ch5冰川

§1 冰川及其特点
我国现代冰川的总面积约58651km2，占世界冰川 总面积的0.36%，占世界山岳冰川总面积的16%，占 亚洲冰川总面积的50%以上。我国冰川的总储冰量 为5132km3，折合水量为4580km3。 我国是亚洲中、低纬度地区冰川最多的国家。冰 川广泛地分散在我国西部辽阔的高原和高山上，包 括西藏、新疆、四川、云南、甘肃、青海等省区， 喜马拉雅山、横断山、昆仑山、祁连山等山脉都有 冰川，成为众多河流的源头。长江和黄河均发源于 雪山冰川。
二、冰川的积累
冰川的积累是指冰川的冰雪质量增加，积累主 要来自降雪。表面凝结、霜和雹也会使冰川表面 的冰量增加。如果冰川表面温度低于冻结点，则 降水将立即冻融 冰川消融主要发生在冰川表面。由于冰的蒸发 需要的热远远大于融解热，因此，在冰川消融过 程中，融化是主要过程，蒸发量很少。 引起雪、粒雪或冰消融的最主要原因是太阳直 接辐射，其次是大气的热传导。在天气晴朗少云 时冰川消融主要靠太阳辐射，在阴天，冰川消融 主要靠大气热传导。 在冰川表面以下融冰所需的热，一是来自势能 产生的冰流所转化的少许热量，二是来自只能对 冰川底部有少许作用的地球热通量。这两种热源 一般只能融化少量的冰。
运动性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、或者不能被搬动的冰的堆积 体，都不属于冰川的范畴。
§1 冰川及其特点
（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（变质） 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，因此也不能称作冰川。
§2 冰川的形成
۩ 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。 雪花一旦降落到地面，随着时间和 外界条件的变化，雪花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 征的近似圆球状雪粒，称为粒雪（白色粒状，直 径达0.5cm以上）。这种变化过程称为粒雪化。 粒雪化的过程需要几个月的时间才能完成。
§2 冰川的形成
۩ 成冰过程 就是粒雪变成冰川冰的过程。 积雪变成粒雪后，随着时间的推移，厚度不断 加厚，在重力作用下，粒雪的硬度和紧密度不断 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， 最终形成了冰 川冰。
§2 冰川的形成
新形成的冰川冰，其中会有少量的空气被封闭在 冰层中，形成许多微小的气泡。因此，最初形成的 冰川冰多呈乳白色。 经过漫长的岁月，“新”冰川 冰变得更加致密坚硬，气泡逐渐减少，就慢慢变成 了晶莹透彻，带有蓝色的水晶一样的“老”冰川冰。 冰川冰在重力作用下，沿着山坡缓慢流下，并逐渐 凝固，最后形成了冰川。
§3 冰川的分类
暖冰川的冰温接近于融点，因此在消融区表层 一定深度范围内，冰内会含有少量的液相水。但由 于冰的透水率低，冰内含水量很小，且冬季可以冷 却至较深的深度（厚度），使其温度低于融点；夏 季虽然冰面吸收大量的热量，但通过冰面消融、融 水流失的方式带走热量，这样就保证了一定范围的 冰川冰不会完全升到融点而融化。
Hydrologic Science
水文学基础
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第5章 冰川
1.冰川及其特点
2.冰川的形成
3.冰川的分类
4.冰川与人类的关系
§1 冰川及其特点 一、冰川的定义
冰川（glacier）是一条以巨大冰块组成的河流，
故又称为冰河。 在终年冰封的高山或两极地区，多年积雪在重力
§2 冰川的形成
对冰川消融有影响的其它因素还有：冰川的位 置、朝向、高程和天然黑化（岩石碎屑、松散细 砂落在冰川表面）等。 高地的阴坡与阳坡冰川的融化显然不同。
随着地理位置的增高，冰川消融随气温的降低 而减弱；黄土污化的雪面，在晴朗天气因吸收辐 射热多，消融深度约3～4倍于白雪面，而在阴天， 因云层阻隔了大气的热传导，消融深度只及白雪 面的2/3～1/4。
§3 冰川的分类
面积超过1400万km2的南极洲，差不多全部都 被一个平均1980m厚的冰川覆盖，其东部冰层厚 度可达4267m。 格陵兰冰盖覆盖的面积超过180万km2，最大厚 度约3350m。
格林兰和南极冰盖的形态、厚度及其高程，1998
§3 冰川的分类
山岳冰川就是发育在高山上的冰川，呈舌形，在 重力作用下运动。主要分布在地球的中、低纬度 的高山地区，如中国青藏高原上的冰川，是世界 最大的山岳冰川。
§3 冰川的分类
一、冰川形态分类 按照冰川的规模和形态， 冰川分为两大类： •大陆冰盖（大陆冰川，简称冰盖） •山岳冰川（山地冰川、高山冰川） 大陆冰川：表面呈突起的盾状，规模巨大，覆盖 着大面积的地表，其宽厚度足以把全部山系都掩埋 起来。大陆冰盖主要分布在南极和格陵兰岛。
地球上的两大冰盖～南极冰盖和格陵兰冰盖， 占世界冰川总体积（冰量）的99％，其中南极冰 盖占90％。格陵兰约有83％的面积为冰川覆盖。 较小的大陆冰盖常被称作冰帽或冰原。
§3 冰川的分类
•悬冰川：是发育在雪线以上山地、悬挂在山坡 上的小冰川。
悬冰川一般规 模较小，易发 生崩塌，随气 候变暖而消失。 若增大也可发 展成山谷冰川。
§3 冰川的分类
•平顶冰川：发育在雪线以上平缓山顶的冰川。当 平顶冰川扩大，四周冰川溢出，与冰斗冰川、悬 冰川和山谷冰川相连时，称为山地冰帽。
§2 冰川的形成
۩ 一定的地形与地势
对于南北极地，常年低温且有固体降水量的积 累，尽管海拔接近海平面，也可以形成冰川。对 于极地之外的高山，地形和地势两个条件必须都 具备，即山地海拔高出雪线以上，山上又有足够 的使冰雪停积的场地(地势较平坦、不陡峭)，这样 才有可能形成冰川。
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 于陡峻，冰雪无法停滞积累，也不能产生冰川。
§3 冰川的分类
二、冰川气候分类
按照冰川发育的气候条件和温度状况，可将冰 川分为冷冰川和暖冰川两类。
1、暖冰川(temperate glacier)：也称为海洋性冰川， 因为暖冰川主要分布在降水丰富的海洋性气候区， 粒雪线在年降水2000～3000mm地区。冰川的形 成以暖渗浸再结晶成冰过程为特征，冰川的温度 接近压力融点，液态水可从冰川表面分布到底部。 由于海洋型冰川补给量大，冰川运动速度快，侵 蚀力强，形成典型的冰川地貌。
§2 冰川的形成
۩ 丰富的固体降水
一定数量的固体降水是形成冰川的物质基础， 包括降雪和冰雹。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山地，丰富的固 体降水量就为冰川的形成和发育提供了必要的物 质条件。固体降水量的丰富程度，对形成冰川及 其规模的大小，具有决定性作用。
§2 冰川的形成
在中低纬度地区，覆盖的雪层经融化又冻结，形 成圆形粒雪，粒雪中含有连通的孔隙，当粒雪冰积 累增厚，下部受到挤压排出孔隙间的空气，融合结 晶在一起，形成冰川冰。这是暖型成冰过程。 冰川冰形成以后，在冰体压力和重力作用下开始 运动，最终形成冰川。 冰川是在一系列的外部条件和内部因素的共同作 用下，经过长时间的演变过程才缓慢形成的。
根据地形及形态不同，山岳冰川又可以分为冰 斗冰川、山谷冰川、悬冰川、平顶冰川等。
•山谷冰川：从冰川冰盆地或冰斗冰川中溢出并沿 山谷流动的冰川，有如冰冻的河流，长可达数十 公里，是山岳冰川中的主要类型、也是山岳冰川 中规模最大的。
§3 冰川的分类
•冰斗冰川：由分布在雪线以上冰川积累区洼地中 的积雪逐渐形成，规模较小。经过冰川改造，洼 地地形三面壁较陡，一面开口，开口处常有一 冰斗冰川扩大外溢，有冰舌伸 “门槛”阻挡冰川外溢。 出流入山谷中，即形成山谷冰川。
作用下挤压、变质形成冰块；在自身重力或压力梯
度力作用下，沿斜坡向下缓慢滑行而形成冰川。
积雪 挤压、变质 冰块 滑行 冰川
二、冰川的特点
§1 冰川及其特点
（1）冰川的发育与存在具有长期性
冰川是一种在若干年较长时期内持续存在的冰雪 体。它的形成与积累，需要数十年、数百年，甚至 更长的时间（上百万年），它不会因气候的短期波 动而完全消亡。 （2）冰川具有运动性
§2 冰川的形成
一、冰川的形成
冰川的形成和发育，与气候因素关系密切。 年平均气温在0oC以下的高纬度和高山地区，固 态降水不能完全融化而常年积累，成为终年积雪区。 终年积雪区的下部界限为雪线。 初降的雪花是羽毛状、片状或多角形的结晶体。 随着积雪厚度不断增加，下部雪层受到上部雪层的 压力，产生塑性变形，密度增大，雪的晶体紧密结 合，形成块状冰层，这是冷型成冰作用，是高纬度 地区成冰的主要方式。由于在高纬度地区气温低， 在冷型成冰过程中基本上不会发生融化，直接堆积 塑化成冰。而在中低纬度地区有所不同。
外部条件主要有： 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： 雪的变质(粒雪化)； 成冰过程
§2 冰川的形成
۩ 较低的气温 气温低能使冰雪的消融减少甚至停止，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 降水年收入(降雪) 与年支出(消融)动 态平衡的界线，雪 线以上年固态降水 量大于消融量。 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。
§3 冰川的分类
三、中国冰川的分类 按照形态分类，我国冰川都属于山岳冰川； 按照冰川气候分类，我国既有冷冰川又有暖冰 川。