[科普中国]-山坡里的“自然冰箱” 冻土长什么样？

在河北省平泉县平房满族蒙古族自治乡小茅兰沟村老西沟的一处山坡上，中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室常务副主任牛富俊发现了一个奇特的现象：盛夏时节，山坡表层和土壤下深处不足一米的地方，温度差竟然达到30℃以上。经分析得出，这是受局地因素及气候条件影响下的特殊冻土现象。据介绍，早在150年以前，曾有人将此冻土现象用作“自然冰箱”，以保鲜食物。
什么是冻土？
生活在北方的人有这样的体会，在冬天，当气温降到零度以下，如果你到户外挖土，就会发现原来松软的土地现在变得十分坚硬，一锹下去往往只留下一个白点。细心的人会发现在这些坚硬的土里面含有一些小冰晶，而且如果你不泄气继续挖下去，就会发现这层坚硬的土并不十分厚，在它下面还是比较松软的土。这层含有冰晶的土就是冻土。
为什么会出现这种现象呢？
因为土壤里面或多或少的都含有水分，但温度降到零度或零度以下，土壤里的水分就会凝结成冰将土壤冻结，这样就产生了冻土。但是为什么我们看到的冻土仅仅是一层，而不是全部冻结呢？原来我们脚下的大地有一个很特别的性质，那就是在它表面温度是随深度的增加而降低的，但是到了一定深度它的温度就不再降低，而是常年保持一个基本恒定的温度，科学家将这个层称为恒温层，在往下因为越来越接近地心，温度反而逐渐升高。

冰天雪地，含有冰晶的土层

冻土就是一种低于零摄氏度并且含有冰的特殊土体。所以说，冻土不同于黄土、黑土、红土，它是一种被冻结的土，可以是被冻结的黑土，也可以是被冻结的黄土，当然被冻结的红土少一些，因为红土大多发育在南方，而南方温度低于零度的时候不多。
我国的多年冻土
我国多年冻土分为高纬度和高海拔多年冻土。高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭，面积为38～39万平方公里。高纬度的多年冻土是欧亚大陆多年冻土南缘，平面分布服从纬度地带性规律，即越往海拔高的地方冻土面积越大，厚度越厚。
高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山，以及东部某些山地，如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等。高海拔多年冻土形成与存在，受当地海拔高度的控制。

中国冻土分布图

季节冻土和多年冻土

多年冻土

冻土分为季节冻土和多年冻土，天气变暖时会融化的冻土，我们称这种冻土为季节冻土。除此之外，有些地方还有一种能够持续多年不化的冻土，那就是多年冻土，比如在北极或者青藏高原，因为那里常年温度都在零度以下，所以冻土就会保持常年不化，在比较温暖的年份，融化的也仅仅是表面一小层。
冻土的存在主要受温度的影响。越往纬度高的地方温度就越低，因为南半球陆地面积少，所以多年冻土主要分布在亚欧大陆和北美洲的北部。同时我们还知道，越往高处温度就越低，在一些高山上那里的温度常年也低于零度，所以中低纬度的高山和高原上也存在多年冻土，如美洲的安第斯山脉，非洲的乞立马扎罗山以及我国的青藏高原。

青藏高原上的冻土

人类活动大多集中在温暖地区或低海拔平原地带，所以对于冻土的认识不是很多，但是随着人类活动空间的扩大以及对资源需求的增多，人类逐渐将目光投向了太空、海洋和寒冷的极区。如近四、五十年来，美国、英国、加拿大等国为解决能源危机，加紧开发北极和北极近海的石油和天然气。但是包括多年冻土在内的寒区有着自己独特的环境特性，它是一个很脆弱的环境体系，一旦遭到破坏就无法挽回。
冻土地貌

热融滑塌

边案热融滑塌

这种现象最早发现于青藏高原风火山。养路工人取土修路，使路边斜坡下的地下冰层暴露，夏天暴露的冰层融化，上覆草皮和土层失去支承而塌落下来，冰层融水稀释了塌落的物质，并在重力作用下沿着斜坡缓缓下滑。这样地下冰层继续融化，上边土层继续滑塌，并使新的冰层继续露出，这样几经反复，经过几个夏天，这种滑塌就会到达坡顶。

冻融泥流

热融湖塘

冻胀丘

冬季季节融化层，由上而下和由下而上冻结，过水断面缩小，冻结层上水处于承压状态，同时冻结过程中水分发生迁移产生聚冰层。随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘（也称冰皋）。
冻胀丘是我国冻年冻土区经常可以看到的一种冻土地貌。冻胀丘底部的直径由几米到几十米，高1到2米，有的可大3～5米。冻胀丘表面经常存在纵横交错的裂隙。我国已知最大的冻胀丘在青藏公路62道班，它底部直径40～50米，高达20米。

冻胀表面裂隙

季节性冻胀丘