南极冰盖巨厚的原因是什么

成冰因素

1成冰作用和冰晶组构：大陆冰盖的成冰作用是在没有融水参与（仅在固相和气相条件）下进行，称为冷型变质成冰作用,或干燥型变质成冰作用。成冰过程中,以沉陷和凝华再结晶作用为主。形成的冰叫原生重结晶冰，这种冰,气泡很多,颗粒较细（1～3毫米）。干雪相成冰的时间远比温性冰川长。温性的苏厄德冰川约在13米深处粒雪变成冰的时间仅3～5年。格陵兰的赛特冰川，在66米深处，成冰时间达100年以上。南极东方站在100米深处，成冰时间竟高达4000年。

冰晶组构指气泡的形态和分布，晶体大小、形态和方位。冰晶组构发育主要受应力类型、总应变和温度控制的假设，已在许多钻孔冰岩心的组构研究中，得到满意解释。一般认为多极大型组构在远低于融点的冰内不能形成，但是，在南极伯德站2164米深钻孔内，约在650～974米深处冰温为-28℃,冰组构有2或3个极大型组合。在大陆冰盖各处,在5米深处与粒雪变成冰的深处之间，晶体以不变的速率生长，此后，晶体生长速率随着温度的下降而降低。很多钻孔的研究表明：在现代冰与最新冰期冰的边界处，晶体尺寸存在明显的缩小现象。在未受应变的冷性冰川冰中气泡一般呈球状，气泡的形态随冰变形而变化。但是，在巴恩斯冰帽边缘，最新冰期的冰川冰的特征是含有小的球状气泡，即使在邻近冰床处，经强烈剪切的这种冰川冰内的气泡亦呈球形。

2物质平衡：高纬地区的气候特征是气温很低,南极东方站附近年平均气温为-56℃，最低气温记录达-883℃。年降水量少,南极约一半地区的净积累量少于10厘米/年。因此，大陆冰盖的积累量小，消融弱，物质平衡水平低。这些冰体比较稳定。据估算，南极冰盖的年物质平衡变化范围为相当于水深+80～-30毫米，但大多数估算为正值。南极冰盖物质消耗主要是冰架边缘的不断崩解和强风把大量积雪吹离冰盖。因为温度低，消融局限于有利部位，在物质支出中居次要地位。格陵兰冰盖物质收支估算亦为正值。平均总积累量为446立方公里/年，总消融量为315立方公里/年水当量。根据127个站点资料,通过纬度、经度和高度分析，表明格陵兰北部年积累量为15～50克/平方厘米,自东北向西南渐增。格陵兰南部最高值(超过90克/平方厘米水当量)出现在东南部沿岸,向西减小。

自然特征

1冰盖温度：根据观测资料比较，格陵兰和南极冰盖许多地点的年平均气温和10米深处的粒雪温度差仅仅在2℃以内,一般趋势是粒雪温度略低于气温。这种情况也只有在最高气温低于0℃的地区才会出现。 根据极地冰盖和冰川中温度测量，南极伯德站、和平站、劳冰穹和加拿大北极区的怀特冰川底部冰温均处于融点。冰架底部温度等于海水冰点，冰架底部热通量取决于海水温度、盐度和冰架下海水的环流。因为冰架由冰盖补给，因此，冰盖内温度分布也影响冰架的温度分布状况。

2冰盖运动：冰盖与冰川的力学性质没有本质的差异，因此，除了明显的差异（如谷壁对冰川运动的影响）外，冰川运动一般理论仍然适用于冰盖。

3冰盖深钻孔冰岩心的信息：降水中氢、氧的重、轻原子的浓度比率取决于温度。因此，冰岩心中同位素比率随深度的变化可以用来解说过去的温度变化，这样的气侯记录对于检验气侯变化理论和冰期成因是必不可少的。现有的冰岩心分析已提供了最近十多万年来最详细的气候信息。400多米钻孔冰岩心分析获得的最近的12万年来的气候记录。冰岩心中还包含少量从大气散落的各种物质，如海盐、花粉、风吹尘埃、火山灰、外层空间物质(陨石等)和自然污染及核试验的痕量元素。工业时代前的痕量元素的浓度可以测量，把它与现在值比较，便可得到世界范围污染物质扩散的信息。有些散落物表现出明显的季节变化，如微粒浓度、痕量元素 (Na、Mg、Ca、K、AI)和极地雪中氧、氢同位素比率等。根据这些变化的资料可测定冰的年代和过去的降水率。火山喷发后散落物与气温变化还可以通过冰岩心分析加以测定；冰内气泡提供了过去成冰时大气的样品。

南极冰盖

始于渐新世末。至少在距今500万年前就达到目前规模。冰盖绝大部分分布在南极圈内，直径约4500千米，面积约1398万平方千米，约占南极大陆面积的98％。平均厚度为2000～2500米，最大厚度达 4000 多米。冰盖的总体积约 2450 万立方千米，占世界陆地冰量的 90％，淡水总量的70％。冰盖外围发育有面积约为 150多万平方千米的陆缘冰，主要有罗斯冰架、菲尔希纳冰架和埃默里冰架等。在内陆冰盖的补给和推动下， 冰架边缘不断崩坍出大量的平顶冰山。

南极冰盖由东、 西两部分合成，以横断南极山脉为界 。南极冰盖属于冷冰川。特点是温度低、积累量和消融量小、成冰作用缓长， 如高 原站（ 南纬 79°15′，东经 40°30′）成冰过程需3500年，因此相对比较稳定。南极冰盖是地球上最干寒的地区，高原内部的年平均气温低达－55℃ ，年降水量小于50毫米，冰面终年不化，成冰过程极慢。冰盖边缘的年平均温度为－10～－15℃，最高、最低气温分别为10℃和－40℃，年降水量 200～500 毫米，夏季（ 11月～翌年2月）雪冰消融强烈，消融带的海拔高度在1000～ 1400米以下，雪线高度界于0～100米之间。因此，南极冰盖内陆是典型的极地大陆性冰川，沿海地带和南极半岛则具有极地海洋性冰川特性。南极冰盖是地球上最大的冰库和冷源，其形成与发展对全球气候变化、海面升降和人类生活有重大影响。如果南极冰盖全部融化，世界洋面将升高60米左右。

极地冰盖占97%主要是在南极，为大海包围的陆地，总面积约1400万平方千米，其中约1372万平方千米被大陆冰盖覆盖，约占总面积的98%，而且这些冰盖的平均厚度可达近2000米，终年不化。

南极分东南极洲和西南极洲两部分。东南极洲从西经30°向东延伸到东经170°，包括科茨地、毛德皇后地、恩德比地、威尔克斯地、乔治五世海岸、维多利亚地、南极高原和极点。面积1018万平方千米。西南极洲位于西经50°-160°之间，包括南极半岛、亚历山大岛、埃尔斯沃思地以及伯德地（玛丽·伯德地）等，面积229万平方千米。

南极洲：南极洲包括南极大陆及其周围岛屿，总面积约1400万平方千米，其中大陆面积为1239万平方千米，岛屿面积约76万平方千米，海岸线长达247万千米。南极洲另有约1582万平方千米的冰架。南极洲的面积占地球陆地总面积的十分之一，相当于一个半中国那么大。

南极大陆是指南极洲除周围岛屿以外的陆地，是世界上发现最晚的大陆，它孤独地位于地球的最南端。南极大陆95%以上的面积为厚度极高的冰雪所覆盖，素有“白色大陆”之称。在全球6块大陆中，南极大陆大于澳大利亚大陆，排名第5。南极大陆和澳大利亚大陆是世界上仅有的被海洋包围的2块大陆，其四周有太平洋、大西洋、印度洋，形成一个围绕地球的巨大水圈，呈完全封闭状态（参看南极洋），是一块远离其他大陆、与文明世界完全隔绝的大陆，至今仍然没有常住居民，只有少量的科学考察人员轮流在为数不多的考察站临时居住和工作。

南极大陆是最难接近的大陆。与南极大陆最接近的大陆是南美洲，它们之间是970千米宽的德雷克海峡。南极大陆与其他大陆不仅相距遥远，而且周围还被数公里乃至数百公里的冰架和浮冰所环绕，冬天时浮冰的面积可达1900万平方千米；即使在南极的夏天，其面积也有260万平方千米；南极大陆周围海洋中还漂浮着数以万计的巨大的冰山，为海上航行造成了极大的困难和危险。

地球上的海冰和冰盖主要分布在两极和高纬度区域，它在维持气候和对气候变化的影响十分显著。

迄今的研究表明，海冰的变化主要通过与气温间的关系对局部地区的气象产生影响。区域性的海冰变化与天气尺度的大气变化有关联；在年际时间尺度和半球空间尺度上，大气与海冰变化之间有明显的相关性。近年来通过模拟和卫星资料推算的冰情证实，气旋活动与海冰范围减少有相互加强的倾向，即海冰密集度异常小时有利于气旋的形成。研究还表明，北大西洋风暴路径有随海冰边缘自北向南移动的趋势，在薄冰年份，西白令海气旋频度增大，在厚冰年份，东白令海气旋活动更为频繁。在南极区域，气旋路径的季节变化与海冰范围季节变化一致，气旋活动的年际变化与海冰范围的年际变化也很一致。

科学家曾经利用大气环流模式，对冰盖范围变动的气候效应进行试验研究，发现当北极冰盖完全消失时，大气出现统计上很显著的变化，主要造成纬向气流普遍减弱和高纬地区明显增暖；而南极冰的减少会使经向温度梯度减小，并使南纬25°以南地区西风强度减小。研究还表明，海冰面积异常总是伴随出现气候系统的其他部分的异常。人们还发现20世纪前30～40年中，北极海冰覆盖面积的普遍减小与同期的北极气温偏高相一致。

有人利用冰—海洋—大气耦合模式对大气中二氧化碳浓度增加导致气候变暖的响应进行了模拟研究，发现若大气中的二氧化碳增加4倍时，每年夏季北极海冰将完全消失，而南极终年不见海冰。这时冬季高纬度地区对流层下部增温最大，北极中部从夏到冬近地面气温增加幅度为4～13℃。由此可见，在模拟研究大气温室效应和气候变暖中，必须以现在气候条件下的海冰分布为背景。另外，流冰还造成热量和盐分的大范围水平输送。研究表明，冰生成区释放到大气中去的潜热基本上提供给融冰区的海洋和大气。由流冰导致的这种热量平流输送的量级可能与常年冰上的铅直热通量一样大。北极中部大部分平流潜热是由从Fram海峡进入东格陵兰海的冰输送引起的。此外，人们还可以从极地海冰范围的变化分析中，找到预示气候变化趋势的征兆。

南极大陆冰盖是地球上最大的冰盖，占世界总冰量的90%。冰盖是地球上的主要冷源，它像一座巨大的冷凝器，安置在地球的最南端，冷却着从赤道来的热空气，调节着全球的热量平衡，影响着全球的气候。有人把南极洲称为“天气制造厂”，一点也不过分。

地球上的大气在川流不息地运动着、变化着，其流动的总趋势是从赤道流向两极，又从两极流向赤道，不断循环往复。

驱动全球大气循环的动力是太阳热能。太阳把热能送向大地，但大地接收到的太阳热能是不均匀的，赤道附近地区接收的热量多、温度高，两极接收的热量少、温度低。赤道和两极之间的温差可达100℃！这是由于阳光照射时间长短的不同，光线角度大小的不同而形成的。赤道上空的大气受热膨胀上升，流向两极，在两极冷却下沉，再返回赤道，形成全球的大气环流。但是，如果没有两极的温差，就不可能有大气环流。

南极洲的气候既不是海洋性气候，也不是大陆性气候，它是一种独特的极地大陆冰气候。它的主要特点是低温严寒，无论是暖季和寒季，气温都比较低。整个南极大陆的年平均气温比北极低12℃之多。

南极洲如此寒冷，大陆冰盖起着决定性作用。南极冰盖覆盖在整个南极大陆。冰盖反射了太阳热，也隔绝了下垫面与大气之间的热交换。大气主要是通过下垫面来进行加热的，南极的冰盖使大气获得的热量大大减小。结果，冰雪堆积愈多，气温降低愈甚；而气温越低，也愈有利于冰雪的维持。它们之间存在着反馈作用。

另外，融化冰雪也需要吸收大量的潜热。据统计，一年中南极浮冰区面积的变化大约是北极的7倍。在最冷的季节，南极海冰面积大约为2000多万平方千米，而在暖季末，南极海冰面积缩小到几百万平方千米。当这么多的冰雪融化时，吸收的潜热是很可观的。这些潜热一部分从海洋中索取，另一部分要从大气中吸收。冰山的形成与消融，冰山的多少，都会影响南大洋的温度，也会导致热平衡系统的变化，从而影响全球气候。

南极冷源对北半球天气气候的影响也是不可忽视的。南极温度最大的变化中心往往先于其他地区。当南极地区凛冽的冷气团向北推进时，产生的跨越赤道的气流汹涌地向北半球袭来。从卫星云图中可以清楚地看到在低纬度地区有这条跨越赤道的浓密云带。当南半球低纬度地区的东南流云带不断加强并跨越赤道转为两南气流时，它直接影响着北半球赤道幅合带的活动。在夏季往往会导致热带气旋和台风的形成、发展，甚至会影响到北半球中高纬度雨带的推移。

所以，在全球大气环流模式进行数值试验中，必须考虑到这个重要因子。

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