冰川运动的速度总的来说是十分缓慢的。但是,也有些冰川的脾气很古怪,它们会在长期缓慢运动或退缩之后,突然爆发式地向前推进。爆发式推进,是冰川运动的一浮冰种特殊方式,人们把这种现象叫做冰川的“波动”。具有波动性质的冰川叫做“动冰川”。冰川波动常引起特大洪水。在印度河上游就有一条冰川,周期性地进入主谷,当它拦截河流时,形成大湖,以后湖水溃决,又形成大洪水,造成巨大的自然灾害。
冰川运动的速度是有季节变化的,夏快冬慢。天山和祁连山的冰川,夏季运动速度一般要比冬季快50%(均指冰舌而言)。造成这种差别的原因之一是冰川温度的变化。当冰川增温时,冰的黏度迅速减小,从-20℃增高到-1℃,冰的黏度随温度作近直线的下降。
黏度减小使塑性增加,因而冰川运动速度加快。夏天冰融水出现在冰川内部及底部,是促进冰川快速运动的另一个原因。
5.冰川的作用
冰川的作用有广义和狭义之分。广义的冰川作用是指冰川的生成、运动和后退;狭义的冰川作用是指对地壳表面的改变作用,包括冰川的侵蚀、搬运和堆积。总的来说,冰川的作用主要包括三个方面:成冰作用、冰川侵蚀和冰川沉积。
成冰的作用指天然降雪→粒雪→冰川冰的变化过程中的密实化、冰晶生长和重结晶作用,是在低温条件下通过雪层自身的压力,排除雪晶和冰晶中的空气,使密度增大而实现的。当雪层密度达到临界值时便转变为粒雪,粒雪层密度达830~840千克/立方时,便成为冰川冰。成冰作用时间的长短和气温呈反比,和年积雪量成正比。
冰川侵蚀包括冰川刨蚀和挖掘。冰川体一方面有巨大的压力,另一方面又是运动的,所以夹带岩石碎块的冰川对冰床和谷壁有很强的侵蚀作用。对一个突起的岩丘来说,其迎冰面以刨蚀为主,背冰面以挖掘为主,形成羊背石。刨蚀作用造成擦痕、刻槽和磨光面等冰蚀地貌形态,同时产生大量碎屑物质,即冰川乳或冰川粉。挖掘作用形成冰床阶梯和岩坎,为冰川补充冰碛岩块。对于冰川地貌的塑造,挖掘作用大于刨蚀作用。
冰川沉积作用,指冰川停滞或后退时冰碛物的堆积过程。冰川流属于块体运动,所以冰碛物与其他任何外力搬运的沉积物明显不同,除非经后期冰川或冰水侵蚀,冰碛地貌(如终碛垅、侧碛垅、表碛丘陵、冰碛台地、底碛丘陵和平原、鼓丘等)将会保存较长时期。
冰川沉积作用的强弱,与冰川类型、运动速度及夹带岩屑的多少有直接的关系。海洋性冰川的运动速度快,侵蚀能力强,夹带岩屑多,冰川沉积作用就强,冰碛地貌的规模也大;反之,大陆性冰川的沉积作用较弱,冰碛地貌的规模较小。凡有冰川作用的地区,冰川侵蚀与冰川沉积都是同时发生的。
除了上面介绍的三个方面之外,冰川还有反射阳光的作用。冰反射阳光达80%,而海水只有20%,因此,冰川可以起到降低地球温度的作用。
当南、北极的冰层完全融化以后,太阳照射地球的阳光不再被反射回去,使海洋的水面温度提高,造成全球性的水暖,反过来又会加速冰川的融解。冰川的崩塌会将底部的甲烷气体释放出来。这种对人体有毒害作用的气体,对地球造成的温室效应是二氧化碳的23倍。所以,我们人类一定要爱护地球,保护环境!
6.冰川的消融
由于全球气候逐渐变暖,世界各地冰川的面积和体积都有明显的减少,有些甚至消失。这种现象在低纬度和中纬度的地方尤其显着。
欧洲的阿尔卑斯山脉,在过去一个世纪已失去了一半的冰川。
中国新疆北部和南部的冰川也都发现萎缩现象,冰川出现不同程度的后退。近年来,祁连山冰川缩减,融水比20世纪70年代减少了大约10亿立方米。冰川局部地区的雪线正以年均2~6.5米的速度上升,有些地区的雪线年均上升竟达12.5~22.5米。
在喜马拉雅山,一条最大的冰川从1935年以来已缩短了300多米。国际冰雪委员会最近一项研究表明,喜马拉雅山的冰川正在加速消融,喜马拉雅山区有近50座冰川湖,湖水水位迅速上升就是证明。科学家预计,在未来35年间,喜马拉雅山冰川面积将缩小1/5。而占世界冰储量91%的南极冰盖,1998年以来占总面积1/7的冰体也已经消失。
冰川萎缩的速度确实是相当惊人的。科学家预计,到2050年,全球大约1/4以上的冰川将消失,到2100年可能达到50%,那时可能只有在阿拉斯加、巴塔哥尼亚高原、喜马拉雅山和中亚山地还会有一些较大的冰川分布区。
阿拉斯加湾克耐半岛附近的熊冰川边缘也在融化区,当冰川沿粗糙海底运动时,便开始出现大大小小的裂缝和破洞,并从经过的岩石处携取碎片和残骸。
为什么说冰川消融可怕呢?因为正在加速消融的冰川,将会给人类带来严重的后果。
首先,冰川消融会引起海平面上升。科学家认为,在过去的一个世纪里,冰盖和山地冰川的融化,是导致全球海平面上升10~25厘米的原因之一。如今,冰川融化导致海平面上升的数值正在不断增加。如果南北极两大冰盖全部融化,其结果会使海平面上升60多米。而海平面上升,将淹没沿岸大片地区,使得居住在这些地区占世界一半人口的居民不得安宁,所有的沿海地区都将变成汪洋大海。
其次,冰川消融会使全球气候产生明显改变。冰川,特别是极地大范围的冰盖能大量反射太阳光,从而有助于人类居住的地球保持温度不至于升高。然而,当冰川融化后,暴露的陆地和水面就会吸收太阳热量,从而导致冰体融化更多,由此连锁反应,势必加速地面增温过程,使气候变暖。而北极地区冰体过度融化后,较冷的冰水会对欧洲部分地区和美国东部地区产生冷却效应。冰水流入北大西洋,又可能会使那里的大洋环流模式遭到破坏,反过来又影响着全球气候变化。
最后,冰川消融会破坏生态环境。冰川消融使一些动植物的生活环境被破坏,也给人类生存环境造成威胁。有报道说,与冰盖变化有关的北极熊因难以寻食而体重下降;南极的企鹅和海豹也因海冰减少和气温上升而改变了生活习性和繁殖方式;几百年至几万年前埋藏于冰盖中的微生物因冰川消融而暴露出来,这些有毒有害物质的扩散,会对人类健康产生一定的影响。
另外,随着冰川的退缩,大部分以冰川融水为水源的地区将会发生严重的缺水危机。如秘鲁、印度北部就因冰川加速消融而面临着缺水危机,一些地区还因为用水而产生纠纷。
我们已经知道,冰川不断融化会对人类造成危害。那冰川为什么会如此迅速的消融呢?原因主要有两个方面。
第一,气候变暖。专家们采用航测、卫星观测和实地考察等手段,对尼泊尔境内3252个冰川和2323个冰川湖以及不丹境内的677个冰川和2674个冰川湖进行了长达3年的观测,结果表明,这些地区的气温比20世纪70年代增加1℃。喜马拉雅山地区冰川融化加快的事实,又一次表明全球气候变暖是人类在未来几十年里面临的最大威胁。新西兰科学家对其境内48座冰川进行拍照和分析后形象地把冰川比喻为“银行”。由于这些年来那里高气压盛行,西风减少,导致天气干燥,降雪明显减少,“银行”入不敷出。
因为冰川靠自然降雪来补充,以保持动态平衡。如果不利的天气持续下去,那里的冰川还将继续萎缩。
第二,人为原因。
我国冰川研究者对祁连山冰川研究后提出,冰川退缩除了自然气候因素外,另一个主要原因是人口膨胀、超载放牧、乱砍滥伐、滥采地下水。
人地矛盾导致人们大规模毁林开荒,从而使水土流失加重,沙尘暴天气明显增多,气候恶化,冰川萎缩加剧。同时,人类不合理地利用能源,排放大量的二氧化碳、甲烷、氯氟烃等具有吸收红外线辐射功能的温室气体,也会造成地表温度上升,从而加剧冰川融化。
面对冰川如此惊人的消融速度和全球气候变暖的严峻挑战,人类有义务和责任迅速采取措施,减少二氧化碳和其他温室气体的排放,以降低冰川消退的速度。
7.冰川消融的原因及后果
(1)温室效应
温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样地表与低层大气温度增高。因其作用类似于栽培农作物的温室,因此称为“温室效应”。如果大气不存在这种效应,那么地表温度将会下降约3℃或更多。反之,若温室效应不断加强,全球温度也必将逐年持续升高。自工业革命以来,人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强,并引起全球气候变暖等一系列严重问题,引起了世界各国的关注。
温室有两个特点:温度较室外高,不散热。生活中,我们见到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象,它会带来以下几种严重恶果:地球上的病虫害和传染疾病增加;海平面上升;气候反常;海洋风暴增多;土地干旱;沙漠化面积增大,等等。
科学家预测:如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年,全球温度将上升2℃~4℃,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将被淹没,其中包括着名的国际大城市——纽约、上海、东京和悉尼等。
(2)全球变暖
全球变暖指的是在一段时间内,地球的大气和海洋温度上升的现象,主要是指人为因素造成的温度上升。其中不可忽视的原因之一就是温室气体的排放过量。
全球气候变暖是一种“自然现象”。人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生二氧化碳等多种温室气体,由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。近100多年来,全球平均气温经历了冷→暖→冷→暖两次波动,总体呈上升趋势。进入20世纪80年代后,全球气温明显上升。全球变暖,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升,既危害自然生态系统的平衡,也威胁人类的食物供应和居住环境。
全球变暖的原因很多,概括起来有以下几点:
①人口剧增是导致全球变暖的主要因素之一。众多的人口,每年仅自身排放的二氧化碳就是一个惊人的数字,这直接导致大气中二氧化碳的含量不断增加,形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响地球表面气候变化。
②大气环境污染因素。
③海洋生态环境恶化因素。目前,海平面的变化呈不断上升趋势。有关专家预测,到21世纪中叶,海平面可能升高50厘米。如不及时采取措施,将直接导致淡水资源的破坏和污染等不良后果。
④土地遭侵蚀、沙化等破坏因素。
⑤森林资源锐减因素。
⑥酸雨危害因素。酸雨能毁坏森林,酸化湖泊,危及生物等。目前,世界上酸雨多集中在欧洲和北美洲,多数酸雨发生在发达国家。然而,一些发展中国家,酸雨也正在迅速发生、发展。
⑦物种加速灭绝因素。地球上的生物是人类的宝贵资源,而生物的多样性是人类赖以生存和发展的基础。但是目前地球上的生物物种正在以前所未有的速度减少。
⑧水污染因素。据全球环境监测系统水质监测项目表明,全球大约有10%的监测河水受到污染。20世纪以来,人类的用水量正在急剧地增加,同时水污染规模也正在不断地扩大,形成了新鲜淡水供与需的矛盾。
⑨有毒废料污染因素。不断增长的有毒化学品不仅对人类的生存构成严重的威胁,而且对地球表面的生态环境也有很大的危害。
(3)海平面上升
全面性海平面上升是由全球气候变暖、极地冰川融化、上层海水变热膨胀等原因引起的。研究表明,近百年来全球海平面已上升了10~20厘米,并且还会加速上升。但世界某一地区的实际海平面变化,还受到当地陆地垂直运动-缓慢的地壳升降和局部地面沉降的影响,全球海平面上升加上当地陆地升降值之和,即该地区相对海平面的变化。
海平面上升对沿海地区社会经济、自然环境及生态系统等有着重大影响。首先,海平面的上升会淹没一些低洼的沿海地区,加强了的海洋动力因素向海滩推进,侵蚀海岸,从而变“桑田”为“沧海”;其次,海平面的上升会使风暴潮强度加剧,次数增多,不仅危及沿海地区人民生命财产,而且还会使土地盐碱化。在中国,受海平面上升影响严重的地区主要是渤海湾地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区。