[科普中國(guó)]-冰架

簡(jiǎn)介

冰架與海岸連在一起相當(dāng)厚的漂浮或擱淺的大冰原。其厚度從岸邊向冰前沿方向逐漸減小，高出海面2—50米或更高。前蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)為，其根部厚度為200—1 300米，前沿處厚度為50—400米。通常，冰架的水平范圍很大，其表面平滑或略有起伏。其為陸地冰川向海的延伸，并通過冰上積雪的硬化而增加厚度。世界上最大的冰架是南極洲的羅斯陸緣冰和菲爾希納陸緣冰，其面積均為數(shù)十萬平方米。冰架分為正常冰架、半殘留冰架、殘留冰架和剩余冰架4種1。

冰架形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征Stosius等在衛(wèi)星激光高度計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的克里金插值方法建立了東南極洲埃默里冰架的數(shù)字高程 ,開創(chuàng)了冰架數(shù)字形態(tài)研究的先例。進(jìn)行鑿洞和冰芯鉆探是直接考察冰架內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可替代的方法。如今在南極洲的主要冰架上都進(jìn)行過穿透冰架的鉆探 ,對(duì)冰架內(nèi)部結(jié)構(gòu)、底部及其下覆海洋進(jìn)行觀測(cè) (如 Ross冰架的 icecoreJ9)。龍尼冰架鑿洞研究證實(shí)了冰架中心區(qū)域存在厚層的底部附著冰。埃默里冰架的熱水鉆項(xiàng)目鑿洞結(jié)果分析表明埃默里冰架垂向結(jié)構(gòu)主要由 3部分組成:表面是降雪沉積的粒雪 ,中間最厚的部分是陸地 (冰川 )冰 ,底部是海洋附著冰。鄧世坤、孫波等采用探冰雷達(dá)精確確定了埃默里冰架測(cè)量點(diǎn)處降雪沉積粒雪層與底部海洋附著冰厚度 ,以及埃默里冰架底部消融區(qū)與凍結(jié)區(qū)的分界線大致位置

冰裂隙是由于冰川冰流壓力、冰架前緣和底部海域潮汐作用以及冰架自身重力等因素綜合影響而發(fā)育的 ,是冰架內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要特征 ,也是衡量冰架穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。冰架底部的冰裂隙是普遍存在的 ,在接地線附近由于浮力和引潮力的作用 ,冰架常常發(fā)生斷裂 ,形成大的冰隙 ,其高度一般可以達(dá)到總的冰層厚度的一半。在冰川冰流的推動(dòng)下,冰裂隙沿冰流方向被推到冰架的不同區(qū)域,并受冰架底部消融凍結(jié)過程和潮汐作用的影響繼續(xù)發(fā)育。因而從冰架上崩裂的大型平頂冰山也發(fā)現(xiàn)有大量的底部裂縫。在冰架表面也發(fā)育大量的冰裂隙,主要是由于冰架冰流速度在不同時(shí)期和不同區(qū)域存在較大差異所致,同時(shí)全球氣候變化也影響著冰架裂隙的擴(kuò)散及其演化。冰架裂隙的監(jiān)測(cè)一般通過地面雷達(dá)和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)并加以解譯,這樣可以減少冰架野外實(shí)地考察的風(fēng)險(xiǎn)。

冰架內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征及其穩(wěn)定性的研究運(yùn)用了各種實(shí)地測(cè)量和星載遙感技術(shù)進(jìn)行。但受限于探冰雷達(dá)的實(shí)測(cè)剖面和星載遙感數(shù)據(jù)的解譯及其精度 ,對(duì)南極各主要冰架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部形態(tài)特征只有大致的了解。要加深對(duì)冰架形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)識(shí),需要多設(shè)測(cè)量剖面,長(zhǎng)期不斷補(bǔ)充實(shí)地探冰雷達(dá)數(shù)據(jù),同時(shí)需要繼續(xù)提高對(duì)星載遙測(cè)數(shù)據(jù)的解譯能力 ,充分利用先進(jìn)的高精度遙測(cè)技術(shù)2。

冰架形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究冰架穩(wěn)定性是通過冰架形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征來進(jìn)行描述的。無線電回聲探測(cè)技術(shù)和地震學(xué)方法是研究冰架形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及冰架底部界面信息的主要技術(shù)手段。 20世紀(jì)進(jìn)行南極科學(xué)考察工作以來,無線電回波測(cè)深就成為南極冰川監(jiān)測(cè)、冰蓋的厚度探測(cè)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)場(chǎng)高精度探測(cè)技術(shù)。冰雷達(dá)探測(cè)能精確地確定冰架底部?jī)鼋Y(jié)區(qū)與消融區(qū)的分界線,雷達(dá)圖像反映海水冰和內(nèi)陸 (冰川 )冰在結(jié)構(gòu)與性質(zhì)上的差異 ,能讓科學(xué)家了解到冰架內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體特征。為了更加全面準(zhǔn)確地了解南極冰蓋的物質(zhì)平衡及其動(dòng)態(tài)變化過程,星載探測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為南極冰蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的主流技術(shù)2。

人類對(duì)冰架崩解關(guān)注的歷史不長(zhǎng)，對(duì)崩解面積到底多大算正常等了解還不夠。但過去幾十年的有效觀測(cè)表明，大面積的冰架崩解現(xiàn)象并不多，而且集中在全球顯著變暖的近20年內(nèi)。2002年，位于南極半島北部、面積為3250平方公里、冰層厚度將近200米的拉森-B冰架崩裂，如此大面積的冰架在短短數(shù)月內(nèi)連續(xù)崩解，引起國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。此次加拿大北極地區(qū)冰架的崩解也是較為嚴(yán)重的一次。

冰架大面積崩解必然與全球變暖有關(guān)。這些年來發(fā)生冰架崩解的地區(qū)恰恰集中在全球變暖最顯著的三大區(qū)內(nèi)：南極半島地區(qū)、阿拉斯加及加拿大高北極地區(qū)和西伯利亞地區(qū)。這三處是全球變暖最顯著的區(qū)域，近年的兩次最大的冰架崩解事件都發(fā)生在這些地區(qū)。

根據(jù)科學(xué)家最新預(yù)測(cè)，由于全球變暖的影響，最遲到2080年左右，現(xiàn)在只有破冰船才能穿過的北冰洋，在夏天將可能成為無冰的海洋，船舶可以暢行。由此看來，北半球的交通格局屆時(shí)由于氣候變化將會(huì)發(fā)生極大的改變。

在高海拔、高緯度地區(qū)形成的流動(dòng)的冰體稱為冰川，更大的冰體稱為冰蓋。北極大量小冰川也可能會(huì)大面積退縮甚至消失。中國(guó)地處中低緯度地區(qū)，是冰凍圈面積最大的國(guó)家，冰川數(shù)量接近6萬條。冰凍圈對(duì)我國(guó)很重要，包括冰川、積雪、凍土等。世界自然基金會(huì)發(fā)布消息稱，喜馬拉雅冰川退縮將對(duì)中國(guó)、印度、尼泊爾造成負(fù)面影響，主要影響之一是若干年后水資源會(huì)減少。過去50年中國(guó)80%的冰川在退縮，只有20%的冰川保持穩(wěn)定或略有前進(jìn)。這表明，青藏高原的氣候變暖是比較顯著的。

由冰雪、凍土組成的冰凍圈現(xiàn)已成為全球變化研究領(lǐng)域最熱門的課題之一，其中“氣候與冰凍圈計(jì)劃(CLIC)”作為一個(gè)正在執(zhí)行的計(jì)劃，吸引了全球許多國(guó)家科學(xué)家的參與。國(guó)際上已對(duì)冰凍圈研究給予前所未有的關(guān)注，中國(guó)率先成立了CLIC國(guó)家委員會(huì)，隨后許多國(guó)家也紛紛成立了國(guó)家委員會(huì)。聯(lián)合國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)將在法國(guó)巴黎啟動(dòng)“第四次國(guó)際極地年”活動(dòng)，主題是關(guān)注兩極地區(qū)的研究，包括自然、人文以及科學(xué)普及的課題都已列入研究計(jì)劃。全世界60多個(gè)國(guó)家、上百個(gè)項(xiàng)目、幾千名科學(xué)家將集中從事兩極地區(qū)研究。之所以要啟動(dòng)這一課題是因?yàn)椋簝蓸O地區(qū)是氣候變化響應(yīng)最敏感的地區(qū)，氣候變化往往會(huì)首先在兩極地區(qū)表現(xiàn)出來。另外，兩極地區(qū)也是氣候變化的驅(qū)動(dòng)器和放大器。

中國(guó)將在極地年推出名為PANDA的核心計(jì)劃，主題是研究?jī)蓸O地區(qū)海洋、大氣、冰雪等的相互作用，包括大氣、冰川、生物、海洋等學(xué)科。中國(guó)科學(xué)家將連續(xù)3年在極地進(jìn)行觀測(cè)及研究工作。

體積減小

在這幾十年以來，冰架的體積一直在減小。它們?nèi)诨?、斷裂，甚至整個(gè)消失不見3。

地理所有加拿大冰架都連接著埃爾斯米爾島。

南極洲冰架

南極洲冰架附近的自然現(xiàn)象

南極洲海岸有44巴仙都連接著冰架。南極洲冰架的總面積為1,541,7008平方公里。 冰架包括：

羅斯冰架

龍尼冰架