研究地球表面各種自然冰體的學科。自然冰體包括山岳冰川、大陸冰蓋、海冰、河冰、湖冰、地下冰、季節(jié)性結冰以及積雪和運動中的雪等。早期只研究冰川,現(xiàn)已擴展到研究地表一切形態(tài)的自然冰體。冰川學按其研究內容,分為物理冰川學、水文氣候冰川學和地質地貌冰川學3個分支學科。
①物理冰川學。研究冰的內部結構,力學、熱學、電學性質和化學成分,又稱冰川物理學。其中,發(fā)展較快的是結構冰學,它研究雪、冰晶體的成長、結構和變化,各種積雪變質和水凍成冰過程,冰的動力變質和熱力變質,世界成冰帶的劃分等。
②水文氣候冰川學。 包括冰川水文學 ( 又稱冰雪水文學)和冰川氣候學。主要研究冰雪與大氣圈、水圈的相互作用。包括冰形成、存在和消融的氣候條件,冰與大氣間的熱量和輻射交換,冰川進退與氣候變化和海面變化的關系,冰雪的氣候作用與消融過程,冰川融水對河流的補給作用,冰川洪水、冰湖潰決、冰川泥石流等災害及其預報。
③地質地貌冰川學。包括冰川地質學和冰川地貌學。研究冰川與地表的相互作用及其地貌過程、冰緣現(xiàn)象、冰川沉積、第四紀及其他地質時代的冰川問題。
20世紀中期以后,許多國家的冰川研究重點從山岳冰川轉向對極地冰蓋的考察和研究,尤其對南極大陸冰蓋(地球上最大的冷源)的研究。
冰川學是研究地球表面各種自然冰體的學科。自然冰體包括山岳冰川、大陸冰蓋、海冰。河冰、湖冰、地下水、季節(jié)性結冰以及積雪和運動中的雪等。早期只研究冰川,現(xiàn)已擴展到研究地表一切形態(tài)的自然冰體。
冰川學發(fā)展簡史
把冰川作為一門科學來研究是由山岳冰川開始的,經過一段時期后逐漸開展對大陸冰蓋的研究。第二次世界大戰(zhàn)后,由于新技術的應用,冰川學發(fā)展迅速。
冰川學起于對歐洲阿爾卑斯山冰川的研究。1772年,博爾迪埃首次描述了冰川冰的塑性。19世紀30年代及其以后,阿加西測量了冰川運動,最早指出山谷冰川最大流速出現(xiàn)在冰川中部,并向源頭和末端遞減;提出大冰期學說;闡述冰川搬運作用,首先提出終磧、側磧、中磧等術語,為冰川學奠定了基礎。
19世紀末、20世紀初,一些學者發(fā)現(xiàn)冰川上存在著運動波的傳遞現(xiàn)象;利用熱鉆鉆深200米,穿透整個冰川,確定冰川表面運動速度遠大于底部;開始應用攝影測量方法繪制冰川地圖和觀測冰川變化。研究范圍由歐洲擴展到亞洲和美洲等。
1911年,科赫和韋格納橫貫格陵蘭大冰蓋,研究雪層,測量冰層溫度;以后又首次應用地震法測量冰蓋厚度,開創(chuàng)了大陸冰蓋冰川學的研究。該階段大陸冰蓋和山岳冰川研究側重冰川水文等方向,較重要的有斯韋爾德魯普的冰川熱量平衡的觀測研究,芬斯特瓦爾德對冰層塊體運動的論述和阿爾曼對冰川的地球物理分類等。
第二次世界大戰(zhàn)后,特別是20世紀50年代以來,國際范圍或多國合作研究大大促進了冰川學的發(fā)展。如1957~1958年的國際地球物理年有103個站同時進行冰川觀測,為全球冰川進退變化、冰川物質平衡等提供了大量可對比的資料。1965~1974年的國際水文十年,1975年開始的國際水文計劃,以及國際南極冰川計劃等,對冰川水文學、冰川氣候研究的發(fā)展起了重要作用。
在冰川學的研究中新技術的不斷應用,促進了物理冰川學的發(fā)展。如研究冰蓋深鉆孔中的冰巖芯,為恢復古氣候提供了可靠的依據(jù),并發(fā)展了同位素冰川學;應用雷達技術測量冰蓋厚度;衛(wèi)星影像對冰雪的監(jiān)測;遙測技術紀錄冰川范圍和時間等。
中國冰川的研究起步較晚,始于1958年。40多年來,中國科學院高山冰雪利用研究隊及其以后組建的蘭州冰川凍土研究所聯(lián)合各有關單位,對西部高山區(qū)的現(xiàn)代冰川和某些第四紀冰川進行了廣泛的考察,初步查明了中國冰川的分布及其規(guī)律和對河流的作用;提出了中國山岳冰川的分類;進行了冰川變化、雪崩、風吹雪、冰川泥石流等研究;解決了高山區(qū)公路建設中若干困難問題有些成果,如珠穆朗瑪峰冰川地圖、喀喇昆侖山巴托拉冰川進退預報等達到世界先進水子。
冰川學的研究內容
冰川學按其研究內容,分為物理冰川學、水文氣候冰川學和地質地貌冰川學三個分支。
物理冰川學主要研究冰的內部結構,力學、熱學、電學性質和化學成分,又稱冰川物理學。其中,發(fā)展較快的是結構冰學,它研究雪、冰晶體的成長、結構和變化各種積雪變質和水凍成冰過程,冰的動力變質和熱力變質,世界成冰帶的劃分等。
另外,冰力學研究冰的彈性、塑性及其強度,各種天然冰體內的應力分布和運動狀態(tài),冰川、雪崩、風吹雪中的動力學問題,冰川的躍動前進與預報;冰熱物理學研究天然冰體內的溫度變化,冰的熱學和輻射性質,相的組成及相態(tài)轉換等;冰地球化學研究分析冰內雜質和痕量元素,氫氧同位素和某些組成變化,尤其是深鉆孔中冰巖芯分析技術的發(fā)展,有利于重建古氣候與環(huán)境變化。
水文氣候冰川學包括冰川水文學和冰川氣候學。主要研究冰雪與大氣圈、水圈的相互作用。包括冰形成、存在和消融的氣候條件,冰與大氣間的熱量和輻射交換,冰川進退與氣候變化和海面變化的關系,冰雪的氣候作用與消融過程,冰川融水對河流的補給作用,冰川洪水、冰湖潰決、冰川泥石流等災害及其預報。
地質地貌冰川學包括冰川地質學和冰川地貌學。研究冰川與地表的相互作用及其地貌過程、冰緣現(xiàn)象、冰川沉積、第四紀及其他地質時代的冰川問題。
冰川學是地理學、地質學和地球物理學之間的跨界學科,在中國一般將其列入自然地理學中?,F(xiàn)代冰川學是以地球物理學為基礎,與物理學數(shù)學、結晶學、地質學、地貌學、水文學、氣候學、氣象學、自然地理學、沉積學等密切相關的綜合性學科。
冰雪是地球表面上的寶貴淡水資源,也是寒區(qū)自然地理環(huán)境的重要組成部分。研究冰雪的開發(fā)利用和預測、防治冰雪災害,對人類有十分重要的意義。
全球冰川面積1600萬千方公里以上,約占地球陸地面積的11%、全球淡水資源的69%左右。它們大部分集中在南極大陸和格陵蘭。隨著各國工業(yè)迅速發(fā)展,對淡水的需求十分迫切,有些國家在研究如何利用南極冰山和開發(fā)南極大陸冰蓋與冰架下的礦藏等。
在干旱區(qū)和半干旱區(qū)冰雪融水是重要水源。據(jù)統(tǒng)計,中國新疆、青海和甘肅每年約有300億立方米的冰川融水徑流和融雪徑流補給河流,占某些河流補給量的40~50%,以至更多。
冰川變化影響著全球的大氣環(huán)流、水循環(huán)和氣候給工農業(yè)生產和人類活動帶來重要影響。如果全球的冰川全部融化,海平面的上升,將使世界許多大城市和海濱低地淹沒于海洋之中。
海冰、浮冰和冰山的分布影響著海上交通和海上生產。在高寒山區(qū),雪崩、風吹雪,冰湖潰決和冰川泥石流等常常造成災害,需要運用冰川學的理論與方法進行預測和防治。
20世紀中期以來,世界許多國家的冰川研究重點:已從山岳冰川轉向對極地冰蓋的考察和研究,尤其對南極大陸冰蓋(地球上最大的冷源)的研究。以后需要進一步用新技術、新方法,進行常年觀測。
【冰川學】相關文章:
★ 地質學家俞建章
★ 有趣的民諺識天氣
★ 巧編詩歌教學地理
★ 世界最高的高原
★ 衛(wèi)星數(shù)據(jù)表明:南極冰層融化速度正在加速