总听说“冻土”,它究竟是什么东西?只在青藏高原分布吗?
来源:科普中国
发布时间:2022-09-22
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生活在北方的人有这样的体会,在冬天,当气温降到零摄氏度以下,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

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01

为什么会出现冻土?

土壤里面或多或少都含有水分,当温度降到零度或零度以下,土壤里的水分就会凝固成冰,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?

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,但是到了一定的深度,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,恒温层下面的土层因为越来越接近地心,温度反而逐渐升高

这样一来,我们就可以得到结论: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,冻土不同于普通的黄土、黑土和红土,它是一种被冻结的土,被冻结的可以是黑土,也可以是黄土,当然,被冻结的红土少一些,因为红土大多存在于南方,而南方温度低于零摄氏度的时候不多。

图片土地温度随深度的变化。图片来源:参考文献[1]

02

冻土可不止一种

我们上文所说的冻土只是冻土的一种,当天气变暖时,这种冻土就会融化,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。在北极或者青藏高原,因为那里的温度常年都在零摄氏度度以下,冻土就会常年不化,即使在比较温暖的年份,融化的也仅仅是表面一小层。

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多年冻土。图片来源:维基百科

03

我国的冻土分布

我国的多年冻土分为高纬度多年冻土高海拔多年冻土

高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭,面积为38~39万平方千米。高纬度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,即海拔越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、五台山等。高海拔多年冻土的形成与存在受当地海拔高度的控制。

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喜马拉雅山。图片来源:维基百科

04

多年冻土之旅

现在让我们由松嫩平原北部城市嫩江出发,自南向北做一次世界多年冻土的考察。

嫩江,我们会发现很多一块一块的冻土区域,这表明我们已经到达了多年冻土的南界。我们继续北上,到达我国铁路的最北端,就会发现原来呈块状出现的冻土已经连成了一片,冻土厚度也增加到了50~120米。

继续往北走,进入北极圈,我们会发现原来的参天古树不见了,随之而来的是一片苔原景色,在这里,冻土厚度已经增加到了200~600米,有的地方甚至达到了1000米。

再往北走就到了此行的终点——北冰洋沿岸,这里的气候极为严寒,冻土层厚达400~900米,这里是世界上冻土厚度最厚的地方,最厚处可达1400米。

当然,除了这些地方,还有很多地方存在冻土。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。我们还知道,越往高处温度就越低,因此一些高山上的温度常年也低于零摄氏度,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等。

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全球冰冻圈,其中图示部分的后3项为全球永久冻土分布。图片来源:联合国环境规划署

在生活中,我们认识冻土的机会并不是很多,但是厚层地下冰是各类工程建筑物遭受破坏的主要原因,冻土区生态又十分脆弱,极易受外界的干扰破坏。因此,冻土研究是一个十分有必要的任务,这能够帮我们维护冻土生态安全、促进冻土区重大工程建设和预防灾害。让我们一起了解冻土,保护冻土吧。

参考文献:

[1] Ashrafian, Touraj & Moazzen, Nazanin & Haghlesan, Masoud. (2011). Human Comfort in Underground Buildings.

作者|地球故事团队

本文由科普中国出品,中国科普博览监制



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