1、冰川对气候的影响
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2、海冰、冰盖对气候的影响是怎样的?
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。
3、海冰对气候的影响是什么?
围绕南极大陆的南大洋,是世界上唯一完全环绕陆地而没有被任何大陆分开的大洋。它的面积为7500万平方千米,海水的温度变化为-1.8℃~10℃,它贮存的热量仅占世界各大洋所含总热量的10%。这样一个巨大的低温水体,不用说对南半球,甚至对全球气候的影响,一定不会小。再加上海冰的影响,那就更是举足轻重了。
冬季,南大洋的结冰面积可达2000万平方千米,沿南极大陆边缘分布,比南极大陆的面积还要大。夏季,海冰的面积缩小为100万~300万平方千米,海冰又是一个巨大的冷源。
根据年平均资料,世界各大洋海冰的面积约2300万平方千米,其中,北半球1200万平方千米,南半球1100万平方千米,这就是说,南大洋的海冰约占世界海冰总面积的50%。
南大洋海冰的面积,不仅有季节变化,而且有年际变化,这种变化对世界海洋的冰情产生一定影响,使整个世界海冰的面积10月份达最大值,2月份为最小值。显然,南大洋的海冰改变了南、北半球海冰反相变化的特点,使整个世界海洋海冰的变化趋势与南大洋一致起来。那么,海冰如何影响气候的变化呢?一般说来,通过3种方式:①海冰的隔绝作用和反射作用;②海冰影响海洋水文气象过程的作用;③海冰冻结与消融的作用。
世界海洋主要的海面漂流和洋流大面积的海洋结冰时,海冰隔断了海洋与大气的直接接触,影响到海洋与大气的热量交换。同时,海冰表面将太阳的辐射热量反射回去,影响了辐射平衡。有人测定,海冰将85%以上的太阳辐射热反射到宇宙中去。
南大洋的海冰,通过水文气象过程,对全球产生深远影响。冬季,南大洋的海水结冰时,析出的盐分渗到冰下的海水中,使海水的盐度达最大值。这种盐度大的海水,温度低(约为-1℃~2℃)、密度大,不断沿大陆架下沉到深海,汇入流向赤道的深层环流。于是,形成了流向世界各大洋的南极底层水,最远可流到北半球。
另一方面,由于南极大陆强烈而寒冷的斜面下降风的作用,南大洋表层水的温度降到近于冰点,其密度远大于温带水。于是,向北流的表层水到达温带附近时,便沉入温带水体之下,这就是南大洋的中层水。
从南极大陆周围向北流的这两股水——底层水和中层水,流量很大,约3400万吨/秒。这样,每年可向北输送约1000亿吨又冷又咸的南极水。假如这种海水的厚度为10米,那么它的面积则达1亿平方千米,相当于南极大陆面积的7倍。这样一股巨大冷水的输送,必将对南半球,甚至对全球的海洋与大气的热交换,产生相当大的影响,进而对气候产生几十年到几百年的影响。
海冰影响气候的另一种方式是,通过海冰的形成和消融,推迟季节的变化。南半球的秋季,大量海水结冰时,要释放出热量,使大气温度升高,推迟了寒冷季节的到来;春季,海冰消融时,要从大气中吸收热量,使大气的温度降低,推迟了暖季的到来。
由此可见,南极的大陆冰盖、海冰、海水和大气四者相互作用的结果,决定着南极地区的气候,调节并影响着南半球和全球的气候。因此,南极地区被称为全球气候变化的敏感区和关键区。
4、寒流对气候的影响
洋流所带来的海水温度比到达海区的水温低,就叫寒流。如,由高纬流向低纬的洋流属于寒流。
在寒流经过的地区,空气与冷水流面接触,下层变冷,具有逆温现象,所以层结稳定或者是副高下沉气流,水汽不易向上输送。下层相对湿度有时虽然很大,只可能成雾,不能成雨。
一般来说,暖流流经的地区,气温增高,降水机会多;寒流流经的地区,气温降低,降水的机会极少。如大西洋西岸受湾流影响,使高纬地区的西北欧气候终年温和多雨,冬季最冷月均温比同纬度高16-20℃,呈现森林景观;而同纬度的北美洲东海岸,由于受拉布拉多寒流影响,一年冰冻期达9个月,出现冻原景观。在寒流和暖流相遇的地区,由于温度不同的空气混合冷却,常常是多雾地区;在寒暖流分歧的大陆酉岸,出现地中海式的气候。
冬天,常常会有一股股寒流袭来。它们从哪里来的?侵入我国的寒流都发源于北冰洋一带。由于这一带日照时间短,黑夜漫长,四季如冬,在这样寒冷的气候中,空气体积不断收缩成很强的冷气流,这就是寒流。然后寒流向气温比较暖的我国境内袭来,它经过的地方,可在一昼夜间气温下降10℃以上。 寒流可以使沿岸降低温度,减少降雨量,使寒流经常经过的地方环境变的恶劣.
目前横扫中国、印度和日本的寒流是东北季风的一部分。
季风通常被认为是一种夏季自然现象,但它实际上是一种随季节变化的风,季风一词来自阿拉伯语”mausim”,意思是季节。
季风产生于陆地与海面之间巨大的温差。
随着冬季的到来,冷空气使亚洲中部变冷,这导致蒙古和俄罗斯上空形成了一个巨大的高压云系,但由于亚洲外围的海域仍很温暖,新近形成的季风就会吹向温暖的中国海。
过去几周出现的少有严寒天气是由于来自西伯利亚奥伊米亚康北部地区的罕见干冷空气影响所致。奥伊米亚康北部地区在西伯利亚被称为“寒冷极点”,上周五的气温达到了零下54摄氏度。横扫亚洲的这股寒流,正涌进中国、横穿印度。当干冷的空气遇上中国沿海地区外围较温暖潮湿的空气后,东北季风还引发了暴风雪天气,在日本和中国部分地区造成了大量降雪。
主要表现:
1、农作物冻伤、冻死。
2、干燥寒冷,易发生火灾。
3、北方江河结冰,道路湿滑,对交通有很大的影响。
4、气温下降,给人们的生产和生活造成巨大影响。
5、大冰期怎么影响气候变化的?
关于地球远古时代的气候,随着时代的久远,我们的认识有些模糊不清。地球形成为行星大约在55亿年前,从那时候开始直到46亿年前,地球上充满原始大气,并且逐渐逃逸。从46亿年前开始,地球进入到地质年代,逐渐产生次生大气。大约在30亿年前,地球上出现生命,开始改造地球大气,到寒武纪,大气才被生物改造成现在这个样子。但是,对古代以前的古气候,我们几乎是一无所知,到了古生代,古气候状况才逐渐清楚起来。
我们大体上知道,在地质时期反复经过几次大冰期,其中从古生代以来,就有3次大冰期。它们是:震旦纪大冰期、石炭纪二叠纪大冰期、第四纪大冰期。大冰期之间是比较温暖的间冰期。
每2次冰期之间,大约是2亿~3亿年。为什么有这样长的周期呢?一种意见认为,可能与造山运动有关系。地质上的大造山运动,往往使地面起伏程度加大,全球变冷。因为山脉越高,引起大气的热机效率就越高,上升运动增强,云雨增多,反射率增大,地面接收的太阳辐射能量减少,地表变冷。
3次大冰期与地质时代三次强烈的造山运动相对应。震旦纪大冰期产生在元古代末地壳运动以后,石炭纪二叠纪大冰期与海西运动相对应,第四纪大冰期与喜马拉雅运动对应。这不是偶然的。现在,喜马拉雅山还在升高,造山运动并未停止,所以第四纪大冰期还远未结束。现在,喜马拉雅运动还不到7000万年,第四纪大冰期还只200多万年。所以,这次大冰期还会延续下去,至少还要持续1万~2万年。
另一种意见认为,地质历史上的大冰期和大间冰期,是由于地球的黄道倾斜的大波动造成的。这种观点认为,黄道倾斜的范围是在0°~54°之间,黄道倾斜大的时期代表着冰川流行的时期,在3次大冰期期间,黄道倾斜曾有过10°~23.5°的变化。
那么,造山运动为什么也有2亿~3亿年的周期呢?地球黄道倾斜为什么也有2亿~3亿年的波动呢?澳大利亚人威廉斯认为,这种气候变迁与地球在银河系的位置有关系。因为地球不停地绕太阳公转。整个太阳系也绕着银河系中心公转。这样转一圈的时间约2.5亿年,太阳系又回到原来的位置。
6、冰雪覆盖对气候有什么影响?
冰雪覆盖是气候系统的组成部分之一,海冰、大陆冰原、高山冰川和季节性积雪等,由于它们的辐射性质和其他热力性质与海洋和无冰雪覆盖的陆地迥然不同,形成一种特殊性质的下垫面,它们不仅影响其所在地的气候,而且还能对另一洲、另一半球的大气环流、气温和降水等产生显著的影响。在气候形成中冰雪覆盖是一个不可忽视的因子。
地球上各种形式水的总量估计为1.38×109立方千米,其中97.4%是海水;0.0009%是大气中的水汽;0.5%是地下水,大部分处在深处;0.1%在江湖中,另外2%是冻结的。就淡水来讲,其中80%是以冰和雪的形式存在的。
南极冰原是世界上最大的大陆冰原,体积达2.86×107立方千米。目前,南极大陆上只有1.4%的地区是无冰的,如果覆盖这个高原大陆的冰原全部融化了,那么,世界大洋的海平面要抬升65米。冰原上的降水多以固态形式落下,液态很少。
海冰覆盖的面积变化较大,在海冰覆盖面积最小时,其面积和终年不化的陆地冰覆盖面积是大致相同的;而当它的覆盖面积最大时,则约为终年不化的陆地冰的两倍。
全球冰雪覆盖面积在一年中的季节变化非常明显,就北半球而论,以1月份冰雪覆盖面积为最大,2、3月份变动不大,到了4月份大陆冰雪覆盖面积显著退缩,但海冰却向南推进甚远,此后由于太阳辐射增强,冰雪面积逐月减少,到9月初达到全年最低值。南半球相反,9、10月份冰雪覆盖面积达到全年最高值,2月份出现最低值。由于北半球冰雪覆盖面积比南半球大,全球冰雪面积的季节变化也以1月份为最大,8月份为最小,9月份接近全年最小值。
雪被冰盖是大气的冷源,它不仅使冰雪覆盖地区的气温降低,而且通过大气环流的作用,可使远方的气温下降。由于冰雪覆盖面积的季节变化,使全球的平均气温也发生相应的季节变化。冰雪表面的致冷效应是由于:
(1)冰雪表面的辐射性质不同于其他下垫面对太阳的辐射,它对太阳短波辐射的反射率很大,能够吸收的太阳辐射能小,再加上冰雪表面的长波辐射能力很强,几乎与黑体完全一样,这就使得冰雪表面的有效辐射在相同温度条件下要比其他的下垫面大。
(2)冰雪表面与大气间的能量交换和水分交换能力很微弱。冰雪对太阳辐射率和导热率都很小。当冰雪层厚度达到50厘米时,地表和大气之间的热量交换基本上被切断,因此大气就得不到地表的热量输送。冰雪表面的饱和水汽压比同温度的水面低,冰雪供给空气的水分甚少。于是空气反而向冰雪表面输送热量和水分,所以冰雪不仅有使空气制冷的作用,还有致干的作用。冰雪表面上形成的气团冷而干,其长波辐射能因空气中缺乏水汽而大量逸散到宇宙空间,大气逆辐射微弱,冰雪表面上有效辐射失热更难以得到补偿。
(3)当太阳高度角增大,太阳辐射增强时,融冰化雪还需要消耗大量热能。在春季无风的天气下,溶雪地区的气温往往比附近无积雪覆盖区的气温低数十度。
冰雪覆盖的致冷效应,使地面出现冷高压,而高层等压面降低,出现冷涡。由于冰雪覆盖面积的年际变化,随之气压场和大气环流也产生相应的变化。在冰雪覆盖面积变化特别显著的年份,往往会出现气温和降水异常现象,这种异常可影响到相当遥远的地方。
7、海冰对气候有哪些影响?
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。
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。
8、第四冰期对气候的影响
第四冰川是在中国西部,第四纪冰川的存在没有疑问。著名地质学家黄汲清早在40年代初领导新疆石油地质调查时,就对天山南麓第四纪冰川沉积物进行了研究,发表了两篇论文,在文中他阐述了冰期存在的证据,并划分了三个冰期,分别以不同的冰碛石为代表。上述冰碛系列今日考察时仍可找到,在整个学术界完全达成了共识。
冰川的出现对全球气候和生物发展的影响很大,特别是第四纪冰川,直接作用于人类的生存环境,研究和确认第四纪冰川既有特殊的理论意义也有普遍的现时意义,因此一直吸引着人们为此付出不懈的努力。
第四冰川是距今200多万年的冰川遗迹冰臼群在重庆梁平县云龙镇龙溪河七里滩水电站水坝附近被发现。该遗址位于水坝前干枯的河床中,在整幅巨大的岩石上有无数密密麻麻的石洞,石洞以椭圆形、圆形居多,大的直径3米左右、小的几厘米。中国地质科学院地质研究所有关专家实地考察后认为,此次发现的冰臼群属于罕见的地质遗迹,是第四纪冰川运动的结果,距今已有约200-300万年。
由中国第四纪冰川研究专家韩同林教授率领的考察队7日在浙江新昌县天姥山麓发现了我国最大的第四纪冰川石河遗迹———万马渡冰石河。
通过现场考察,韩同林等冰川研究专家在当地绵延3公里的万马渡河谷发现了大量冰川漂砾、冰碛垄等第四纪冰帽冰川遗迹,并根据分布在巨型冰川漂砾上的众多冰臼进一步确认,河谷中形如万马奔腾竞相争渡的大规模巨石阵,系距今约200万至300万年前的第四纪冰川时期由冰川漂移堆积物形成的冰石河遗迹。中国地质科学院地质研究所、中国第四纪冰川遗迹陈列馆研究员韩同林教授认为,在新昌万马渡河谷发现的大规模冰石河遗存了许多第四纪冰川时期的重要信息,它对研究全球环境演化和预测今后气候变化趋势具有十分重要的科学价值。
中国第四纪冰川的研究,始于著名地质学家李四光。
李四光在1921年即已在山西大同及河北太行山东麓发现了冰川漂砾,识别出冰川流动形成的擦痕。30年代,他又在江西庐山发现冰川沉积物,在鄱阳湖边发现具冰川擦痕的羊背石;并在安徽黄山发现U形谷削壁上的擦痕,在该山后海发现具擦痕的漂砾。
在这些重要发现后,李四光先后发表了“扬子江流域之第四纪冰期”和“安徽黄山之第四纪冰川现象”等论文,以后又出版了专著《冰期之庐山》。他提出庐山冰川可分为3个冰期,最老的为“鄱阳冰期”,发生在早更新世,规模最大,鄱阳湖畔的绿色泥砾是重要证据。之后是“大姑冰期”,属中更新世早期,以大姑山一带赭色泥砾为代表。较新的是“庐山冰期”,属中更新世晚期,以庐山的橙色泥砾为代表,规模已大大缩小。建国以后,有学者又提出比“庐山冰期”更晚的“大理冰期”,属晚更新世,以云南大理苍山的冰碛物为代表。这样一来,第四纪就有了以上四大冰期,这四个冰期正好与20世纪初德国的彭克、布吕克纳根据阿尔卑斯山区第四纪冰川沉积物研究所提出的四大经典冰期一一对应。
李四光关于中国东部第四纪冰期的学说,早期就有合作者和支持者,这其中既有李捷等一批中国地质学家,也有外国的地质同行,如奥地利的费斯孟、前苏联的纳里夫金以及美国的米勒等,中国有没有第四纪冰川受到国际地学界的关注。
中国现代冰川研究的开拓者施雅风等在80年代初对中国东部中低山区第四纪冰川的存在提出过质疑。他们认为,庐山地区所谓的“冰斗”,不具备冰槛和冰斗底盘地形,而是山坡块体运动和流水侵蚀共同作用的结果;“U形谷”则是流水作用于向斜谷或由软弱地层控制而形成的宽谷;“泥砾”等乃是重力堆积、融冰泥流和古泥石流的堆积。他们进一步得出结论,中国东部中低山区(海拔低于3000米)第四纪时气温、雪线及冰川积累区面积比率(AAR)等指标都不具备发育冰川的条件。第四纪我国东部到底有没有冰川就成了悬案,目前,这场学术争论仍在继续。
但在中国西部,第四纪冰川的存在没有疑问。著名地质学家黄汲清早在40年代初领导新疆石油地质调查时,就对天山南麓第四纪冰川沉积物进行了研究,发表了两篇论文,在文中他阐述了冰期存在的证据,并划分了三个冰期,分别以不同的冰碛石为代表。上述冰碛系列今日考察时仍可找到,在整个学术界完全达成了共识。
冰川的出现对全球气候和生物发展的影响很大,特别是第四纪冰川,直接作用于人类的生存环境,研究和确认第四纪冰川既有特殊的理论意义也有普遍的现时意义,因此一直吸引着人们为此付出不懈的努力。
中国第四纪冰川遗迹陈列馆
中国第四纪冰川遗迹陈列馆位于石景山区模式口的第四纪冰川基岩冰溜面遗迹旁,面临永定河,背靠翠微山,是世界上迄今为止唯一的一座冰川遗迹陈馆。1992年7月正式开放。
模式口第四纪冰川基岩冰溜面遗迹产生于第四纪气候大幅度波动的寒冷期,那时由于降雪量骤增,且远大于雪的溶化量,于是在山上海拔高度条件适合区域积雪成冰,当其厚度和重量为山体无法承受时,冰体便在自身重力作用下随山势向下运动,即形成冰川。基岩冰溜面即是冰川经过时被刻磨、铲刮出痕迹的山岩 。
馆内展览介绍了第四纪冰川的基本知识、李四光先生第四纪冰川学说的创立与发展、冰川系统的研究与应用以及汪国民经济建设中的作用和我国第四纪冰川分布及考察情况等。展品绝大部分为冰川遗迹的照片资料及部分碛石标本。在面向社会的科普领域内该馆亦可充分发挥自身优势,“气候及环境对人类生存发展的影响”、“人类如何在未来冰期中发展文明”、“冰川现象在今天为人类储存提供能源功能及列人类文明潜在的巨大威胁”等专题陈列可使我们更深入地了解第四纪冰川学。
冰川馆不但向广大观众传播介绍地球、地质方面的科普知识,而目弘扬了李四光等老一辈科学家为攀登科学高峰不畏艰险、奋斗不止的爱国主义精神,同时也为地质界专家学者提供了一个实地考察,学术交流的活动场所。