之一。还有一种方式是冰川的冰体
在重力作用下产生的滑动。这种滑动又包括冰层滑动和基层滑动两种。冰层滑动产生于冰川各冰层之间,基层滑动则产生于冰川底冰和山体岩床之间。岩床缓慢地向下运动,如果冰川的底冰与岩床冻结在一起,则冰川冰面的运动速度超过底冰,将使冰川产生差别运动。
影响冰川运动的重要因素有三:山体岩床的坡度、冰川的温度、冰川的厚度。具有一定厚度的冰川在重力作用下,山体岩床的坡度越大,冰川的运动速度也就相应增加。如果岩床的坡度相同,则大冰川的运动速度比小冰川快得多。在一般情况下,如果冰川的厚度从中间某处向末端逐渐变薄,则冰川的运动速度也从源头向末端逐渐变慢,如果冰流速度迅速衰退,则在末端甚至可以形成不流动的冰,称为“死冰”。至于冰川温度的高低影响冰川运动的快慢,这个道理是不言自明的。
冰川在整个运动过程中,它的各个地段的运动速度也是不一样的。在冰川的纵剖面
上,冰川运动速度最快的部分在雪
线附近;在冰川的横剖面上,冰川
运动最快的地方在冰川的中心线
附近,从中心线向左右两侧速度相
对地逐渐变慢(图2);在冰川的垂
直剖面上,冰川运动最快的地方在
冰川上层,随着冰川深度的增加,
它的流速也逐渐变慢。
冰川的运动速度,还随着每年
的暖季与冷季,每天的白昼与黑夜
而改变。冰川运动速度的年际变
化,则主要与冰川的积累、消融的
数量和速率、气候波动等因素有
关。大陆型冰川的运动速度,明显
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