[科普中国]-南极冰盖

南极地表大范围的常年不融化的冰雪覆盖。南极冰盖始于渐新世末。至少在距今500万年前就达到目前规模。

简介冰盖绝大部分分布在南极圈内，直径约4500千米，面积约1398万平方千米，约占南极大陆面积的98%。平均厚度为2000～2500米，最大厚度达4000多米。冰盖的总体积约2450万立方千米，占世界陆地冰量的90%，淡水总量的70%。冰盖外围发育有面积约为150多万平方千米的陆缘冰，主要有罗斯冰架、菲尔希纳冰架和埃默里冰架等。在内陆冰盖的补给和推动下，冰架边缘不断崩坍出大量的平顶冰山1。

形成南极冰盖始于渐新世末。至少在距今500万年前就达到目前规模。南极的冰盖发育在大约距今34Ma年前那已经是非常明显的事情了。超大陆冈瓦那的解体，把地球陆地分为非洲、印度、澳大利亚、南美和南极洲。在这些新的洲之间开启了新的通道，大洋环流就在这些通道之间形成了2。

南极是最后一个从南美洲的最南端分开的，形成了德雷克海峡，南极就完全被南大洋保卫了，环南极流就形成了。巨大的环南极流把南极洲同其他大陆完全分开了，隔离了其他陆地和大洋对它的热量的传递，南极洲开始变冷。

记载表明，从南极大陆冰盖获取的冰岩芯样品，至今已超过2 000米，获得了15万年以前的古气候和古环境资料。

特点像其他大陆一样，南极大陆的总体地形也是由内陆中央向沿海降低的。南极冰盖在重力的作用下始终处于不断运动的状态，并且，由内陆中央缓慢地向沿海方向移动，在海湾地带突入海洋，形成冰架。当冰架上的冰继续向深海方向流动时，就会发生崩解作用，然后形成一座座冰山飘向大海，直至融化。

南极冰盖并不像我们想象的那样全部是冰，南极的冰盖只在沿岸冰川如海的地方和内陆某些出现裸露岩石的部位才能见到成冰。南极冰盖的上面，覆盖着近百米厚的积雪层，其表面仍然在不断地接受降雪的沉积，下层的积雪在重力的压迫下不断地转化成冰。

南极冰盖是由终年不化的降雪逐渐堆积而成的，属于极地大陆冰川类型，它的主要特点是温度低，雪的积累量和消融量都比较小，而且从新的积雪转换成冰的过程非常缓慢，因此冰盖相对比较稳定。其下层的积雪在上层积雪的重力作用下，被压实排气后发生重结晶作用，从而形成了坚硬的冰。南极冰盖的冰和其他淡水冰最大的区别是它们未经过融溶，还含有大量的气体，因此，它保存着完整的层状结构。

由于冰盖具有流动性，所以，尽管南极冰盖持续不断的接受者降雪的沉积，而冰盖规模却并没有无限制地增加。南极的冰盖在重力作用下，还会发生塑性变形，并且不断地向沿岸低海拔低地方流动。此外，冰盖底部由于基底温度的作用，以及高压下冰的熔点降低，使得冰盖底部的冰发生融化，形成一个润滑层，由此促进冰盖底部的流动。而且，冰盖表面的倾斜度和冰体的厚度也在很大程度上影响着冰盖表面的运动速度。据观测资料表明，南极的冰盖正在以每年几米甚至几百米的速度向低海拔的方向流动。

结构特点南极冰盖是由终年不化的降雪逐渐堆积而成的，属于极地大陆冰川类型，它的主要特点是温度低，雪的积累量和消融量都比较小，而且从新的积雪转换成冰的过程非常缓慢，因此冰盖相对比较稳定。其下层的积雪在上层积雪的重力作用下，被压实排气后发生重结晶作用，从而形成了坚硬的冰。南极冰盖的冰和其他淡水冰最大的区别是它们未经过融溶，还含有大量的气体，因此，它保存着完整的层状结构。

远看南极冰盖，由于积雪冻结得非常结实，看到的是一片光滑平坦的冰原。但事实上，冰盖的表面并不光滑。由于冰川是运动的，在冰川的运动中形成了许多分离的小冰川，并携带走了大批由碎石岩块和冰融水混合而成的冰渍石，流动时，就像一把把锐利的锉刀刻蚀着地面，使地面形成了许多盆地和沟槽。南极的风也是天然的雕刻家，它将雪吹成几十厘米到一米左右的冰雪脊梁，从而使表面看似宁静的冰原却处处充满了陷阱。

由于冰盖具有流动性，所以，尽管南极冰盖持续不断的接受者降雪的沉积，而冰盖规模却并没有无限制地增加。南极的冰盖在重力作用下，还会发生塑性变形，并且不断地向沿岸低海拔低地方流动。此外，冰盖底部由于基底温度的作用，以及高压下冰的熔点降低，使得冰盖底部的冰发生融化，形成一个润滑层，由此促进冰盖底部的流动。而且，冰盖表面的倾斜度和冰体的厚度也在很大程度上影响着冰盖表面的运动速度。据观测资料表明，南极的冰盖正在以每年几米甚至几百米的速度向低海拔的方向流动。

像其他大陆一样，南极大陆的总体地形也是由内陆中央向沿海降低的。南极冰盖在重力的作用下始终处于不断运动的状态，并且，由内陆中央缓慢地向沿海方向移动，在海湾地带突入海洋，形成冰架。当冰架上的冰继续向深海方向流动时，就会发生崩解作用，然后形成一座座冰山飘向大海，直至融化。

南极冰盖并不像我们想象的那样全部是冰，南极的冰盖只在沿岸冰川如海的地方和内陆某些出现裸露岩石的部位才能见到成冰。南极冰盖的上面，覆盖着近百米厚的积雪层，其表面仍然在不断地接受降雪的沉积，下层的积雪在重力的压迫下不断地转化成冰。而且，这种雪转化成冰的作用现在仍然在持续不断地进行着。

界面在南极冰盖上的积雪层中，包含着两个重要的界面，其一是表面与大气相接所形成的雪——气界面；其二是深部与成冰相接所形成的雪——冰界面。在这里，大气、雪、冰之间广泛地进行着的物质与能量的转换，而这种转换，就是通过这些界面来实现的。

测定方法有三种估算方法3：

1 Altimetry 就是通过在不同时间测量冰盖厚度的方法计算冰量的变化，非常直观。

2 Mass budget = mass gain - mass loss 计算冰的收支平衡。区域气候模型可以得出冰盖表面下雪和融化导致的质量变化，这是surface mass balance；冰盖的大部分质量流失发生在冰盖边缘的冰川，冰流入海洋（ice discharge）。冰的流速可以通过卫星数据测量得到，然后结合冰的厚度来计算这一部分的质量流失。

3 NASA 2002年发射了一颗革命性的卫星，GRACE。GRACE每月测量一次地球重力场，可以直接得到冰盖质量的变化。

南极环境南极洲，位于南极点四周，为冰雪覆盖的大陆，周围岛屿星罗棋布。南极洲的面积，包括南极大陆及其岛屿面积共约1 400万平方千米，占世界陆地面积的10%，与美国和墨西哥面积之和相当，是中国陆地面积的1.45倍，是澳大利亚陆地面积的2倍，为世界第五大陆。

南极洲四周围绕着多风暴且易结冰的南大洋，为大西洋、太平洋和印度洋的延伸，面积约3 800万平方千米，为方便研究，被称为世界第五大洋。

南极洲距离南美洲最近，中间隔着只有970千米的德雷克海峡。距离澳大利亚约有3 500千米；距离非洲约有4 000千米；与中国北京的距离约有12 000千米。

南极洲是由冈瓦纳大陆分离解体而成，是世界上最高的大陆，平均海拔2 350米。横贯南极山脉将南极大陆分成东西两部分。这两部分在地理和地质上差别很大。东南极洲是一块很古老的大陆，据科学家推算，已有几亿年的历史。它的中心位于难接近点，从任何海边到难接近点的距离都很远。

南极冰山在南极周围的海洋——南大洋中，漂浮着数以万计的冰山，其体积之大，数量之多，远远超乎人们的想象。

冰山和浮冰不同，浮冰是海水冻成的海冰，冰山却是从南极冰盖分离出来的。每年都有数以万计的冰山从陆缘冰的边缘分裂出来，成为南极海域独具特色的象征。据统计，南大洋的冰山大约有218 300座，平均每个冰山重10万吨。

南大洋的冰山一般长几百米，高出海面几十米。大的冰山长度达到170千米。有的台状冰山高出水面达到450米。1956年美国人观测到一座罕见的大冰山，长333千米，宽96千米。这样巨大的冰山，难道还不是移动的岛屿吗？实际上，它的面积远远超过了大洋中的一些小岛。像1987年10月初，罗斯冰架断裂出一座冰山，长140千米，宽约40千米，高出水面225米，它的面积达到6 400平方千米。

冰山，在海上看起来似乎是静止的，实际上它在移动，随着海流的方向移动。由于南大洋的冰山体积大，海面温度低，一般寿命可以维持10年左右才会慢慢消融，而北冰洋的冰山平均寿命仅有2～4年。

南大洋飘泊的大量冰山，虽然美丽壮观，给大洋增色不少，但是对于航行在海上的船只来说，冰山始终是可怕的威胁。尤其是在大雾迷漫、能见度很差的天气，或者是夜航期间，船只必须小心翼翼地避开冰山。现代化的考察船和其他船只，配备了雷达装置，能够及时发现冰山，因而减少了和冰山相撞的危险。

白色的沙漠南极是世界上最干燥的大陆。

不同于撒哈拉大沙漠高温少雨的典型热带沙漠气候，南极大陆的干旱却是因为低温寒冷造成的。据观测记录，整个南极大陆的年平均降水量只有55毫米。降雨量的多少从沿海向内陆呈明显下降的趋势。沿海地区，冷暖气流的交汇，降水量较多，每年可达300～400毫米，但这些降水量较多的地区都处在南极大陆的边缘。南极大陆由于覆盖广袤的冰原，它的上空常年为高压冷气团控制，从海洋上吹来的暖湿气流根本无法进入南极内陆，而且在寒冷冰原上空的冷空气异常干燥，含有的水蒸气极少，所以越往南极内陆，降水的机会越少。年平均降水量只有30毫米，南极点附近只有5毫米，几乎没有降水现象。

由于气候寒冷，南极大陆降下来少量的水，也不是液态的雨水，而是纷纷扬扬的雪花或雪粒。除了南极半岛北端以及较低纬度的一些岛屿，在暖季有降雨现象，整个南极大陆实际上看不见降雨。到南极大陆进行科学考察的科学家，最明显的感觉是空气干燥，在最初的头几个星期，差不多所有的人嘴唇都会干裂。

正因为如此，人们把南极大陆称作白色的沙漠。

极度的干燥，使各国科学站对防火视为性命攸关的大事。因为他们知道，干燥，加上风大，哪怕有一点点小火星，都会酿成难以挽回的大祸。澳大利亚在南极大陆东部濒临纽康姆湾的凯西站，就曾在一场大火中毁于一旦。

为了防御可能发生的火灾，各国科学站的房屋都注意保持一定的间隔，对易燃物品如木料、油桶的存放尤其小心。中国南极长城站的各栋房屋之间都保持相当距离，贮存燃料的油库特意建在距离站区很远的海滨高地，这都是预防火灾的措施。此外，各国都十分重视建筑材料的防火性能，中国在南极建成的第一个科学站——长城站，室内的天花板、四面的墙壁采用的是石膏板，室内地板、房门和地毯也经过防火处理，目的都是为了杜绝火灾事故。有“南极第一城”之称的美国麦克默多基地对防止火灾也很重视，不仅对每个新来乍到的人反复进行防火教育，基地还有一支专职的消防队，所有的电话机上都标有火警的电话号码，以防万一。

南极的各国科学站如此重视防止火灾，不是没有原因的，这不仅是因为南极是地球的风极，大风的天气会容易酿成火灾，而且南极是世界上最干燥的大陆，又缺乏水源，一旦着火，必定造成可怕的灾难。

杀人风在南极考察队员中流传一句：南极的冷不一定能冻死人，南极的风能杀人。

南极被称作世界的“风极”，有人称南极是“暴风雪的故乡”。而寒冷的南极冰盖则是孕育暴风的产床，它像一台制造冷风的机器，每时每刻都用冰雪的躯体冷却空气，孕育风暴。由于南极大陆是中部隆起向四周倾斜的高原，一但沉重的冷空气沿着南极高原光滑的表面向四周俯冲下来，顿时狂风大作，天昏地暗，一场可怕的极地风暴便大施淫威了。这时，雪冰夹带着沙子从滑溜溜的冰坡铺天盖地滚来，简直像一道无形的瀑布，像一股飞奔而来的洪流，人在暴风中不过像迅猛流水中的一片叶子和一粒石子，休想站住脚。日本的一位考察队员就在暴风雪中被吹得卡在冰柱中失去了生命。

那么南极的风究竟有多大呢？

我们通常所说的12级台风，风速达到32.6米/秒，可南极的狂风常常超过12级台风。在南极半岛、罗斯岛和南极大陆内部，风速常常达到55.6米/秒以上，有时甚至达到83.3米/秒!

在南极的各国科学站，都经常遇到暴风袭击的情景。尤其是寒冷而黑暗的冬季，呼啸的狂风，将房屋摧毁，推倒通讯铁塔，卷走车辆，甚至将一座科学站变成一片废墟的事时有发生。

因此，为了考察人员的安全，南极各国科学站都有严格规定，大风时绝对禁止外出，一切室外活动都是不能允许的。平时外出一定要两人结组同行，并给每人一个登山包，里面装高频电话、食品、鸭绒睡袋、海绵垫、铁铲等物品，以维持个人的生存。在各国南极科学考察站周围，都建有大小不一的“避难所”。里边备有食品、饮料、燃料、通讯设备、小型发电机、取暖炉、睡袋等日常生活必需品。在外考察的科学家一旦碰上突如其来的暴风雪，一时又赶不回站的，均可就近躲进避难所。避难所的门是不上锁的，也不分国籍，“南极人”可以进任何国家的避难所食宿，离去时只需留字致谢。

为了保障考察人员不致迷失方向，科学站的主要建筑物之间的道路上，必须埋设标桩，拉上粗粗的绳子。遇上暴风雪时，队员们可以扶着绳索行走，以防被暴风雪刮走。所以南极考察队员把这些绳索叫做“南极救命绳”。

奇寒南极是世界上最寒冷的地方，堪称“世界寒极”。南极点附近的平均气温为-49°C，寒季时可达-80°C。

南极没有春夏秋冬四季之分，只有暖季和寒季之别。即使是11月到次年3月的暖季，南极内陆的月平均温度也在-34°C～-20°C之间。至于每年4月到10月的寒季，南极内陆的气温一般在-40°C～-70°C之间。

如此寒冷的天气对人类和一切生命都是可怕的威胁。在南极，因寒冷而冻伤致残的事例是经常发生的。

南极为什么会这样寒冷呢？这是由于南极冰盖犹如一面巨型反射镜，把太阳辐射的热量的90%反射回宇宙空间的缘故。在南极的寒季，太阳几乎很少露面，南极的大地吸收的热量微乎其微，但是到了暖季，虽然太阳终日在地平线上徘徊，可是，雪白的冰盖表面又拒绝接受太阳的热量，结果南极终年是九天寒彻、大地封冻的荒凉景象。

研究价值大气中的水蒸气凝结成云，然后通过降雪的沉积来到冰盖表面。降雪中的化学成分及固体颗粒能够反映出大气循环的特点，而水中氧同位素的组成，可以反映当时的气温情况。因此，如果南极上空的水汽降落在冰盖表面，而在其沉积作用过程中并没有发生变化，那么，不同年份和季节的积雪层内就能够保存住当时的大气环流特征与气温记录。在冰盖积雪层转变成冰的过程中，虽然也经历了许多复杂的过程，但它或多或少地保存着原始的雪在沉降过程中的许多特点。由此可以看到，全球气候与环境变化的记录在南极冰盖的冰层中得以完整地保存下来了。科学家也这正是依据这一点，以南极冰盖中的冰层为研究对象，来研究地球气候的历史的4。

由于南极大陆的冰盖厚度深达几百至几千米，而且气候极其寒冷，成冰过程中无融化现象，因而，冰川学家在研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时，采用了钻取冰岩芯样品的方法来测定冰川的年龄和形成过程。 他们发现，从冰川的冰岩芯样品中，不仅能测定冰川的年龄及其形成过程，还可以得到相应历史年代的气温和降水资料，以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量，开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。

本词条内容贡献者为:

郝庆菊 - 副教授 - 西南大学