冰川沙漠地形与全球气候演变

第九課: 冰川、沙漠地形與全球氣候演變

一. 導言:

本章中我們要來研討另兩個營力—冰川與風力，並它們所造成的地表外觀與可能災害。有名的鐵達尼號事件是與冰山的流動有關；大陸華北近年來常有的沙塵暴與風的營力有關；冰川與沙漠地形雖不存在於台灣，但在地表上它們佔有了相當大的面積，是我們須關切的。

二.冰川: 冰川是極大體積的冰，藉著其自身重量並重力的作用，在地表上

緩緩移動。因冰川都存在於高山與高緯度的寒帶地地區，為一般熱帶、溫帶地區所罕見。美國境內最富冰川景色之所在是在阿拉斯加州，阿拉斯加位在極地區；夏天晝長夜短，夜間僅二到三個小時，冬天則反是；阿拉斯加州境內有100,000 條冰川(圖9.1) ，佔地約29,000 平方英浬。此外加州的優勝美地國家公園(Yosemite National Park) ，是冰川留下的自然景觀，是巧奪天工之傑作(圖9.2) 。

1.冰川之構成:

(a) 形成冰川的基本條件非常簡單，即積雪大於溶雪；也就是每年下雪量大於雪的融化與蒸發。大部分的冰川是與極地地區極冷天氣有關；但在熱帶或亞熱帶高山地區亦有冰川存在。因為在潮濕空氣中溫度隨高度每一百公尺下降

0.6oC/ km，故在雪線高度以上將終年積雪(圖9.3) 。

(b) 當雪越積越厚，會逐漸凝結成冰，其自身雪的重量會使其往下壓縮，逐出空氣使雪重新結晶，成為顆粒較粗且較密的結構，稱為粒雪(firn)或萬年雪；雪逐漸形成粒雪期間很長，須幾年甚或幾千年之久；最終它本身重量使它從高山上滑下，或從冰層最厚處往外移動；其移動速率很慢，大約每日移動幾十公分，最快不超過1-2 公尺左右。

2. 冰川之型態:

(1) 高山冰川或山谷冰川(又稱阿爾卑斯冰川Alpine Glaciers) ：這是今天世界上最多之冰川，佔了高山山谷地區很大面積(如圖9.1) 。

(2) 大陸冰川(冰原或冰被) ：這種冰川佔據大陸相當面積(例如格林蘭與南極冰被，圖9.4) 。

3.冰川系統:一個完整的冰川系統包括以下部分(圖9.6)

(a) 積蓄帶(Zone of Accumulation) ：其上冰川取得新的來源

(b) 消耗帶(Zone of Ablation) ：其下冰川因融化與蒸發而減少

(c) 平衡線(Eqilibrium Line) ：亦即雪線，是冰川表面積蓄與消耗相抵銷處(圖9.5)

(d)前進(Advancing) ：在冬季，雪降增加，溶解與蒸發相對減少，冰川增後並延展，此時冰川前進(圖9.7) 。

(e) 後退(Retreating) ：在夏季，雪降減少溶解加速，雪的消耗超過積蓄，此時冰川後退(圖9.7 )。

(f) 冰隙(Crevasse): 在冰川上部表面常有裂縫，被稱為裂隙(圖9.8) 。

4. 冰川的侵蝕與沉積:

(1)侵蝕作用:冰川含極大的質量與硬度，使它有極大侵蝕力量，冰川侵蝕的地

形如下:

(a) U-形谷:極重的冰川會切割岩壁所形成的冰谷為U-形谷(與河流切割河谷成V形谷不同)(圖9.9) 。

(b) 條痕(striation)或刻槽: 冰川的底部摩擦冰谷，作用如同砂紙作用於硬石壁上，留下了細而平行的刮痕，稱為條痕，條痕顯示了古冰川的流動方向(圖9.10) 。

(c) 磨蝕(Abrasion): 冰川藉著所攜帶的沉積物摩擦切割其底部平面，稱為磨蝕。

(d)拔(挖)蝕作用(Plucking): 當冰川移動時，底部若有凸出的石塊會被拔除，稱為拔蝕。

(e) 冰斗(Cirque): 冰川源頭凹進，如同碗的形狀，是由於冰川在源頭處拔蝕造成(圖9.11) 。

(f) 刃嶺(Arête): 當高山冰川在山的兩側流動，高山的岩壁常被削成很薄的尖嶺，稱為刃嶺(圖9.12) 。

(g) 角峰Horn: 如果山嶺四圍均為冰川包圍，經過朔源侵蝕的結果，造成一金字塔型的尖峰，稱為角峰，如瑞士的馬特峯Matterhorn(圖9.13) 。

(2). 沉積作用:

冰川非常有效的搬運與沉積沉積物，它造成了下列地形：

(a)冰磧物(Till) ：沉積物直接由溶冰沉積而成，稱為冰磧物(圖9.14) ，它沒有經過淘選作用，故多為不規則型並含有大小顆粒不同的碎石與泥土。

(b) 冰水沉積(Outwash): 冰川前端終磧前有融化的水所攜帶流出的砂礫，堆積在冰川前面的山谷或平原中。

(c)冰磧石(Moraine): 冰川融化以後遺留在地面上堆積的冰磧物被稱之冰磧石，其中分為：(i) 側磧(lateral moraine): 在冰川兩側留下的冰磧石(圖9.15-16) 。(ii) 中磧(medial moraine):當兩條側磧交會。成為一條時(圖9.15-16) 。(iii) 終磧(terminal moraine): 形成在冰川的前端。當冰川開始後退時，會留下終磧，

標明冰川所達最遠位置(圖9.17-18) 。

(d)漂礫(Erratic Boulders): 是冰川後退時所留下巨大的礫石(圖9.19) 。

三.風和沙漠地形:

1. 大氣的對流模式:

考慮地球自轉的柯氏力(圖9.20)與大氣的冷熱對流，有不少模式被提出以解釋地表大氣的對流現像，其中最符合地表現象者為三胞對流模式(Three-cell Mode)(圖9.21) ，下面為此模式的內涵。

ITCZ 帶(熱帶聚合帶Intertropical Convergence Zone):因柯氏力大小與與θ(緯度) 成正比，柯氏力在接近赤道時的值接近為零。在南北半球盛行的貿易風會集於赤道，構成了ITCZ帶(圖9.22) 。在ITCZ帶因全為上升氣流，在高空冷凝成雨，該處雨量特多，故又是熱帶雨林帶。在近赤道上方風異常平靜，故稱為無風帶(doldrums) 。

東北(東南)信風帶: 信風又稱貿易風，因在赤道上升之氣流被其上的平流層壓迫，在30o N 或30o S 處再下降至地表(稱為馬緯度) ，並向東南或西北方向移動。該處因全為下沉氣流，故缺雨，是全球主要的沙漠所在。

中緯度西風帶:從30o to 60o 柯氏力使風向東北(東南)方向吹，構成盛行的中緯度西風帶。

極地東風帶: 吹東北(東南)風從60o到南北極。

亞熱帶噴射氣流(Subtropical jet):在近赤道處上升之氣流，當達對流層頂時即向南北極流動，因柯氏力關係偏右，在對流層高處20o N 與30o N之間成為高空強勁的西風，這道高空氣流稱為亞熱帶噴射氣流(圖9.23) ，在搭飛機時感覺最明顯(例如: 飛美國去程較回程快) 。

極鋒噴射氣流(Polar front jet):中緯度西風帶與極地東風帶氣流交會於緯度60o 處，也構成了強勁的向東吹的噴射氣流，稱為極鋒噴射氣流(圖9.23) 。

2. 風的侵蝕作用:

如同水，風也產生侵蝕作用作用於沉積物和岩石上，但風的侵蝕作用不如其沉積作用和遷移作用(migration)重要。

風的侵蝕作用包括了磨蝕作用(Abrasion)與吹蝕作用(Deflation)兩種。

(a) 風的磨蝕作用(Wind abrasion): 是藉著風所攜帶的砂粒，對堅硬物體的表

面所造成的衝撞，而磨損物體的表面，這種磨蝕作用可以造成建築物的損壞。

風磨石(Ventifacts) 是岩石被磨蝕所形成多面的岩石，有時陵面可達四